Быстрая диагностика сепсиса и инфекций кровотока: почему счёт идёт на часы

МИКРОБИОЛОГИЯ И ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА · ОБЗОР

Обзор подготовлен по материалам обзорной статьи M. Wester и соавт. «Rapid diagnosis of sepsis and bloodstream infections», Nature Reviews Bioengineering, 2026. Материал предназначен для специалистов лабораторной диагностики, микробиологов и клиницистов.

Сепсис ответственен примерно за каждую пятую смерть в мире, и всё решает время: антибиотик нужно ввести в первые 1–3 часа. Задача современной лаборатории — выстроить весь путь от флакона до прицельной терапии так, чтобы каждый этап работал на скорость и точность. Разбираем, как устроена диагностика сепсиса и где лаборатория выигрывает время на идентификации и определении чувствительности.

Флаконы для аэробной и анаэробной гемокультуры в инкубаторе — лабораторная диагностика инфекций кровотока при сепсисе. Планшеты для биохимической идентификации ID

Содержание

Масштаб проблемы: почему скорость решает всё
Клиническая диагностика: от SIRS до Sepsis-3
Гемокультура — надёжная основа диагностики
Цельная кровь как образец: почему её трудно анализировать
Биомаркеры хозяйского ответа
Методы обнаружения возбудителя без посева
Функциональная классификация тестов
Четыре барьера на пути к идеальной диагностике
Что дальше

1. Масштаб проблемы: почему скорость решает всё

Сепсис — главная причина смерти от инфекции. Он развивается как прогрессирующая органная дисфункция, запускаемая нарушенным иммунным ответом организма на возбудителя. По оценкам, ежегодно в мире регистрируется около 49 млн случаев сепсиса и порядка 11 млн смертей — это примерно 20% всей глобальной смертности. При этом наибольшие показатели заболеваемости и летальности приходятся на страны с низким и средним доходом, особенно среди новорождённых и беременных. Кроме того, лечение обходится дорого: в США на госпитализации, связанные с сепсисом, приходится около 9,9% всех больничных расходов.

Критично именно время. Раннее введение противомикробных препаратов при септическом шоке снижает летальность, поэтому рекомендуется вводить антибиотик в течение 1 часа при распознавании септического шока и в течение 3 часов при подозрении на сепсис. На практике это означает старт терапии в первые 1–3 часа после поступления. Но пока возбудитель не идентифицирован, врач вынужден назначать препараты широкого спектра «вслепую» — а это главный фактор риска развития антибиотикорезистентности. Глобальный план ВОЗ по борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам прямо называет быстрые и точные диагностические тесты ключевой мерой сдерживания.

2. Клиническая диагностика: от SIRS до Sepsis-3

Золотого стандарта диагностики сепсиса не существует. Симптомы неспецифичны — боль, лихорадка, одышка, тошнота, кашель, спутанность сознания — и пересекаются с другими воспалительными состояниями. Поэтому диагноз ставится по совокупности признаков у пациента с подозрением на инфекцию, а консенсусные критерии за три десятилетия несколько раз пересматривались.

Sepsis-1 (1992): критерии синдрома системного воспалительного ответа (SIRS) — температура, ЧСС, частота дыхания, лейкоцитоз. Проблема: пересекаются с ожогами, панкреатитом и травмами.
Sepsis-2 (2001): уточнение определений и количественных показателей при сохранении критериев SIRS.
Sepsis-3 (2016): в центр поставлена органная дисфункция. Оценивается по шкале SOFA — дыхание, коагуляция, печень, сердечно-сосудистая система, ЦНС, почки. Сепсис определяется как рост SOFA ≥2 балла на фоне подозреваемой инфекции (~10% летальности); септический шок — стойкая гипотензия с потребностью в вазопрессорах и лактатом >2 ммоль/л несмотря на инфузию (>40% летальности).

Для быстрой оценки без лабораторных данных введена шкала qSOFA (спутанность сознания, низкое систолическое давление, высокая частота дыхания). Однако данные по её чувствительности противоречивы, и как единственный скрининговый инструмент она не рекомендуется. Отдельные рекомендации существуют для педиатрических пациентов и новорождённых.

