移植病患感染巨型細胞病毒預防與治療之綜論 財團法人奇美醫院藥劑部藥師楊淑珍 陳麗芳 財團法人奇美醫學中心醫師余文良 壹 前言巨型細胞病毒在移植病人感染的情形超過 75% 1, 感染後不僅可能造成移植器官的衰敗, 亦可能造成死亡 檢查可依據捐贈者 (Donor, D) 與接受者 (Recipient, R) 是否感染巨型細胞病毒作血清學判斷, D+/R- 被認為是最容易感染受感染的組合 2, 其次為 D+/R+ 與 D-/R+,D-/R- 也可能經由輸血而遭受感染 3 一 巨型細胞病毒致病機轉巨型細胞病毒 (Cytomegalovirus, CMV) 屬於 Herpetoviridae family 之一, 為雙螺旋 DNA 結構, 不同的 CMV 病毒須藉由 DNA 核酸酶的分析 ; 與其他 herpesvirus 的病毒成員一樣, 感染的初期會融入宿主的細胞 ( 潛伏期 ) 在 1988 年 Fishman et al 提出 CMV 病毒在體內潛伏期後, 病毒血症所造成的影響分成直接與間接作用 ( 圖一 ): 直接作用藉由病毒在局部組織的複製與細胞的溶解 (cell lysis), 侵犯器官引起發炎反應, 如 肺炎 肝炎 視網膜炎或胃腸道的疾病 ; 間接作用不論病毒數量的多寡, 造成宿主 免疫能力的低下, 在移植器官的病人容易 造成器官的排斥作用 ; 目前引起移植器官 衰竭的機轉尚未明確, 可能與生長因子與 cytokine 的表現影響 major histocompatibility complex 或與一氧化氮合成路徑相 關, 刺激肌肉平滑肌與 antithrombin III 凝 血活性相關 4 CMV 病毒上所帶有的蛋白質會藉由 體內免疫調節與發炎的機制而產生免疫抑 制, 使伺機性感染的機率增加, 並且也會 增加其他細菌類的感染 CMV syndrome Flu-like and mononucleosis-like syndromes Tissue-invasive disease Nephritis, hepatitis, carditis, pneumonitis, pancreatitis, colitis, retinitis Infection Graft rejection Anti-lymphocyte antibodies Direct effects Inflammation (cytokines, growth factors, intracellular messengers, NF-ĸB) Latent CMV infection Active CMV infection (viraemia and invasion) Cellular effects: antigen and cytokine expression Allograft injury Indirect effects Allograft rejection Acute Chronic Acute Atheroscleosis, bronchiolitis obliterans, vanishing bile-duct syndrome EBV-associated PTLD Systemic immune suppression Opportunistic infection 4 圖一巨型細胞病毒感染於全身器官的影響 108
移植病患感染巨型細胞病毒預防與治療之綜論 二 病理學因含有巨大的核酸, 在外觀上具有特色的 鷹眼 (owl's eye), 可見於腎小管, 膽管肺臟與肝臟組織, 但因低敏感度而無法如組織切片可提供臨床上判斷 CMV 感染的證據 3 三 臨床表徵通常於移植 3-4 個月之後可能有病毒感染後的臨床表現 5, 包括發燒 疲倦 頭痛 白血球低下 (WBC<4300/L) 血小板低下 (platelets<100,000/l) 貧血(He- moglobin 巨幅下降 ) 以及淋巴球增多症 ; 可能造成其他器官的表現包括視網膜 胃腸 肝臟 ( 肝指數上升 :AST ALT>40IU/ L) 肺臟以及瀰漫性的感染 4,6 四 診斷 ( ) IgG 或 IgM 的抗原抗體反應 : 偵測病人的血液中 IgG 或 