प्राथमिक सिलियरी डिस्किनेसिया की पहली पंक्ति के निदान के लिए उच्च गति वीडियो माइक्रोस्कोपी विश्लेषण
Summary
उच्च गति वीडियो माइक्रोस्कोपी विश्लेषण एक अपेक्षाकृत आसान प्रदर्शन, तेज, लागत प्रभावी है, और अनुभवी हाथों में, प्राथमिक सिलियरी डिस्किनेसिया की पहली पंक्ति के निदान के लिए एक काफी विश्वसनीय उपकरण है, जो निदान और गंभीर फेफड़ों की बीमारियों के उपचार में शामिल हर केंद्र में उपलब्ध होना चाहिए।
Abstract
प्राथमिक सिलिअरी डिस्किनेसिया (पीसीडी) एक जन्मजात विकार है जो मुख्य रूप से एक ऑटोसोमल रिसेसिव विशेषता में विरासत में मिला है। विकार सिलिया की गति में गड़बड़ी का कारण बनता है, जिससे म्यूकोसिलियरी क्लीयरेंस (एमसीसी) की गंभीर हानि होती है। यदि बहुत देर से अनियंत्रित या निदान किया जाता है, तो स्थिति ब्रोन्किइक्टेसिस के विकास और बाद के जीवन में फेफड़ों को गंभीर नुकसान पहुंचाती है। पीसीडी के निदान के अधिकांश तरीके समय लेने वाले हैं और उन्हें स्थापित करने के लिए व्यापक आर्थिक संसाधनों की मांग करते हैं। उच्च गति वीडियो माइक्रोस्कोपी विश्लेषण (HSVMA) विट्रो में सिलिया को मारने के साथ जीवित श्वसन कोशिकाओं की कल्पना और विश्लेषण करने के लिए एकमात्र नैदानिक उपकरण है। यह तेजी से, लागत प्रभावी है, और, अनुभवी हाथों में, पीसीडी के लिए नैदानिक उपकरण के रूप में बहुत विश्वसनीय है। इसके अलावा, संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) जैसे शास्त्रीय नैदानिक उपाय कुछ उत्परिवर्तनों के लिए लागू नहीं होते हैं क्योंकि रूपात्मक परिवर्तन अनुपस्थित होते हैं।
यह पेपर श्वसन उपकला कोशिकाओं को इकट्ठा करने की प्रक्रिया, नमूने की आगे की तैयारी और एचएसवीएमए की प्रक्रिया का वर्णन करता है। हम यह भी वर्णन करते हैं कि कैसे ब्रश की गई कोशिकाओं को सफलतापूर्वक बिना किसी नुकसान के रखा जा सकता है और उन्हें उन मामलों में जांच स्थल पर भंडारण और परिवहन के लिए एक पौष्टिक माध्यम में रखकर पीटा जा सकता है जहां एक क्लिनिक के पास एचएसवीएमए करने के लिए उपकरण नहीं हैं। इसके अलावा डायनेइन हाथ भारी श्रृंखला 11 जीन (डीएनएएच 11) में उत्परिवर्तन के साथ रोगियों से पैथोलॉजिकल पिटाई पैटर्न के साथ वीडियो दिखाए गए हैं, जिसे टीईएम के साथ निदान नहीं किया जा सकता है; ऊपरी वायुमार्ग के संक्रमण के कारण एक अनिर्णायक एचएसवीएमए का परिणाम, साथ ही साथ लाल रक्त कोशिकाओं के सुपरइम्पोज़िशन के साथ एक असफल ब्रशिंग। इस लेख के साथ, हम पल्मोनोलॉजी रोगियों और दुर्लभ फेफड़ों की बीमारियों से निपटने वाली हर इकाई को पीसीडी के लिए अपने दैनिक दिनचर्या निदान के हिस्से के रूप में एचएसवीएमए करने या एचएसवीएमए के प्रदर्शन में विशेषज्ञता वाले केंद्र में नमूनों को भेजने के लिए प्रोत्साहित करना चाहते हैं।
Introduction
