艱難梭菌感染

李星星 陶亮

抗生素濫用和隨之大量產(chǎn)生的抗生素耐藥菌是當(dāng)今全球公共健康、食品安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大威脅之一，它深刻地影響著我們每一個(gè)人，無(wú)論性別、年齡和國(guó)籍。一份2016年進(jìn)行的調(diào)查顯示，全球每年有不少于70萬(wàn)名患者死于耐藥菌感染。據(jù)估計(jì)，這個(gè)數(shù)字到2050年將上升到1000萬(wàn)人，這比所有類型的癌癥死亡人數(shù)加起來(lái)（約每年800萬(wàn)）還要多！

美國(guó)疾病預(yù)防控制中心2019年最新發(fā)布的北美耐藥菌威脅報(bào)告里列出了包括碳青霉烯抗性不動(dòng)桿菌、耳念珠菌、艱難梭菌、碳青霉烯抗性腸桿菌、耐藥淋病奈瑟氏菌在內(nèi)的5種緊急威脅耐藥菌，以及數(shù)十種嚴(yán)重威脅和憂慮威脅的其他耐藥菌。其中，艱難梭菌近年來(lái)在全球各地造成了一系列爆發(fā)性感染，自2013年起被美國(guó)疾病預(yù)防控制中心列為最高級(jí)別威脅的耐藥病菌，它也可以看作是當(dāng)今耐藥菌問(wèn)題爆發(fā)的一個(gè)典型縮影。

艱難梭菌（Clostridioides difficile）是一種專性厭氧的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，形狀多為桿狀、棒狀、梭狀，可產(chǎn)生芽孢。該菌最早于1935年由哈爾（I. Hall）和奧圖爾（E. OToole）在健康嬰兒的腸道中分離得到，因其在實(shí)驗(yàn)室條件下分離培養(yǎng)非常困難而得名“艱難”。

雖然研究者很早就發(fā)現(xiàn)艱難梭菌的培養(yǎng)物對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有毒害作用，然而由于艱難梭菌最初分離自健康嬰兒，且沒(méi)有其他相關(guān)致病報(bào)道，于是艱難梭菌在發(fā)現(xiàn)后的數(shù)十年內(nèi)一直被認(rèn)為是正常腸道細(xì)菌之一，因而被人們所長(zhǎng)期忽視。直到20世紀(jì)70年代，一系列研究指出艱難梭菌與偽膜性結(jié)腸炎的發(fā)生直接相關(guān)。自20世紀(jì)末，艱難梭菌感染相關(guān)疾病病例數(shù)量急劇增加，在醫(yī)療水平發(fā)達(dá)地區(qū)尤為嚴(yán)重，一般認(rèn)為這與工業(yè)化國(guó)家抗生素濫用情況更為嚴(yán)重有關(guān)[1]。至此，艱難梭菌從默默無(wú)聞逐漸走向人們關(guān)注的健康問(wèn)題焦點(diǎn)。

艱難梭菌感染的致病機(jī)制

艱難梭菌對(duì)多種抗生素，包括氨基糖苷類抗生素、林可霉素、四環(huán)素、紅霉素、克林霉素、青霉素、頭孢菌素、喹諾酮類抗生素等廣泛具備較高的耐藥性[2]。此外，艱難梭菌的芽孢能夠抵御高溫、干燥、消毒劑等各種極端條件，在自然環(huán)境中長(zhǎng)期存活。

艱難梭菌偶見(jiàn)于健康人群腸道中，由于腸道正常菌群的存在，艱難梭菌通常難以定植，一般不會(huì)引發(fā)疾病。然而對(duì)于廣譜抗生素、免疫抑制劑或化療藥物長(zhǎng)期或大量使用的病人，人體正常腸道菌群遭到破壞后，容易發(fā)生艱難梭菌的侵入定植和大量繁殖，引發(fā)包括偽膜性腸炎、腹瀉、腸穿孔、巨結(jié)腸、感染性休克等多種疾病癥狀，嚴(yán)重威脅生命[2]。更重要的是，由于艱難梭菌的復(fù)合耐藥特性和芽孢的存在，抗生素治療艱難梭菌感染往往效果不佳，難以根除，許多患者在治療結(jié)束后一段時(shí)期內(nèi)會(huì)再度復(fù)發(fā)。

