肺孢子菌肺炎

肺孢子菌肺炎何礼贤复旦大学附属中山医院复旦大学呼吸病研究所一、 肺孢子菌的生物学和命名肺孢子菌于1909年和1910年由Chagas和Carini在锥虫感染的豚鼠和大鼠肺组织中首先被发现，被认为是锥虫的一种类型。1912年Delanoes夫妇确定它是一种新病原体，并采用纪念命名，称为卡氏肺孢子（囊）虫（Pneumocystis Carinii, PC）。在形态学上PC类似原虫，且对杀原虫药物喷他脒和SMZco有效，长期以来被划归原虫。直至1988年Edman等在分子水平的研究发现PC的16SRNA编码基因核苷酸序与酿酒酵母菌具有高度同源性。有学者将之与其他38种真菌的分子进化树进行比较，证实PC为真菌中独立的一属，同源性介于子囊菌和担子菌之间。此后PC多种功能蛋白编码基因相继被克隆，核苷酸序列分析均显示其与真菌非常接近。所以现在一致同意PC归宿真菌。上世纪70年代的研究就发现，PC的不同株型可以具有宿主特异性，主要寄生于人体内的是伊氏肺孢子菌（Pneumocystis jiroveci, PJ），而以大鼠作为中间宿主的则是卡氏肺孢子菌（PC），二者的18SRNA序列差异达5。但有研究称不同株型可同时寄居于哺乳动物肺内，如PC和卫氏肺孢子菌存在竞争与共存关系。1976年Frenkel提议将感染人的肺孢子虫命名为伊氏肺孢子菌（PJ）以纪念首次发现人体感染肺孢子菌肺炎的捷克寄生虫病学家伊诺维奇（Otto Jirovci），但未得到认可。随着越来越多的研究证明肺孢子菌的宿主特异性，1997年肺孢子菌国际研讨会决定予以新的命名，但鉴于各肺孢子菌之间是否存在遗传性差异尚未最终证实，故其差异暂定为型间差异，而非种间差异，将PJ仍归属于PC，命名为P.Carinii f.sp.hominis, 其中f.sp（formail specialis）为型的含义，即人型卡氏肺孢子菌。其后的研究进一步证明不同肺孢子菌之间的差异具有遗传性，因此肺孢子菌应是一个属，存在多个不同的种。1999年Freukel再次提议应用PJ代替PC，得到广泛赞同。2001年机会性原生生物国际研讨会一致通过重新修改命名，以肺孢子菌代替卡氏肺孢子菌成为属，PJ和PC为不同的种。肺孢子菌肺炎的缩写仍为PCP（Pneumocystis Pneumonia）。由于过去将Pneumocystis划为原虫，中文译成肺孢子虫；目前改划归真菌，中文也就相应改称肺孢子菌，其实它的英文名称中并无虫或菌的含义与区分。P.Jiraveci中后一个纪念名现有耶氏和伊氏两种中文译法，按捷克语译成伊氏，2006年桑福德热病指南专门注明Jiroveci发音应是yee-row-vek-ee，故译为耶氏是不对的。翁心华教授建议中文名可根据宿主不同作出修正，感染人的PJ就称为人肺孢子菌，其肺炎即为肺孢子菌肺炎，其相对应的英文不变。这是一个很好主张，希望全国自然科名词审定委员会予以重视和积极的研究。二、 AIDS和非AIDS免疫抑制宿主PCP的不同特点PCP传统分为流行性（经典型或婴儿型）和散发型（免疫抑制型）。流行型最早见于两次世界大战期间的欧洲，当时在早产儿、营养不良儿童中大规模暴发流行一种特殊类型的肺炎，根据其病理学特征被称为“浆细胞间质性肺炎”，直至1952年Vank和Jirovce从患儿尸肺发现肺孢子虫，才明确这种肺炎的病原体。1952年北京协和医院复习历史的病理切片，发现2例30年代死亡的中国儿童PCP。散发型于60年代在免疫缺损、肿瘤化疗和器官移植患者中陆续有报导，而最具历史标记意义的是它作为AIDS的首个相关感染于80年代初大量出现。1981年6月美国CDC报导在洛杉矶和纽约男性同性恋中出现异常高发的PCP，随后其他地区出现相似情况，其共同特点是患者T淋巴细胞减少和功能低下。至1983年从患者中分离出HIV，从而确定PCP是HIV/AIDS的重要相关感染，并作为具备诊断AIDS指征的主要疾病。尽管目前在HIV/AIDS应用TMP-SMZ预防，PCP发病率显著下降，但它仍然是HIV/AIDS最常见的致死性的机会性感染。