प्राथमिक सिलिअरी डिस्किनेसिया (पीसीडी) एक दुर्लभ, वंशानुगत आनुवंशिक विकार है, जो सिलिया को मारने के आंदोलन में गड़बड़ी का कारण बनता है। यदि अनियंत्रित हो जाता है, तो यह एमसीसी की गंभीर हानि के कारण बाद के जीवन में गंभीर फेफड़ों की क्षति की ओर जाता है। अतीत में, इसकी व्यापकता 1: 4,000 से 50,000 की सीमा में होने का अनुमान लगाया गया है। लगातार निदान में सुधार और स्थिति के बारे में बढ़ती जागरूकता के कारण, पीसीडी के प्रसार पर अपडेट से पता चलता है कि यह बहुत अधिक आम हो सकता है और शायद 1: 4,000 से 20,000 की सीमा में इसके बजाय 1,2। हालांकि, पीसीडी वाले रोगियों को अभी भी 1,3 देर से निदान या निदान किया जाता है। इसलिए, या तो जन्मजात सीटस इनवर्सस और / या हेटेरोटैक्सी या प्रसवकालीन राइनोरिया, नवजात श्वसन संकट, एक अवरुद्ध नाक और खिला कठिनाइयों वाले शिशुओं को पीसीडी के लिए संदिग्ध होना चाहिए। बाद के जीवन में, क्रोनिक ओटिटिस, आवर्तक निमोनिया, राइनोसिनसाइटिस, और बिगड़ा हुआ एमसीसी के कारण एक पुरानी, विशिष्ट गीली खांसी पीसीडी के हॉलमार्क लक्षण हैं, जो ब्रोन्किइक्टेसिस और बिगड़ा हुआ फेफड़ों के कार्य के साथ संयोजन में, वयस्कता2 में जारी रहते हैं।
पीसीडी होने के संदेह वाले रोगियों को विभिन्न नैदानिक उपकरणों का उपयोग करके निदान किया जा सकता है। TEM को अतीत में पहली पंक्ति के निदान के लिए स्वर्ण मानक माना जाता है। हालांकि, पीसीडी मामलों के 30% तक असामान्य अल्ट्रास्ट्रक्चर 1,3,4,5,6 नहीं दिखाते हैं, जो एक अलग नैदानिक दृष्टिकोण की मांग करते हैं। इसलिए, केंद्रों की बढ़ती संख्या और यूरोपीय श्वसन सोसायटी (ईआरएस) के दिशानिर्देश नाक नाइट्रिक ऑक्साइड (एनएनओ) और एचएसवीएमए के संयोजन को पहली पंक्ति के निदान 1,7,9,10 के रूप में सुझाते हैं। एचएसवीएमए और एनएनओ भी पीसीडी11 के साथ एक रोगी की पहचान करने में सबसे अधिक लागत प्रभावी विकल्प हैं। हालांकि, भले ही आनुवांशिक परीक्षण को निदान में शामिल किया गया हो, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि वर्तमान में कोई स्टैंड-अलोन परीक्षण या परीक्षणों का संयोजन नहीं है जो पीसीडी को 100% निश्चितता 8,9,10 के साथ बाहर कर सकता है।
उपलब्ध नैदानिक विकल्पों में से, एचएसवीएमए एकमात्र परीक्षण है जो जीवित, सिलिया-लेपित श्वसन कोशिकाओं पर केंद्रित है और सिलिअरी बीट पैटर्न (सीबीपी) और सिलियरी बीट फ्रीक्वेंसी (सीबीएफ) का मूल्यांकन करता है। टीईएम के विपरीत, एचएसवीएमए के परिणाम जल्दी से उपलब्ध होते हैं, आमतौर पर परीक्षण के दिन, जबकि टीईएम के परिणाम नमूना लेने के महीनों बाद आ सकते हैं। एचएसवीएमए को सभी आयु समूहों के लिए लागू किया जा सकता है, जबकि एनएनओ अनुपालन की उच्च डिग्री की मांग करता है; 5 साल से कम उम्र के इसका उपयोग करने का प्रयास आमतौर पर असफल10 होता है। अनुभवी हाथों में, एचएसवीएमए में क्रमशः 100% और 96% पर पीसीडी का निदान करने के लिए उत्कृष्ट संवेदनशीलता और विशिष्टताहै।
यह पेपर एचएसवीएमए करने के लिए चरण-दर-चरण प्रक्रिया का वर्णन करता है, जिसमें नाक के अवर टर्बिनेट से सिलिया-लेपित श्वसन कोशिकाओं की कटाई, जांच की साइट पर परिवहन के लिए सेल-पौष्टिक माध्यम में काटी गई कोशिकाओं का संरक्षण, और सीबीएफ और सीबीपी को निर्धारित करने के लिए माइक्रोस्कोपिक वीडियो विश्लेषण की प्रक्रिया शामिल है। इसके अतिरिक्त, रोगियों से कुछ वीडियो क्लिप दिखाए जाते हैं, असामान्य सिलिया फ़ंक्शन (वीडियो 3, वीडियो 4, वीडियो 5, वीडियो 6, वीडियो 7 और वीडियो 8) के साथ सामान्य सीबीपी और सीबीएफ की तुलना करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहां, एचएसवीएमए का उपयोग करके पीसीडी के लिए नैदानिक प्रक्रिया का वर्णन किया गया है और पहली पंक्ति के निदान के प्रकाश में चर्चा की