已知艱難梭菌可以產(chǎn)生3種外毒素：毒素A、毒素B和二元毒素（C. difficile transferase， CDT），艱難梭菌利用這些毒素作為“武器”來(lái)破壞人體的腸道上皮層，引發(fā)壞死和炎癥，使機(jī)體出現(xiàn)各種疾病癥狀。艱難梭菌的致病能力完全依賴于其表達(dá)的外毒素，尤其是毒素B。臨床發(fā)現(xiàn)，分離到的致病菌株幾乎都包含毒素B，同時(shí)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)顯示，對(duì)毒素基因進(jìn)行缺失敲除后的艱難梭菌幾近喪失致病的能力。因此，研究艱難梭菌毒素與宿主細(xì)胞的相互作用方式一直以來(lái)都是理解艱難梭菌發(fā)病過(guò)程的關(guān)鍵核心。近年來(lái)，研究者們?cè)谄D難梭菌毒素作用的分子機(jī)制方面取得了一系列突破性的進(jìn)展，初步闡明了部分毒素靶向宿主細(xì)胞的底物和受體。其中，筆者所在團(tuán)隊(duì)鑒定了艱難梭菌毒素A和毒素B重要的宿主細(xì)胞受體[3，4]，并進(jìn)一步建立了艱難梭菌毒素B的各種變異體序列的分類圖譜[5]，這些研究對(duì)艱難梭菌感染臨床的毒理學(xué)和病理學(xué)有著重要意義，并極大地有助于指導(dǎo)新的檢測(cè)和治療手段的開(kāi)發(fā)。

艱難梭菌感染的流行病學(xué)研究

艱難梭菌常見(jiàn)于醫(yī)院和社區(qū)的外源性感染和交叉感染，數(shù)據(jù)顯示艱難梭菌感染導(dǎo)致了20%左右的抗生素相關(guān)性腹瀉，以及90%～100% 的假膜性腸炎[6]。僅2011年，美國(guó)艱難梭菌感染患者約50萬(wàn)人，并造成2.9萬(wàn)人死亡，國(guó)家經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)約4.5億～30億美元[7]。在歐洲，2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，20個(gè)主要?dú)W洲經(jīng)濟(jì)體國(guó)家的住院患者中艱難梭菌感染發(fā)病率高達(dá)每萬(wàn)人次42.9例，其中病死率約3.9%。在我國(guó)，一份2007—2008年上海復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院的統(tǒng)計(jì)顯示，該院住院病人艱難梭菌感染發(fā)病率約每萬(wàn)人次17.1例[8]。最近一項(xiàng)包括37 663名患者的隨機(jī)效應(yīng)研究顯示，亞洲總體艱難梭菌感染發(fā)病率與北美和歐洲相似，而與中東和南亞地區(qū)相比，東亞地區(qū)的艱難梭菌感染患病率最高。整體而言，艱難梭菌感染相關(guān)疾病已經(jīng)成為一個(gè)全球性健康問(wèn)題，發(fā)病態(tài)勢(shì)嚴(yán)峻。

病原菌的基因分型對(duì)其診斷、溯源、治療、傳播途徑發(fā)現(xiàn)和流行病學(xué)監(jiān)控等具有重要的意義。對(duì)艱難梭菌分型的傳統(tǒng)方法包括核糖體分型（ribotyping， RT）、脈沖凝膠電泳法分型、限制性內(nèi)切酶分析、多位點(diǎn)序列分型（multilocus sequence typing， MLST）、基因組單核苷酸多態(tài)性分型等，其中RT和MLST具有較高的性價(jià)比和精確度，是目前最常用的兩種分型方法。

地域間的流行菌株分布存在顯著差異是艱難梭菌感染流行病學(xué)上的另一個(gè)特點(diǎn)。例如2002年在北美國(guó)家首先發(fā)現(xiàn)的高毒力艱難梭菌流行菌株，其核糖體分型為RT027，多位點(diǎn)序列分型ST01，可同時(shí)產(chǎn)毒素A、毒素B和二元毒素。臨床數(shù)據(jù)顯示，屬于該分型的流行菌株傳播性強(qiáng)、易引起復(fù)發(fā)、預(yù)后較差。在此之后，RT027/ST01型菌株逐漸蔓延至英國(guó)、歐洲大陸、澳大利亞、 墨西哥、 智利和韓國(guó)等地。目前RT027/ST01型艱難梭菌是北美和英國(guó)地區(qū)主要的流行菌株。亞洲地區(qū)也偶有RT027/ST01型菌株的報(bào)道，但是其聚集和爆發(fā)性與原發(fā)地差異較大，并非當(dāng)?shù)氐牧餍兄辍６谥袊?guó)地區(qū)，主要的艱難梭菌流行菌株為RT017/ST37、RT046/ST35、RT012/ST5、 RT078/ST11等。