IgM 的抗原抗體的反應, 若 IgM 反應呈現陽性, 表示可能遭受感染巨型細胞病毒已有一段時間 ; 若 IgG 反應呈現陽性, 仍需與 baseline 結果做比較, 若兩者相差四倍以上才具有臨床意義, 表示近期內可能遭受巨型細胞病毒的感染 ( ) 1. PCR (Polymerase chain reaction, PCR): 測定病毒 DNA 或 mrna 的存在, 對於測定檢體中偵測 DNA 或 mrna 所使用的 primer 以及偵測樣本為血液或血漿仍可能 影響結果的判讀 ; 此種方法雖具有高敏感 度, 但亦可能提供不必要的陽性結果 10 2. 抗原偵測 : 測定血液中是否含有 pp65 抗原, 對 於陽性結果量的定義上或不同染色的方法 可能會影響結果 3. 細胞培養 : 測定血液中是否含有病毒, 藉由細胞 培養偵測體外病毒複製的情形, 但至少需 三周才能得知培養結果 以上各種偵測病毒反應提供臨床正確 性與方便性的比較如表一 3 表一各偵測病毒反應方法的比較 ++ +++ ++ + +++ ++ ++ PCR +++ +++ ++ ++ 貳 藥物綜論 使用藥物包括靜脈給予 ganciclovir, acyclovir, hyperimmune globulin, foscarnet 或 cidofovir; 口服給予 ganciclovir, valganciclovir 或 acyclovir 研究針對預防 性抗病毒製劑於移植病患發現預防性給藥 包括 ganciclovir, valganciclovir 與 acyclovir 皆可降低巨型細胞病毒疾病以及相關死亡 率 ; 分析不同抗病毒製劑的結果則發現, ganciclovir 較 acyclovir 更能達到預防巨型 細胞病毒的效果, 且 ganciclovir 不論口服 或針劑給藥, 預防效果與 valganciclovir 效 果相當 7 建議對於所接受移植器官呈現 巨型細胞病毒陽性反應者, 使用抗病毒製 藥學雜誌 97 期 109
劑可降低 CMV 疾病發生以及降低 CMV 相 關的死亡率 用情形 : 以下為抗病毒製劑與免疫球蛋白之使 一 活化過程藉由巨型細胞病毒催 化 :Ganciclovir, Valgancyclovir Ganciclovir 為核苷類似物, 須藉由磷 酸轉化酶與三個磷酸結合, 終止病毒 DNA 聚合酶反應, 可抑制疱疹病毒, 特別是 巨型細胞病毒, 相關機轉見圖二 ;ganciclovir 已被證實可有效預防或治療於巨 型細胞感染症 12, 但因口服生體可用率差 ( 約 6-10%), 使用 3g/day 才可達到相當於 注射劑量 5mg/kg 血中濃度的一半而已 ; 因此發展出 valganciclovir 改善此問題, valganciclovir 為 ganciclovir (l-valy ester) 之衍生物, 水解後形成 ganciclovir, 使用 450-900mg 一天一次可達到相同血中濃度 的注射劑量, 提高口服生體可用率達 10 倍 以上, 目前健保可給付預防性投與高危險 性族群 (D+/R-) 之固體器官移植之病患 預防性投藥計畫通常為三個月, 但研 究發現患者停藥後出現病毒血症高達 50% 13, 對於是否延長預防性投藥時間除了藥 品有效性之外, 長期投與下磷酸轉化酶缺 9 陷所導致抗藥性的發生以及骨髓抑制毒 性反應的發生亦須謹慎評估 二 活化過程藉由其他病毒催化之 藥物 :Acyclovir, Valacyclovir Acyclovir 亦屬於核苷類似物, 不同 於 ganciclovir, 藉由單純疱疹病毒與水痘 HSV VZV Acyclovir Ganciclovir Thymidine kinase Termination of DNA chain NA-monophosphate NA-triphosphate Inhibition of viral DNA polymerase Permissive cell UL 97-encoded phospho transferase Cellular enzymes CMV 圖二比較 ganciclovir 與 acyclovir 於感染 