多年的研究和观察发现AIDS和非AIDS免疫抑制宿主并发PCP有许多不同特点。目前我国报道PCP多数为在非AIDS免疫抑制病人；而我国HIV/AIDS病人正在显著增加，由于缺少预防性化疗，PCP必然是其最主要的机会性感染，所以对二种临床情况都应该注意识别。AIDS和非AIDS免疫抑制宿主并发PCP的特点见表1。表1. AIDS和非AIDS免疫抑制宿主PCP的差异AIDS非AIDSPCP发病缓起低热、干咳气急逐步加重，一旦呼吸衰竭则病情迅速进展突起，迅速进入呼吸衰竭潜伏期4周2周影像学表现双侧间质性浸润，逐渐进展至肺泡实变。约10或更多病人X线可以正常，但CT显示毛玻璃样改变。表现更显著，进展更迅速。很少见到X线正常者。低氧血症相对较轻严重肺内菌体负荷低高肺中性粒细胞数和炎症反应少，相对较轻多而重导痰诊断率高低TMP-SMZ治疗有效，治疗反应慢（59d），不良反应多效佳，反应快（35d），不良反应少病死率1020，随着机械通气需要的增加，病死率上升3060三、病原学诊断目前尚无肺孢子菌的体外培养技术，病原学诊断的标准方法是咳（导）痰、支气管肺泡灌洗液（BALF）和各种肺活检标本藉助特殊染色（姬姆萨、哥氏银染、甲苯胺兰等）镜检寻找病原体。血清学和分子生物学技术是正在发展中的方法，近年来研究表明PCR技术可能是最有前途的诊断技术，而且可以用于治疗监测和流行病学研究。1.PCR检测PJ应用于诊断和治疗监测：所用靶位有PJ线粒体23SrRNA（mtLSUrRNA）区域、胞浆5SrDNA和脱氢叶酸还原酶（DHFR）区域、内转录间隙（internal transcribed spacers, ITS）区域、18SrRNA、mtrRNA、5SrRNA、胸嘧啶合成酶（TS）等。比较研究发现PJ存在许多mtLSUrDNA拷贝，PCR检测mtLSUrDNA敏感性高于5SrDNA和DHFR。最近也有研究报道rRNA操纵子的巢式PCR检测较ITS巢式PCR检测敏感性要高，因为肺孢子菌基因组中仅有1个ITS个拷贝。在治疗721天后随着PJ负荷减少，mtLSUrRNA-PCR检测可转为阴性。有意义的是研究还发现，PJ的ITS序列类型与PCR的临床病情存在相关，B2a1型ITS序列主要见于轻症患者，B1a3型与中重症有些相关，而A2C1型仅出现在中重症患者。PCR技术检测PJ是PCP诊断的重要进展，其临床应用价值尚待进一步评估。法国Durand-Joly等报道，近5年来2000多份BAL标本中约16mtLSUrRNA-PCR阳性，但显微镜检仅5阳性；相反情况（即PCR阴性而镜检阳性）则没有发现。这其中部分PCR阳性镜检阴性者发展为临床和影像学上的PCR，但多数经随访并未发病，可能仅代表PJ的定植。负荷菌量和TMPSMZ的预防性应用都可能影响镜检的阳性率。PCR和镜检不一致可能带来临床处理上的困难，可以参考机会菌感染的处理原则，结合临床，区别对待。2.非侵袭性采样标本和血液标本PCR检测技术的应用：支气管肺泡灌洗液（BALF）标本应用PCR能成功检测PJ，而从临床实践来看如果能够采用非侵袭性标本如口咽洗液（OW）、鼻咽吸引物（NPA）作为检测标本则更有价值。PCR技术较显微镜检测其敏感性通常要高100倍以上，理论上非侵袭性呼吸道标本同样可以非常敏感地用来检测PJ，只要靶位的引物选择足够和确当，非侵袭性标本可以和侵袭性标本一样，特异性达到100。但现有报道OW巢式PCR检测PJ敏感率为78，标准PCR检测敏感率7080。改进PCR技术可提高敏感率，法国Lille大学医院采用TD-PCR，选择mtLSUrRNA区域为靶位，OW标本的敏感性达到90，特异性100%。由于OW标本容易获取，不仅可以用于临床，而且可以用作流行病学研究。Lille大学医院主张采用OW或BALF标本TD-PCR检测用于PCP的诊断，OW标本巢式PCR用于流性学研究以发现亚临床PJ定植者。血液（细胞）或血清标本PCR检测PJ的探索已经在实验性啮齿动物模型和感染或未感染HIV者进行过研究，结果是矛盾的。