此外，艱難梭菌感染發(fā)病率可能還與包括飲食在內(nèi)的各種生活習(xí)慣相關(guān)。2000年后在北美等地區(qū)RT027/ST01型菌株的感染發(fā)病率普遍偏高，有研究顯示可能和當(dāng)?shù)厝舜罅渴褂煤Ｔ逄亲鳛榇怯嘘P(guān)。另外有研究提示高脂、高蛋白的飲食習(xí)慣或有可能影響艱難梭菌感染，而高碳水化合物飲食則或許會(huì)起到預(yù)防保護(hù)作用。

艱難梭菌感染的診斷和治療

目前已經(jīng)建立起艱難梭菌的臨床診斷相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的流程。艱難梭菌檢測(cè)的金標(biāo)法是利用專用篩選培養(yǎng)基進(jìn)行分離培養(yǎng)，艱難梭菌菌落形態(tài)扁平、粗糙、邊緣不整齊，具有典型的刺激氣味。接下來(lái)的細(xì)胞毒性試驗(yàn)，是進(jìn)一步檢測(cè)其是否為產(chǎn)毒菌株的金標(biāo)手段。然而該方法的一大缺點(diǎn)是耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，整個(gè)完整過(guò)程可能需要2～4天才能完成。相對(duì)而言，核酸擴(kuò)增試驗(yàn)、酶聯(lián)免疫法、實(shí)時(shí)鏈?zhǔn)骄酆厦阜磻?yīng)、環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增法等方法簡(jiǎn)單快速，在靈敏度和特異性方面則各有優(yōu)劣。由于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)無(wú)法區(qū)分無(wú)癥狀攜帶和感染病癥，疾病的診斷還需要結(jié)合臨床表征，當(dāng)患者滿足以下兩個(gè)條件時(shí)可認(rèn)為是發(fā)生了感染性疾病而非無(wú)癥狀攜帶：一是出現(xiàn)中/重度腹瀉、腸梗阻或中毒性巨結(jié)腸；二是糞便檢測(cè)到產(chǎn)毒艱難梭菌菌體或其毒素，或者內(nèi)鏡下或組織病理檢查顯示為偽膜性腸炎[9]。

治療艱難梭菌感染的首要原則是隔離引起感染的危險(xiǎn)因素。由于艱難梭菌可產(chǎn)生耐酒精的芽孢，日常清潔工作更應(yīng)全面仔細(xì)，例如可使用肥皂替代消毒酒精進(jìn)行手部清潔。因艱難梭菌感染患者多為長(zhǎng)期住院及患有部分基礎(chǔ)性疾病的人群，開(kāi)展艱難梭菌感染治療時(shí)應(yīng)盡可能停止正在使用的廣譜抗生素類藥物，轉(zhuǎn)而使用窄譜抗生素或者尋求其他替代藥物。之后再根據(jù)患者感染的嚴(yán)重程度，采取分級(jí)治療。

針對(duì)輕中度患者可采取藥物治療的方式，甲硝唑和萬(wàn)古霉素是目前臨床推薦的治療艱難梭菌感染的抗生素藥物?；颊哂懈篂a癥狀，但無(wú)其他腸炎類癥狀，可口服甲硝唑或經(jīng)胃管給藥治療；對(duì)于內(nèi)鏡檢查發(fā)現(xiàn)偽膜的患者，要配合萬(wàn)古霉素治療。在接受藥物治療的過(guò)程中，患者應(yīng)堅(jiān)持按照標(biāo)準(zhǔn)療程（10～14天）積極配合；避免接受治療時(shí)，使用可誘發(fā)艱難梭菌感染的抗菌類藥物，若無(wú)法避免時(shí)，可通過(guò)延長(zhǎng)抗艱難梭菌感染藥物使用時(shí)間達(dá)到更好的治療效果；盡可能避免止瀉劑的使用，其可能導(dǎo)致腸阻塞等更加嚴(yán)重的副作用；住院期間進(jìn)行接觸隔離，妥善處理代謝污物。對(duì)于更加嚴(yán)重的病患，如發(fā)現(xiàn)腸梗阻、腸穿孔、中毒性巨結(jié)腸，則應(yīng)該考慮外科手術(shù)切除的方式，如采取的是結(jié)腸次全切除保留直腸的患者，術(shù)后可配合藥物進(jìn)一步治療。接受外科手術(shù)的患者，往往病情較為嚴(yán)重，預(yù)后也相對(duì)較差，且結(jié)腸切除的病死率高達(dá)25%～75% [9]。

