一、概述
真菌界分为七个门,分别是微孢子菌门、芽枝菌门、球囊菌门、胃瘤真菌门、壶菌门,这些属于低等真菌;而担子菌门和子囊菌门属于高等真菌(图1)。对人类而言,真正的致病菌是高等真菌。而在低等真菌中,最常见的致病菌是虫霉和毛霉,其他真菌则多为植物致病真菌。虫霉和毛霉最早在形态学上难以区分,所以将二者归为接合菌亚门。随着分子生物学技术的发展,我们现在能够非常清晰地区分虫霉和毛霉,所以“接合菌亚门”这一名词也被淘汰。
图1 致病真菌的分类和命名
宿主在不同的免疫状态下罹患的曲霉病表现不同,表1汇总了不同类型曲霉病的特点。
表1 不同类型曲霉病的特点
二、侵袭性曲霉病的诊断
1、宿主因素
侵袭性曲霉病的宿主因素分为:①低风险:自体造血干细胞移植,肾脏疾病,实体瘤,自身免疫疾病;②中风险:慢性阻塞性肺疾病急性加重,艾滋病,非霍奇金淋巴瘤,多发性骨髓瘤,骨髓增生异常综合征,慢性淋巴细胞白血病,急性髓系白血病巩固期,急性淋巴细胞白血病,心脏移植,肝移植,小肠移植,无移植物抗宿主病的异基因造血干细胞移植;③高风险:慢性肉芽肿病,异基因造血干细胞移植伴移植物抗宿主病,肺或心脏移植,急性髓系白血病(尤其是诱导化疗及复发时)。
我国一项纳入16家教学医院肺真菌病10年回顾性调查结果显示,与肺念珠菌病和肺曲霉病相比,肺隐球菌病患者较少伴有基础疾病与免疫功能低下。因此,免疫缺陷并非必不可少的宿主因素。
2、影像学特征
侵袭性肺曲霉病(IPA)的影像学表现随病情进展而改变。IPA早期累及肺泡和气道,称为气道侵袭期,影像学呈支气管周围实变影、支气管扩张征、小叶中心性微小结节影、树芽征和磨玻璃样改变等非特征性改变。IPA进展累及肺部血管称为血管侵袭期,影像学呈现伴或不伴有晕征的结节病灶、空气新月征或空洞形成,即特征性改变。但不能完全依赖影像学进行IPA的诊断。
气道侵袭性肺曲霉病的影像学表现更多发生在感染初期和非粒细胞缺乏患者中,影像学表现为细支气管或支气管壁的增厚,呈现块状分布的树芽征伴有小叶中央结节(表2)。
表2 侵袭性真菌感染患者影像学表现
小气道IPA:常累及<5 mm细支气管至呼吸性细支气管。胸部CT表现为广泛的小叶中央性小结节,可见树芽征或小叶中央性实变、支气管周围实变,常见小空洞。此外亦可表现为弥漫性磨玻璃样渗出(图1)。
图1 小气道IPA的影像学表现
中气道IPA:常侵袭亚段支气管至5 mm直径的细支气管。胸部CT表现为肺实变、境界不清的结节,周围有浸润,偶有晕影,病灶内常见坏死和空洞,甚至巨大空洞(慢性坏死性曲霉病);病灶呈单发或多发。阻塞性支气管肺曲霉病在胸部CT上表现为双肺圆形和管状阴影,支气管镜发现管腔内炎症病变(图2)。
图2 中气道IPA的影像学表现
我们一般认为血管侵袭性肺曲霉病主要见于严重粒缺患者,但它同样也可见于其他有危险因素的患者。组织学改变为霉菌侵犯肺的小到中等大小肺动脉导致闭塞,形成出血坏死性小结节,或以胸膜为基底的楔形出血性梗死。胸部CT特征包括结节及其周围晕影,空洞和空气新月征(空洞内容物为梗死肺组织,通常出现在中性粒细胞恢复阶段,提示预后较好),楔形实变等(图3)。
图3 血管侵袭性肺曲霉病影像学表现(多发结节和空洞)
3、微生物诊断方法
不同类型的肺曲霉病需要恰当的诊断方法(表3)。对于IPA,抗原检测和DNA检测是比较重要的检测方法,抗体检测的意义不大。这是因为大部分IPA患者都存在免疫功能低下,感染曲霉后很难生成足够有效的抗体,并且IPA发病时间通常较短,没有足够的时间产生抗体。而对于慢性肺曲霉病患者而言,抗体检测的价值就比较高。因为慢性肺曲霉病患者大部分是结构破坏,免疫功能正常,机体有充足的时间生成抗体。
表3 不同诊断方法在肺曲霉病中的应用价值