有报告BALF检测PJ阴性者血标本发现阳性，但由于各家报告PCR技术不尽相同（DNA提取和靶位基因序列选择），结果很难比较。总体而言，血标本似乎不能用于诊断检测。某些报道血标本检测阳性可能代表高毒株的一过性菌血症或吞噬细胞内残留的肺孢子菌物质。4.PCR检测和分型用于分子流行病学研究：最有意义的研究之一是探索PJ在人与人之间的传播及PJ感染的地理分布。有报道在住院病人可以发生人与人之间的传播，但不常见，也不能证明单一来源的医院感染爆发。近10余年来PJ二氢叶酸合成酶（dihydropteroate synthase， DHPS）基因突变株迅速增加，提示原来未发现HIV感染（即未应用过TMP-SMZ预防）的PCP患者有54%显示DHPS基因突变，证明这些患者为新获得感染（直接或间接），也提示人与人之间的传播的存在，采用核糖体内转录区（rRNA）基因分型发现肺孢子菌有50余种不同株型，有2030PCP患者存在多种株型的合并感染，在某些PCP复发患者证明是新株型PJ的复发（recurrence），而非原来感染株型的复燃（reactivation）。有研究表明PJ分型的变异与患者的诊断有关，而与出生地无关，提示其发病是新获得感染而不是远处获得的。在美国、意大利和丹麦流行不同的分子型别，在美国不同地区的5个城市收集的标本中发现两种PJ独立的基因位点，其分布频率存在差异，但在欧洲和其他大陆没有发现PJ基因组的差异。四、预防和治疗目前推荐用于预防和治疗PCP的药物及剂量见表2。棘白菌素类抗真菌药物卡泊芬净国内外已有成功治疗PCP的个案报道，其他棘白菌素药物亦在研究中。国内对双氢青蒿素、白果内酯、香菇多糖等在体外或动物实验研究中均表明有一定抗肺孢子菌的作用。表2. PCP预防和治疗用药药物预防性用药治疗性用药途径剂量途径剂量首选 TMP-SMZ口服1DS或1SSqd口服静脉2DS q8h5/25*mg/kg q8h备选 TMP-SMZ口服1DS tiw/ 氨苯砜口服50mg bid或100mg qd/ 氨苯砜 + 伯氨喹啉+ 亚叶酸口服口服口服50mg qd或100mg qw50mg qd或15mg qw25mg qw/ 喷他脒气雾吸入300mg qM静脉4mg/kg /d 阿托伐醌口服1500mg qd口服750mg bid TMP/口服320mg q8h +氨苯砜/口服100mg qd +克林霉素 +/口服，静脉300-450mg q6h 伯氨喹啉/口服1530mg qd辅助治疗 泼尼松/口服，静脉40mg q12h5d40mg qd5d20mg qd11dDS：双剂量片（强化片）含TMP 160mg、SMZ 800mg、SS单剂量片：日减半 *TMP/SMZ剂量预防和治疗实践中的若干具体问题：1.PCP预防性化疗主要推荐用HIV/AIDS患者。首选TMP-SMZ，低剂量片可改善病人的耐受性，在不良反应严重者可考虑另选方案。也有人认为TMP-SMZ预防的广泛应用对细菌的生态学不利，包括肠道和呼吸道菌群耐药率增加，同时也可能导致肺孢子菌对磺胺耐药。氨苯砜和氨苯砜伯氨喹啉是最有效的替换预防方案，虽然不能耐受磺胺药的患者同样可能对氨苯砜难以耐受。喷他脒雾化吸入虽然不及SMZ，但也是有效的，其优点是每月一次给药，十分方便，便于督导，但它不能均匀分布于两肺全部区域，特别是伴有COPD的患者。另也有报道它可以导致肺外肺孢子菌病，而且价格较贵。阿托伐醌预防同样有效，但花费较高。预防化疗的指征是CD4+200/mm33个月。预防性化疗在非HIV/AIDS的免疫抑制宿主应用尚缺少成熟经验，有主张在造血干细胞移植（HSCT）应用TMP-SMZ单剂量或双剂量片#1 qd术前2-3周开始使用至移植日起计6个月，而有慢性移植物抗宿主病、持续接受免疫抑制剂的患者用药应6个月。HSCT亦可选择氨苯砜口服或喷他脒雾化吸入。实体器官移植可参照使用，心肝肺移植疗程1年或终生使用。2.经验性治疗仅限于临床和影像学表现高度怀疑PCP，而且病情严重（呼吸空气PaO270mmHg）或病情迅速进展或缺少诊断设施时。