3. Гемокультура — надёжная основа диагностики инфекций кровотока

Опорный метод выявления инфекции кровотока (ИК) — посев крови, наращивающий концентрацию бактерий или грибов до достоверно определяемого уровня. Это ключевое преимущество культивирования: возбудитель присутствует в крови в крайне низкой концентрации — типично 1–10 КОЕ/мл у взрослых, и именно посев превращает единичные клетки в надёжный результат, доводя их до 10⁸–10⁹ КОЕ/мл. Поэтому ни один прямой метод пока не сравнялся с ним по чувствительности при такой исходной концентрации.

Как это устроено на практике

Берут два и более образца из двух разных точек (например, вены обеих рук) — чтобы отличить инфекцию от контаминации кожной микрофлорой; обычно 20–30 мл у взрослых (1–10 мл у детей), с распределением по аэробному и анаэробному флаконам с обогащёнными средами — например, BHI-бульон с PABA и SPS для аэробов и бульон Шадлера с витамином K для анаэробов.
Современные автоматические системы непрерывно отслеживают рост по продукции CO₂ и сигнализируют о положительной пробе сразу, как только он начинается, — медиана времени до сигнала составляет около 13–16 часов. Благодаря этому, такой мониторинг заметно ускоряет выявление возбудителя по сравнению с визуальным контролем.
Более 90% положительных проб выявляются уже в первые 48 часов; отрицательный результат для надёжности подтверждают в течение до 5 суток — этого времени достаточно, чтобы проявили себя и медленно растущие возбудители.

Затем, после сигнала о положительной культуре следует идентификация и определение чувствительности. Здесь применяются как молекулярные экспресс-тесты (десятки мишеней, включая гены резистентности, — порядка часа) и масс-спектрометрия MALDI-TOF (идентификация за минуты), так и биохимические/фенотипические системы идентификации и определения чувствительности (AST) из изолированных колоний. Именно последний путь остаётся рабочей опорой большинства лабораторий: интегральные панели, совмещающие идентификацию и антибиотикограмму из колоний, — Integral System Enterobacteria, Integral System Staphylococci и Integral System Streptococci, — а также отдельные наборы для определения чувствительности грам(−) и грам(+) флоры SensiTest Gram-negative и SensiTest Gram-positive дают результат за 18–24 ч без дорогого молекулярного оборудования. Для грибковых инфекций кровотока применяют Integral System Yeasts Plus — идентификацию дрожжей и оценку их чувствительности к антимикотикам. Экспресс-окраска по Граму прямо из положительной культуры добавляет морфологическую ориентировку примерно за 30 минут.

Прямые молекулярные методы развиваются и хорошо дополняют посев, но в рутинной практике пока не заменяют его: по чувствительности, охвату возбудителей и стоимости культивирование остаётся опорным методом, с которым сверяют все новые технологии.

Стоит учитывать и эпидемиологию сепсиса: возбудитель идентифицируется примерно у 60–65% пациентов, а положительная ИК подтверждается у 10–20% — во многих случаях инфекции именно в кровотоке нет либо посев маскирует ранее начатая антибиотикотерапия. Поэтому диагноз сепсиса ставится по подозрению, а не по подтверждённой инфекции. При выявленной инфекции чаще всего обнаруживают грамотрицательные и грамположительные бактерии, реже — грибы и вирусы.

4. Цельная кровь как образец: почему её трудно анализировать

Цельная кровь — сложная и динамичная среда: клетки, белки, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы, концентрация которых меняется во времени. К тому же состав образца зависит и от способа забора и обработки, что напрямую влияет на разработку тестов.

Кровь является неньютоновской жидкостю, склонна к агрегации эритроцитов и запуску каскада свёртывания — это осложняет проектирование микрофлюидики и часто требует разбавления буфером, добавляя стадии обработки.
Мощные ингибиторы реакций — гемоглобин, IgG; гепарин копреципитируют с ДНК и подавляют полимеразу, поэтому для ПЦР важен выбор антикоагулянта (EDTA, цитрат).
Разные типы образцов решают разные задачи: плазма — для коагулологии и биохимии, сыворотка — для серологии, капиллярная кровь (10–250 мкл) удобна для точки оказания помощи и педиатрии, но хуже сопоставима с венозной.