在疑似曲霉感染患者中主要通过临床标本的常规实验室检查、生物标志物检测以及分子生物学检测(PCR,mNGS)获得诊断。分泌物涂片镜检是基础检查,通过培养对真菌进行鉴定,其敏感性通常较低,但该方法有助于提供流行病学和真菌药敏信息(AⅠ)。血清GM抗原定量检测常用于中性粒细胞缺乏和未接受预防治疗的患者(AⅡ),血清G试验用于念珠菌血症的检测。目前PCR诊断已经被临床广泛应用,其将有助于改善患者的真菌诊断(AⅡ);另外,mNGS也已用于临床,但需要进一步推进该方法的标准化和一致性。
1)GM检测
血标本的GM检测在特定人群(例如持续粒细胞缺乏或接受异基因造血干细胞移植且未接受抗曲霉预防患者)中的诊断价值较高。但对于非粒细胞缺乏患者或既往接受抗曲霉预防患者,GM检测的敏感性会大幅下降。研究显示:对于中性粒细胞减少症患者和/或造血干细胞移植受者,血GM检测的敏感性>80%,特异性>90%,有较高的诊断准确性;对于实体器官移植受者及非中性粒细胞减少症患者,GM检测的敏感性为25%~55.6%。此外,血GM检测在儿科患者中的假阳性率较高,达到12.7%~44%。
Maertens等研究为了确定更为合理的曲霉酶联反应试剂盒折点,收集了来自2个欧洲医学中心239例患者的血清GM数据,其中包括19例确诊侵袭性曲霉病(IA)和19例临床诊断IA的患者。将滴度值折点由1.5调整至0.5,敏感性由76.3%增加到97.4%;但特异性随之降低(由97.5%降至90.5%)。在以连续两次以0.5作为折点时能够获得最高的阳性预测值。Marr等研究纳入了272份来自于46例IA患者的血清标本与3005份来自于对照组的血清标本,使用多折点分析以确定GM检测的阳性率。结果显示:在检测当天接受抗霉菌活性药物治疗显著降低诊断的敏感性。在获得IA诊断(培养或病理诊断)当天,接受抗霉菌治疗或预防的患者,其GM诊断敏感性为52%,未接受预防的患者敏感性为89%,两者差异具有统计学意义(P=0.02)。所以,接受抗霉菌活性药物经验性治疗或预防的IA患者GM检测的敏感性降低约50%。GM检测也受到一些因素的影响,-4℃条件下保存血清标本,GM滴度值降低。一家以色列教学医院对34份曲霉抗原阳性血清标本进行重复检测,第一次检测GM的平均滴度值为1.38,第二次GM滴度值为0.86,两次检测差值的中位值为0.5。
对于非粒缺非严重免疫抑制患者,主张进行肺泡灌洗液(BALF)GM检测,其敏感性(87%~92%)远高于血标本。但临床中需要注意收集标准化的BALF标本。正确的BALF GM可以显著提高敏感性,BALF标本的灌洗量、回收量、血性、痰性、灌洗技术都会显著影响检测的结果。
GM检测除了具有诊断价值,还可用于评价治疗效果。一项全球多中心研究纳入202例诊断为IA的患者,其中71例基线GM≥0.5。接受伏立康唑或两性毒素B治疗后,12周治疗有效的患者在治疗第1周时GM滴度值显著降低。GM滴度值在第1周相对于基线降低35%以上能够预测临床满意反应率的概率。对于仍处于高滴度值的患者,在第2周相对于基线GM滴度值每增加0.1,临床反应不佳的比率将增加21.6%(P=0.018)。由此可见,GM滴度值的降低与治疗反应率和患者生存率存在正相关关系。
临床中应用GM检测可参考欧洲指南推荐的cut off值,单份血清>1.0;单份BALF>1.0;如同时检血清和BALF,血清>0.7,BALF>0.8;单份脑脊液>1.0。
2)PCR