另外在臨床上存在一部分病例，在完成療程后仍反復(fù)出現(xiàn)復(fù)發(fā)，原因可能是患者體內(nèi)細(xì)菌芽孢殘留，或者因?yàn)槿蕴幱谄D難梭菌感染高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中而引發(fā)二次感染。對(duì)于這類復(fù)發(fā)感染情況，抗生素治療極難將其治愈。目前已有多種非抗生素依賴的艱難梭菌治療手段處于不同的開(kāi)發(fā)階段，如中和毒素抗體、艱難梭菌疫苗、抗生素腸道酶解劑等。其中特別值得一提的是糞菌移植法（fecal microbiota transplantation， FMT），其展現(xiàn)出了令人期待的應(yīng)用價(jià)值和前景。

FMT旨在通過(guò)建立新的腸道菌群，實(shí)現(xiàn)新的菌群—宿主相互作用以達(dá)到治療的目的。FMT治療過(guò)程中對(duì)糞菌供體有嚴(yán)格的要求，其用藥史、病史、感染和常見(jiàn)病原體是體檢時(shí)基本的篩查指標(biāo)。對(duì)于受體，應(yīng)根據(jù)患者情況和接受移植的途徑做相應(yīng)的準(zhǔn)備，如經(jīng)胃腸鏡下的灌注，推薦移植前給予質(zhì)子泵抑制劑以減少胃酸分泌，給予促胃動(dòng)力藥促進(jìn)胃蠕動(dòng)，縮短輸注時(shí)間等。當(dāng)自供體收集到符合標(biāo)準(zhǔn)的糞菌后，醫(yī)療操作人員應(yīng)盡快對(duì)其進(jìn)行稀釋離心、過(guò)濾微濾等純化操作，將新鮮糞菌制成可用于移植的菌液或糞菌膠囊。制備好的菌液應(yīng)盡快移植至受體體內(nèi)，或?qū)⒕w膠囊冷凍保藏備用。FMT的移植路徑通常包括上行的口服及鼻腸管給藥和下行結(jié)腸鏡給藥。FMT治療難治性或反復(fù)性艱難梭菌感染有很好的效果，2013年美國(guó)將FMT納入研究型新藥管理，2016年美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布FMT治療艱難梭菌感染納入新藥臨床試驗(yàn)的新規(guī)，進(jìn)一步規(guī)范約束FMT的使用，也從側(cè)面印證了其在艱難梭菌感染治療中的潛在價(jià)值。

艱難梭菌感染作為抗生素濫用帶來(lái)的一個(gè)次生問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重威脅全球公共健康。以艱難梭菌為例的耐藥菌大量出現(xiàn)，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在警示我們，人類與病菌的斗爭(zhēng)是永不停歇的。在當(dāng)下時(shí)期，正確、規(guī)范、有節(jié)制地使用抗生素來(lái)延緩耐藥菌的出現(xiàn)已經(jīng)刻不容緩。同時(shí)，堅(jiān)持進(jìn)行有關(guān)病原菌生理和致病機(jī)制的基礎(chǔ)研究，積極探索多種類的防治手段將是未來(lái)對(duì)抗病原菌感染的新思路。

[1]Kelly C P， Pothoulakis C， LaMont J T. Clostridium difficile colitis. New England Journal of Medicine， 1994， 330（4）： 257-62.

[2]Leffler D A， Lamont J T. Clostridium difficile infection. New England Journal of Medicine， 2015， 372（16）： 1539-48.

[3]Tao L， Zhang J， Meraner P， et al. Frizzled proteins are colonic epithelial receptors for C. difficile toxin B. Nature， 2016， 538（7625）： 350-5.

[4]Tao L， Tian S， Zhang J， et al. Sulfated glycosaminoglycans and lowdensity lipoprotein receptor contribute to Clostridium difficile toxin A entry into cells. Nature Microbiology， 2019， 4：1760-1769.

[5]Shen E， Zhu K， Li D， et al. Subtyping analysis reveals new variants and accelerated evolution of Clostridioides difficile toxin B. Communications Biology， 2020， 3（1）： 347.

[6]Magill S S， Edwards J R， Bamberg W， et al. Multistate pointprevalence survey of healthcare-associated infections. New England Journal of Medicine， 2014， 370（13）： 1198-208.

[7]Lessa F C， Mu Y， Bamberg W M， et al. Burden of Clostridium difficile infection in the United States. New England Journal of Medicine， 2015， 372（9）： 825-34.

[8]Huang H， Fang H， Weintraub A， et al. Distinct ribotypes and rates of antimicrobial drug resistance in Clostridium difficile from Shanghai and Stockholm. Clinical Microbiology and Infection， 2009， 15（12）： 1170-3.

[9]Bagdasarian N， Rao K， Malani P N. Diagnosis and treatment of Clostridium difficile in adults： a systematic review. The Journal of the American Medical Association， 2015， 313（4）： 398-408.

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