गई है। स्थापित करने के लिए अपेक्षाकृत आसान होने के बावजूद, लागत प्रभावी<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम बाल चिकित्सा नर्स श्रीमती जोहाना जुवानकोस्की को ब्रशिंग के साथ अपनी उत्कृष्ट मदद के लिए विशेष धन्यवाद व्यक्त करना चाहते हैं। हम अपनी वेबसाइट से सामान्य सिलियरी गति के योजनाबद्ध आंकड़े का उपयोग करने की अनुमति देने के लिए प्रोफेसर हेमुट ओमरान (विश्वविद्यालय क्लिनिक म्यून्स्टर, यूकेएम) के लिए विशेष आभार व्यक्त करना चाहते हैं। अंत में, हम श्री एलन ब्राउन बीए (ऑनर्स), पीजीसीई को पांडुलिपि को प्रूफरीडिंग के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं।
Materials
| Amoxiciline-clavulanic acid | Orion Oyj | 40 mg/kg divided in 2 doses/day, for adults 875/125 mg 1 tablet x2/day | |
| Camera Software | Hamamatsu | HCI Image | |
| Cold pack | any | for preservation and transport | |
| Differential interference microscope | Carl Zeiss | Inverted, cell observer microscope | |
| Digitial High Speed Video Camera | Hamamatsu | Orca Flash 4.0, digital camera type C11440 | |
| Dulbecco´s Modified Eagle Medium | Thermo Fisher | 10565018 | basal cell culture medium |
| Eppendorf tube | Eppendorf | 30120086 | 1.5 mL tube |
| Glass-bottom microwell dish | MatTek | P35G-1.5-14-C | cuvette for microscopy |
| Heating Unit | Carl Zeiss/PeCon | 810-450001 | Carl Zeiss incubation elements with PeCon TempModule S1 temperature control |
| Interdental brush 0.6 mm | Doft | 872267 | Interdental brush on a long wire with a reusable handle and cap in zipbag |
| Objective | Carl Zeiss | 100x/1.46, α Plan-Apochromat DIC objective | |
| Small polystyrene box with lid | any | for transport |
References
- Werner, C., Onnebrink, J. G., Omran, H. Diagnosis and management of primary ciliary dyskinesia. Cilia. 4 (1), 2 (2015).
- Mirra, V., Werner, C., Santamaria, F. Primary ciliary dyskinesia: An update on clinical aspects, genetics, diagnosis and future treatment strategies. Frontiers in Pediatrics. 5, 135 (2017).
- Schultz, R., Elenius, V., Lukkarinen, H., Saarela, T. Two novel mutations in the DNAH11 gene in primary ciliary dyskinesia (CILD7) with considerable variety in the clinical and beating cilia phenotype. BMC Medical Genetics. 21 (1), 237 (2020).
- Knowles, M. R., et al. Mutations of DNAH11 in patients with primary ciliary dyskinesia with normal ciliary ultrastructure. Thorax. 67 (5), 433-441 (2012).
- Boon, M., et al. Primary ciliary dyskinesia: critical evaluation of clinical symptoms and diagnosis in patients with normal and abnormal ultrastructure. Orphanet Journal of Rare Diseases. 9, 11 (2014).
- Kouis, P., et al. Prevalence of primary ciliary dyskinesia in consecutive referrals of suspected cases and the transmission electron microscopy detection rate: a systematic review and meta-analysis. Pediatric Research. 81 (3), 398-405 (2017).