Themistoklis等在真菌诊断回顾性综述中对PCR和传统诊断方法进行了描述,相较于培养和GM试验,PCR在诊断的敏感性和特异性、鉴定到种属以及抗真菌治疗期间的诊断方面具有优势。Carlo Mengoli等对曲霉PCR的诊断效率进行了Meta分析,收集超过10000人份的全血、血清和血浆标本。分别将连续两次PCR阳性和单次PCR阳性定义为阳性,敏感性和特异性分别为:连续阳性0.75和0.87,单次阳性0.88和0.75,后者特异性略低于前者,但两者之间没有显著差异。此外,T.Boch等发表了一项前瞻性多中心对照研究,比较了GM-EIA、G试验、曲霉PCR和复合真菌DNA微列阵(Chip)单独或联合的诊断效率。研究共纳入了99例疑似血液科真菌感染患者,其中确诊3例,临床诊断34例,拟诊33例以及对照29例。标本包含了BALF和外周血,PCR在BALF中的诊断效能优于外周血。血标本的曲霉PCR检测效率并不理想,这可能是由于在积极的抗真菌治疗下血标本的真菌负荷有所降低所致。值得注意的是,PCR+GM检测在BALF标本或外周血标本中都能够提高诊断的敏感性和特异性。
目前用于DNA扩增的方法有:PCR,巢式PCR,半巢式PCR,多位点PCR和实时PCR,这些方法各具优势。目前,对于PCR诊断技术,欧洲持更开放的态度,已批准的商用试剂盒已经超过4个,而FDA仍在等待相关的多中心临床研究提供充分的验证结果。
3)mNGS
mNGS在疑难、危重、特殊感染患者的诊断中发挥着越来越重要的作用,但尚不能作为确诊标准。其优势如下:①灵敏度高:DNA序列明确,信号清晰;②特异性高:物种特异性序列;③覆盖度广:一次可检测上万种病原体;④检测能力强:可检测所有已知/新的病原体;⑤不基于培养,直接从环境/临床样本中提取全部微生物的DNA,利用基因组学的研究策略研究环境样本所包含的全部微生物的遗传组成及群落功能。mNGS对胞内菌和厚壁微生物检出率低,对于胞内感染菌因释放到体液中的含量较少而导致检测敏感性偏低,例如结核分枝杆菌、军团菌、布鲁菌等。另外,厚壁菌(如隐球菌、曲霉等真菌)需要破壁,提取核酸,故检出序列数不高,对于上述胞内菌和厚壁微生物,即使序列数不高,也要考虑其为致病病原体的可能。
4)曲霉病推荐的诊断流程(图4)
图4 曲霉病诊断流程
三、侵袭性曲霉病的治疗
1、唑类药物的治疗选择
对于IA的初始抗真菌治疗,伏立康唑、泊沙康唑、艾沙康唑为一线治疗,而后是脂质体两性霉素B,再后是棘白菌素类。多项研究发现,伏立康唑的临床有效率高于两性霉素B。
重症患者罹患IA的一线治疗药物推荐伏立康唑(BⅡ)。尽管伏立康唑通过静脉给药,仍然建议给予治疗药物浓度监测(BⅡ)。对于伴有严重肾功能不全的患者,推荐艾沙康唑作为替代治疗方案(BⅡ)。脂质体两性霉素B可以作为替代治疗方案(BⅡ)。棘白菌素类用于挽救治疗,倾向于作为联合治疗的一部分(CⅢ)。不推荐两性霉素B吸入治疗作为IA的辅助治疗(CⅢ),但这一点尚存在争议,需要更多的循证医学证据。
泊沙康唑也是IA治疗的一线用药,其42天全因死亡率达到显著非劣效终点,拟诊人群死亡率较伏立康唑更低;而且泊沙康唑在意向性治疗(ITT)人群中治疗相关不良事件的总发生率更低。在FDA收到的5种三唑类抗真菌药物不良反应报告年度分布中,伊曲康唑和泊沙康唑的不良反应低于伏立康唑和氟康唑。
快代谢人群在常规剂量下无法到达目标治疗浓度。研究发现,在静脉给药的患者中,给予200 mg bid治疗方案,若代谢人群约99%都能过达到1.5 μg/ml的目标治疗浓度,在高谢人群中仅74.3%的患者能够达到目标浓度。建议在快代谢人群中给予300 mg bid的给药剂量以达到理想的浓度达标率。
2、疗效评估
由于肺曲霉病的影像学表现可能滞后于患者的临床改善,影像学复查时间不宜过早。IDSA指南推荐:在最短治疗2周后对患者进行胸部CT扫描的随访,用于评估IA对治疗的反应,如果患者出现临床恶化,需要更早的影响评估(强推荐,低证据等级)。为了确定中性粒细胞患者覆盖IPA下CT复查的时间间隔,法国第戎大学医院和英国曼彻斯特大学医院对比25例伴有中性粒细胞缺乏手术确认IPA患者进行了71人次的CT检查进行了分析。作者将第一次发现晕轮征的时间定位第0天,患者接受两性霉素B、两性霉素B脂质复合物、两性霉素B脂质体、伊曲康唑和伏立康唑的治疗。给予患者每周2次CT检查,在初次发现肺部病灶后24小时进行纤支镜下BAL检查。结果显示:肺曲霉病灶大小的演变,在第0、3、7、14天病灶显著增加3~4倍(P<0.1)。第7天和第14天病灶维持稳定(P=0.6)。