9 細胞之作用機制 帶狀疱疹病毒催化帶有三磷酸根後終止病 毒 DNA 聚合酶反應, 因此相對於巨型細 胞病毒的抑制效果可能不如單純疱疹病毒 與水痘帶狀疱疹病毒的效果好 ; 雖然 acyclovir 治療或預防巨型細胞病毒的效果仍 無定論, 但相對於 ganciclovir 毒性而言, acyclovir 具有低價位以及低毒性的優點, 歐洲國家仍使用 acyclovir 做為 preemptive therapy 合併使用藥物之一, 但長期使用 下可能因催化酵素 thymidine kinase 的缺 乏或與 acyclovir 間的親和力下降而引起抗 藥性的產生 Valacyclovir 為 acyclovir (lvaly ester) 之衍生物, 水解後形成 acyclovir, 使用期間可能出現胃腸不適 貧血以 及腎功能不良的副作用, 目前對於巨型細 胞的預防及治療皆為 non-fda approval 三 不需藉由病毒催化之藥物 :Cidofovir, Foscarnet Cidofovir 為帶有一個磷酸根之核苷類 似物, 藉由細胞內酵素代謝後抑制病毒 DNA 聚合酶, 此過程不須藉由病毒的催 110
移植病患感染巨型細胞病毒預防與治療之綜論 化, 具有半衰期長, 給藥方便的優點, 使用期間除了胃腸不適以及中樞系統症狀之外, 可能產生具劑量依賴性之腎毒性, 藉由給予大量液體補充可降低此副作用的發生 Foscarnet 為無機磷 pyrophosphate 類似物, 本身不需磷酸化, 藉由抑制 pyrophosphate 裂解可抑制病毒, 可選擇性使用於骨髓移植病患避免使用 ganciclovir 造成骨髓抑制的毒性產生, 但使用期間可能產生腎小管壞死機率高達 45% 電解質不平衡以及貧血 ; 與 cidofovir 皆為台灣健保局尚未給付的藥品 四 Cytomegalovirus Immune Globulin (CMV IVIG) 具由高效價抗巨型細胞病毒之抗體, 成分包含血漿 蛋白質與蔗糖, 藉由健康捐贈者身上取得, 屬於被動免疫, 可中和病毒引起的免疫反應 ; 雖然在 metaanalysis 的實驗證實使用在骨髓移植與固體器官移植的病患可減少與 CMV 相關的死亡率以及嚴重併發症, 但對於其製備方式與高價位的考量, 目前對於免疫球蛋白的使用上仍有爭議 參 預防勝於治療移植病患由於免疫力低下, 感染 CMV 病毒的機率高, 是否對巨型細胞病毒作一般預防性 (prophylaxis) 給藥, 因價錢考量與抗藥性的問題, 目前大多在確定 CMV 感染後才開始投藥治療 ; 隨著診斷技術不斷發展與進步, 加上口服抗病毒製 劑的開發, 開始轉向 preemptive therapy 的概念, 如藉由例行性 PCR 作病毒 DNA 的監測 或藉由免疫螢光分析偵測 CMV 病毒抗原 pp65, 目的在於病人尚未出現臨床感染症狀之前, 提早使用抗病毒製劑降低併發症與死亡率, 但這些偵測方法的敏感性問題仍可能因高度敏感造成病人使用不必要的抗病毒製劑造成毒性與抗藥性的發生 ; 但相對的, 若使用太保守的監測方法可能無法檢測出哪些是應使用抗病毒製劑的病人 在一般性預防給藥與 preempty therapy 之間作最好的巨型細胞病毒預防的決策, 可針對發生巨細胞病毒疾病之高危險性族群 (D+/R-) 做定期的追蹤與評估, 除了謹慎小心病毒感染後造成的死亡率與嚴重的併發症之外, 必須考量病人暴露抗病毒藥的時間 毒性 抗藥性問題, 更希望能達到經濟有效的治療 肆 結論對於目前器官移植手術的進步與接受病人數目與日增多的情形, 除了在移植手術前對於捐贈器官做仔細的感染來源評估, 以降低日後的併發症之外, 適當的病人安全衛教亦可提供手術後出院之感染預防效果 ; 如何建立良好的感染監測系統以提前給予抗病毒製劑降低高死亡率仍有賴於臨床醫師的經驗與判斷 參考資料 : 1. Fishman JA, Rubin RH. Infection in organ-transplant recipients. New Eng- 藥學雜誌 97 期 111
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