5. Биомаркеры хозяйского ответа

Поскольку сепсис определяется через ответ организма, огромное внимание уделяется биомаркерам хозяина. В арсенале — прокальцитонин (ПКТ), C-реактивный белок (СРБ), интерлейкин-6 (IL-6), лактат, а также клеточные и белковые маркеры: CD64 нейтрофилов, растворимый sTREM-1, циркулирующие микроРНК, экзосомы.

Ключевой вывод: ни один отдельный биомаркер не обладает достаточной чувствительностью и специфичностью для диагностики сепсиса. Уровни цитокинов повышаются не универсально и дают лишь умеренную прогностическую ценность (площадь под ROC-кривой порядка 0,66–0,70 в отдельных когортах). Кроме того, маркеры сильно варьируют по ходу заболевания и пересекаются с другими воспалительными состояниями. Отсюда — устойчивый тренд на мультиплексную панель маркеров, в идеале в сочетании с алгоритмами машинного обучения.

6. Методы определения возбудителя без посева

Технологии, претендующие на ускорение посева, можно сгруппировать по физическому принципу определения возбудителя:

Амплификация нуклеиновых кислот (NAAT/ПЦР): мультиплексные панели, цифровая ПЦР, изотермические методы (LAMP, RPA), не требующие термоциклирования и удобные для точки оказания помощи.
CRISPR-детекция: системы на Cas12/Cas13, в том числе безамплификационные каскадные схемы — перспективны по чувствительности и специфичности.
Секвенирование: от Сэнгера до платформ второго и третьего поколений; метагеномное секвенирование внеклеточной ДНК (cfDNA) выявляет широкий спектр возбудителей за 1–3 суток.
Масс-спектрометрия (MALDI-TOF): «белковый отпечаток» возбудителя, минуты на идентификацию из изолята.
Иммуноанализ: ELISA, латеральный поток, хемилюминесценция — быстрые и дешёвые форматы для белковых маркеров и антигенов.
Электрохимические и оптические сенсоры: измерение лактата, газов крови, метаболитов в точке оказания помощи; исследуются также рамановская спектроскопия и биофизические свойства клеток.

7. Функциональная классификация тестов

Авторы обзора предлагают удобную рамку: делить приборы не по технологии, а по клинической задаче и целевому времени ответа. Такой взгляд помогает понять, где именно нужен прорыв — и где сегодня работает лаборатория.

Группа	Назначение и целевое время	Методы и решения
1a	Скрининг и стратификация риска в приёмном отделении — результат в течение ~1 ч, до посева	Экспресс-тесты host-response биомаркеров и мРНК; ИИ-алгоритмы стратификации риска
1b	Непрерывный мониторинг хозяйского ответа в динамике — часы/сутки	Лактат и прокальцитонин (ПКТ) в точке оказания помощи; носимые сенсоры
2	Ориентировка бактерии/вирус ДО назначения антибиотика — 1–3 ч	Экспресс-дифференцировка бактериальной/вирусной инфекции по host-маркерам и мРНК
3	Точная идентификация возбудителя и определение чувствительности (AST) — 1–72 ч	Фенотипические системы ID + AST из изолятов; мультиплексные молекулярные панели; масс-спектрометрия MALDI-TOF

Таблица. Функциональные группы диагностических подходов при сепсисе и инфекциях кровотока — по клинической задаче и целевому времени ответа.

Наиболее «дефицитная» зона — группа 2: тесты, дающие видовую ориентировку до назначения эмпирической терапии. А группа 3 — этап, на котором лаборатория переводит терапию с широкого спектра на прицельную: именно здесь фенотипическое определение чувствительности даёт врачу действенную информацию о выборе препарата и его дозе.

8. Четыре барьера на пути к идеальной диагностике

Барьер 1. Интерференция компонентов цельной крови

Обильные белки и крупные молекулы связываются на поверхностях сенсоров и мешают анализам. Поэтому обнаружение биомаркеров и ПЦР почти всегда требует предварительной подготовки крови (получение сыворотки/плазмы, удаление ингибиторов, экстракция и очистка нуклеиновых кислот) — а это потери материала, время и расходы на оборудование.