3、曲霉耐药问题
曲霉唑类耐药在美国并不常见,2016年IDSA指南中并没有过多提及唑类耐药的治疗手段。伏立康唑单药治疗依然是IA的初始经验性治疗手段,对于血液系统恶性和肿瘤及严重持续的粒缺患者,伏立康唑联合棘白菌素类治疗也是一种替代治疗手段。曲霉耐药的诊断主要依据抗真菌药敏试验和分子诊断,其发生的机制主要是药物外排,CYP51A基因突破热休克蛋白曲霉生物膜的形成。一旦出现曲霉耐药,很可能导致治疗失败。
研究显示,烟曲霉对唑类抗真菌药物的耐药率为0.6%~27.8%,不同国家和地区之间表现存在异质性。SCARE-Network数据显示,在3788株曲霉中,2941为烟曲霉,有60株为耐唑类抗真菌药物(2.0%)。环境中耐药基因的传播尤为重要。当环境中唑类耐药率>10%,专家建议改为两性霉素B脂质体或联合伏立康唑+棘白菌素类治疗。
一项体外敏感性试验,从实验室筛选出对伏立康唑敏感的烟曲霉,并从敏感亲代逐步筛选出对伏立康唑耐药的菌株,采用肉汤稀释法检测了伏立康唑耐药菌株对两性霉素B、伊曲康唑、伏立康唑和泊沙康唑的体外敏感性。结果显示,对伏立康唑耐药的菌株,泊沙康唑的MIC值仍较低。另一项研究则发现,在对伏立康唑敏感性下降的菌株中,艾沙康唑的MIC值也增高。所以,泊沙康唑对伏立康唑耐药真菌敏感,艾沙康唑与伏立康唑存在交叉耐药。一项高剂量泊沙康唑治疗唑类耐药IA或其他难治霉菌感染的回顾性研究发现,对于伏立康唑耐药的患者,艾沙康唑具有交叉耐药的风险,高剂量泊沙康唑取得了不错的治疗效果。
四、小结
曲霉感染的诊断始终依赖于宿主因素、临床特征与微生物证据的综合判断。近年来,曲霉微生物诊断技术取得显著进展,为精准诊疗提供了有力支持。抗曲霉感染治疗则要求临床医生对相关药物有更加深入和细致的了解,方能合理用药。与此同时,曲霉对唑类药物的耐药问题正日趋严峻,这一情况不容忽视,亟待我们给予更多关注并积极应对。
参考文献 (可上下滑动浏览)
[1] Garcia-Vidal C, Alastruey-Izquierdo A, Aguilar-Guisado M, et al. Executive summary of clinical practice guideline for the management of invasive diseases caused by Aspergillus: 2018 Update by the GEMICOMED-SEIMC/REIPI[J]. Enferm Infecc Microbiol Clin (Engl Ed), 2019, 37(8):535-541.
[2] 胡炯. 未确定侵袭性真菌病的诊断和治疗:血液病/恶性肿瘤患者侵袭性真菌病的诊断标准和治疗原则解读[J]. 中华内科杂志, 2017, 56(6):395-397.
[3] Nucci M, Nouér SA, Cappone D, et al. Early diagnosis of invasive pulmonary aspergillosis in hematologic patients: an opportunity to improve the outcome[J]. Haematologica, 2013, 98(11):1657-1660.
[4] Pfeiffer CD, Fine JP, Safdar N. Diagnosis of invasive aspergillosis using a galactomannan assay: a meta-analysis[J]. Clin Infect Dis, 2006, 42(10):1417-1427.