- Marthin, J. K., Nielsen, K. G. Choice of nasal nitric oxide technique as first-line test for primary ciliary dyskinesia. European Respiratory Journal. 37 (3), 559-565 (2011).
- Jackson, C. L., Behan, L., Collins, S. A. Accuracy of diagnostic testing in primary ciliary dyskinesia. European Respiratory Journal. 47 (3), 837-848 (2016).
- Lucas, J. S., et al. European Respiratory Society guidelines for the diagnosis of primary ciliary dyskinesia. European Respiratory Journal. 49 (1), 1601090 (2017).
- Shoemark, A., Dell, S., Shapiro, A., Lucas, J. S. ERS and ATS diagnostic guidelines for primary ciliary dyskinesia: similarities and differences in approach to diagnosis. European Respiratory Journal. 54 (3), 1901066 (2019).
- Kouis, P. Cost-effectiveness analysis of three algorithms for diagnosing primary ciliary dyskinesia: a simulation study. Orphanet Journal of Rare Diseases. 14 (1), 142 (2019).
- Rubbo, B., et al. Accuracy of high-speed video analysis to diagnose primary ciliary dyskinesia. Chest. 155 (5), 1008-1017 (2019).
- Friedman, N. R., Pachigolla, R., Deskin, R. W., Hawkins, H. K. Optimal technique to diagnose primary ciliary dyskinesia. The Laryngoscope. 110 (9), 1548-1551 (2000).
- Chilvers, M. A., Rutman, A., O´Callaghan, C. Functional analysis of cilia and ciliated epithelial ultrastructure in healthy children and young adults. Thorax. 58 (4), 333-338 (2003).
- Lucas, J. S., Paff, T., Goggin, P., Haarman, E. Diagnostic methods in primary ciliary dyskinesia. Paediatric Respiratory Reviews. 18, 8-17 (2016).
- Ballenger, J. J. Experimental effect of cigarette smoke on human respiratory cilia. New England Journal of Medicine. 263, 832-835 (1960).
- Stanley, P. J., Wilson, R., Greenstone, M. A., Mac William, L., Cole, P. J. Effect of cigarette smoking on nasal mucociliary clearance and ciliary beat frequency. Thorax. 41 (7), 519-523 (1986).
- Kobbernagel, H. E., et al. Efficacy and safety of azithromycin maintenance therapy in primary cilia dyskinesia (BESTCILIA): a multicentre, double-blind, randomised, placebo-controlled phase 3 trial. Lancet Respiratory Medicine. 8 (5), 493-505 (2020).
- Takeyama, K., Tamaoki, J., Chiyotani, A., Tagaya, E., Konno, K. Effect of macrolide antibiotics on ciliary motility in rabbit airway epithelium in-vitro. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 45 (8), 756-758 (1993).
- Toskala, E., Haataja, J., Shirasaki, H., Rautliainen, M. Culture of cells harvested with nasal brushing: a method for evaluating ciliary function. Rhinology. 43 (2), 121-124 (2005).
- Pifferi, M., et al. Simplified cell culture method for the diagnosis of atypical primary ciliary dyskinesia. Thorax. 64 (12), 1077-1081 (2009).
- Hirst, R. A., et al. Culture of primary ciliary dyskinesia epithelial cells at air liquid interface can alter ciliary phenotype but remains a robust and informative, diagnostic aid. PLoS One. 9 (2), 89675 (2014).
- Papon, J. F., et al. Quantitative analysis of ciliary beating in primary ciliary dyskinesia: a pilot study. Orphanet Journal of Rare Diseases. 7 (10), 78 (2012).
- Smith, C. M., et al. Cilia FA: a research tool for automated, high-throughput measurement of ciliary beat frequency using freely available software. Cilia. 1 (8), 14 (2012).
- Sampaio, P., et al. Ciliar Move: new software for evaluating ciliary beat frequency helps find novel mutations by a Portuguese multidisciplinary team on primary ciliary dyskinesia. European Respiratory Journal Open Research. 7 (1), 00792 (2021).
- Mullowney, T., et al. Primary ciliary dyskinesia and neonatal respiratory distress. Pediatrics. 134 (6), 1160-1166 (2014).
- Leigh, M. W., et al. Standardizing nasal nitric oxide measurement as a test for primary ciliary dyskinesia. Annals of the American Thoracic Society. 10 (6), 574-581 (2013).