尽管应用TMP-SMZ经验性治疗十分方便，但是鉴于该药作为一种抗菌药物，并考虑肺孢子菌对磺胺可能会出现耐药，凡是有条件的医疗机构均应开展病原学检测，而不应普通推广或不适当地提倡经验性治疗。3.糖皮质激素的应用：激素抑制PCP的炎症反应和由此造成的肺损伤，可以降低中重度PCP病死率近50。因此目前普遍推荐在PaO235mmHg或支气管肺泡灌洗液（BALF）中性粒细胞10均应使用激素作为辅助治疗，并主张在TMP-SMZ前1530分钟给药。在PaO270mmHg的PCP应用激素亦可获益，但不主张常规使用。在AIDS并发PCP激素应用没有争议，但在非AIDS的其他免疫抑制患者尚无更多经验。此外在确诊PCP肺孢子虫同时使用激素，在拟诊患者经验性治疗时是否也同时使用激素缺少研究。4.抗肺孢子菌治疗疗程：在AIDS并发PCP时疗程3周，非AIDS患者可缩短至14天。临床需要视治疗反应个体化处理。评估TMP-SMZ无效或治疗失败需要观察48天才能判断，如果失败再改用其他方案。AIDS在结束治疗性疗程后仍需继续预防性用药。五、其他值得关注的问题1.耐药：阿托伐醌用于治疗疟疾现已广泛发生耐药，而目前已确定肺孢子菌也已发生耐药。其耐药机制是染色体b基因突变，已发现7种不同的突变类型。在15例曾应用过阿托伐醌的15例患者中有5例携带染色体b基因突变，而未暴露该药45例配对患者仅3例有此突变（p=0.02）。DHPS是磺胺和氨苄砜的作用靶位，在磺胺耐药的多种细菌株中均发现是由于该酶的基因位点突变所致，在疟原虫中发现其突变倾向于成倍累积和导致高度耐药。在肺孢子菌突变最常见部位是Thr55Ala和Pro57ser。目前6项研究报道均发现DHPS突变在接受磺胺药预防的患者中的比率显著高于未接受预用药者。在临床上，虽然磺胺药治疗失败的患者中突变株较野生株更常见，但其生存率没有影响。最近报道突变与治疗反应或生存率没有相关。所以突变的临床意义尚不肯定。但是预防性应用磺胺药或氨苯砜常采用低剂量，目前所出现耐药亦是低水平的，如果出现附加突变和突变累积，则有可能导致高水平耐药和治疗失败。2.肺外肺孢子菌病：肺孢子菌具有高度亲肺性，但也可发生肺外病变，虽不多见，然而易于误诊和漏诊。在AIDS前年代已有肺外肺孢子菌病的报道，而明显的肺外迁徙性感染只见于AIDS患者。这些患者肺部病变轻微或缺如。肺外病变部位见于肝、脾、眼、耳、淋巴结、胸腺、皮肤、乳突、腹水、胃肠道和网膜、胸膜、肾脏、骨髓、胰腺、肾上限，尚有报道本菌引起血栓栓塞性疾病以及本菌所致血管炎引起指端坏死。肺外病变在组织病理学上表现为巨细胞肉芽肿、钙化和空洞，也可以见到类似肺部病变的泡沫状透明物质。本菌可以附着于血管壁，引起肌内膜（myointimal）炎症和血栓形成。肝脾病变在CT上呈现多发非增长性低密度块影，常伴有坏死/出血。需要警惕的是肺外病变还可以与其他任何病原体一起形成双重感染。除非出现急诊并发症（如脾破裂），一般不需要手术，仍以药物治疗为主。3.非HIV/AIDS和非激素治疗者的PCP：很多研究表明免疫损害不能肯定的多种基础疾病患者乃至妊娠妇女肺孢子菌带菌率增加。呼吸道可以是本菌的储菌库。在晚期COPD（GOLDIV期）其带菌率远高于肺功能正常或轻度损害者（36.7Vs5.3）。也有报道细菌性肺炎BALF的检测发现PJ带菌率达4.4，但是在非HIV/AIDS和非激素治疗者真正确诊PCP报道甚少。国内报道5例肺孢子菌老年呼吸机相关肺炎，其中4例痰涂片和PCR均阳性，1例痰PCR阳性，涂片阴性。这些患者肺炎经多种抗生素治疗不效，加用TMP-SMZ后4例治愈。从推理来说，在无明确免疫抑制者定植于呼吸道的肺孢子菌完全有可能进入肺实质引起肺炎，对此应予高度关注。但由于目前诊断水平等诸多因素的限制，许多问题需要深入探讨。参考文献1. Thomas CF, Limper AH. Pneumocystis Pneumonia. N Engl J Med. 2004;350:2487-24982. Kovacs JA, Gill VJ, Meshnick S, et al. New