[5] Maertens JA, Klont R, Masson C, et al. Optimization of the cutoff value for the Aspergillus double-sandwich enzyme immunoassay[J]. Clin Infect Dis, 2007, 44(10):1329-1336.
[6] Marr KA, Laverdiere M, Gugel A, et al. Antifungal therapy decreases sensitivity of the Aspergillus galactomannan enzyme immunoassay[J]. Clin Infect Dis, 2005, 40(12):1762-1769.
[7] Furfaro E, Mikulska M, Miletich F, et al. Galactomannan: testing the same sample twice?[J]. Transpl Infect Dis, 2012, 14(4):E38-9.
[8] Chai LY, Kullberg BJ, Johnson EM, et al. Early serum galactomannan trend as a predictor of outcome of invasive aspergillosis[J]. J Clin Microbiol, 2012, 50(7):2330-2336.
[9] Baddley JW, Stephens JM, Ji X, et al. Aspergillosis in Intensive Care Unit (ICU) patients: epidemiology and economic outcomes[J]. BMC Infect Dis, 2013, 13:29.
[10] Maertens JA, Rahav G, Lee DG, et al. Posaconazole versus voriconazole for primary treatment of invasive aspergillosis: a phase 3, randomised, controlled, non-inferiority trial[J]. Lancet, 2021, 397(10273):499-509.
[11] 柴双, 展敬伦, 肇丽梅, 等. 5种三唑类抗真菌药物的药物不良反应分析[J]. 中国临床药理学杂志, 2022, 38(17):2079-2083.
[12] Chowdhary A, Sharma C, Meis JF. Azole-Resistant Aspergillosis: Epidemiology, Molecular Mechanisms, and Treatment[J]. J Infect Dis, 2017, 216(suppl_3):S436-S444.
[13] Manavathu EK, Abraham OC, Chandrasekar PH. Isolation and in vitro susceptibility to amphotericin B, itraconazole and posaconazole of voriconazole-resistant laboratory isolates of Aspergillus fumigatus[J]. Clin Microbiol Infect, 2001, 7(3):130-137.
[14] Gregson L, Goodwin J, Johnson A, et al. In vitro susceptibility of Aspergillus fumigatus to isavuconazole: correlation with itraconazole, voriconazole, and posaconazole[J]. Antimicrob Agents Chemother, 2013, 57(11):5778-5780.
[15] 喻玮,楼亚玲,裘云庆,等. 曲霉菌对唑类抗真菌药物的耐药机制研究进展[J]. 中国抗生素杂志,2018,43(7):801-805.
[16] Schauwvlieghe AFAD, Buil JB, Verweij PE, et al. High-dose posaconazole for azole-resistant aspergillosis and other difficult-to-treat mould infections[J]. Mycoses, 2020, 63(2):122-130.
作者介绍
程璘令
广州呼吸健康研究院教授、主任医师;中华医学会细菌感染与耐药防治分会常委,中华预防感染防控分会青委会副主委,中国医师协会呼吸医师分会感染学组委员,中国医疗保健国际交流促进会临床微生物与感染分会委员,中国研究型医院学会呼吸病学专业委员会委员,中国药理学会化疗药理学专业委员,广东省精准医学会慢性气道病分会主任委员,广东省医学会细菌感染与耐药防治分会副主任委员,广东省呼吸与健康学会感染专业委员会主任委员,美国国立健康研究院(NIH)医学博士后,美国胸科协会(ATS)会员;荣获2012年广东省科学技术奖励二等奖,荣获2023年广东省医学科技奖二等奖;主要研究方向为肺部感染、支气管扩张、结节病等呼吸内科常见病及少见病的诊治具有较深的造诣。主持或曾经主持过多项国家自然基金、广东省省自然基金和广州市市教育局课题。在JAMA, AJRCCM (Blue Journal), Chest, FRBM, PLoS Pathogens, 《中华结核和呼吸杂志》《中华医学杂志》等国内外权威杂志上发表多篇论文。
施毅
南京大学医学院附属金陵医院呼吸与危重症医学科,教授、主任医师、博士生导师、博士后导师;美国胸科医师学会资深会员,中国老年医学学会呼吸病学分会副会长兼感染学组组长,中国医药教育协会感染疾病专业委员会常委,中国医药教育协会真菌病专业委员会常委,江苏省医学会呼吸病学分会第七、八届主任委员,江苏省医师协会呼吸医师分会首任会长,《中国感染与化疗杂志》副主编。