Барьер 2. Отсутствие мультиплексного обнаружения биомаркеров

Оптимальная комбинация маркеров не определена, а сами они различаются по размеру, стабильности и локализации. Измерение нескольких маркеров нередко требует разных методов и деления образца — что снижает концентрацию малочисленных маркеров ниже порога обнаружения. Поэтому так важно обнаружение сразу многих мишеней из одного объёма образца.

Барьер 3. Запаздывающаее обнаружение низких концентраций возбудителя

Именно из-за концентраций порядка 1 КОЕ/мл посев остаётся стандартом чувствительности. Чтобы заменить его, безкультуральная панель должна покрывать десятки возбудителей при чувствительности около 1 КОЕ/мл — и подтвердить клиническую ценность. Отдельная проблема — трактовка находок, которые видит секвенирование, но не видит посев, и отделение истинной инфекции от контаминации.

Барьер 4. Время на функциональное определение чувствительности

По данным ВОЗ (отчёт 2025 года), примерно каждая шестая лабораторно подтверждённая ИК в 2023 году была вызвана устойчивыми к антибиотикам бактериями. Фенотипическое определение чувствительности (AST) остаётся золотым стандартом, потому что захватывает практически все механизмы устойчивости и даёт действенную информацию о препарате и дозе; генетические маркеры резистентности ускоряют ответ, но не дают дозозависимой информации и не всегда совпадают с фактическим фенотипом. Поэтому фенотипический контур в лаборатории сохраняется — от количественной антибиотикограммы из колоний (панели SensiTest и Integral System) до быстрых прямых тестов на отдельные механизмы устойчивости, например выявления β-лактамазы (Beta Lactamase Test) за 5–15 минут, что даёт ранний сигнал об устойчивости к пенициллинам и цефалоспоринам.

9. Что дальше

Прогресс намечается сразу на нескольких направлениях. Это ранняя стратификация риска на основе мультиплексных панелей биомаркеров и мРНК с элементами ИИ, а также молекулярные тесты, дающие идентификацию возбудителя в считанные минуты после положительной культуры. Среди экспериментальных подходов — «бифазный» метод, при котором цельную кровь высушивают в нанопористую матрицу, запирающую ингибиторы, и амплифицируют нуклеиновые кислоты прямо в ней (чувствительность около 1 КОЕ/мл менее чем за 2,5 ч), и сверхбыстрое выделение бактерий магнитными наночастицами с последующей идентификацией.

Общий вектор ясен: надёжный посев остаётся основой, вокруг которой выстраивается набор взаимодополняющих экспресс-тестов, которые задают начальную схему лечения и уточняют её по мере поступления данных. Фенотипический этап идентификации и определения чувствительности остаётся опорой рациональной антибиотикотерапии — и именно здесь доступные по оборудованию решения помогают лаборатории сокращать время до прицельного лечения и сдерживать антибиотикорезистентность.

Комментарий эксперта

«Гемокультура была и остаётся фундаментом диагностики инфекций кровотока, и современные автоматические системы этот фундамент заметно усилили: непрерывный мониторинг роста позволяет поймать положительную пробу рано, часто уже в первые часы-сутки. Это та надёжная отправная точка, без которой остальные шаги не имеют смысла.

Дальше клиницисту нужны две вещи — вид возбудителя и его чувствительность, желательно с конкретными значениями. Молекулярная панель быстро укажет ген резистентности, но ген — это ещё не фенотип: минимальную подавляющую концентрацию она не назовёт и не всегда совпадает с поведением микроба в тесте. Поэтому антибиотикограмму мы ставим из выросшей культуры — именно этому результату врач доверяет, когда сужает терапию.

Удобнее всего, когда идентификация и определение чувствительности идут одной постановкой прямо из колоний — по грамотрицательной и грамположительной флоре, при необходимости по дрожжам, с интерпретацией по EUCAST/CLSI и без отдельного дорогого анализатора. Кроме того, быстрое выявление бета-лактамазы добавляет ранний ориентир по устойчивости. В сумме это то, что позволяет вовремя перейти с широкого спектра на прицельную терапию — а значит, назначать антибиотики обоснованно и сдерживать рост устойчивости.»

— Рахметова Светлана Юрьевна, кандидат биологических наук