慢性阻塞性肺疾病与肺曲霉菌感染的研究进展

胡艳艳 张睢扬

侵袭性肺曲霉菌病(invasive pulmonary aspergillosis,IPA)一般好发于中性粒细胞减少症患者、实体器官移植受者及接受类固醇激素和其他免疫抑制剂治疗的患者人群[1]，而接受广谱抗生素和激素治疗的严重慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者也逐渐成为IPA的高危人群[2]。有研究认为，COPD是非粒细胞缺乏患者并发IPA的首要原因[3]，COPD合并IPA病死率达90%以上，预后极差。但由于其缺乏特异的临床特征及典型的临床症状，缺乏有效的确诊手段，缺乏统一的诊断标准，缺乏询证医学证据级别高的大样本多中心前瞻性研究等因素，严重制约了临床医生对COPD患者继发IPA的充分认识。而近年来随着对哮喘与真菌的关系的广泛研究，有关COPD中的曲霉菌过敏症亦引发人们越来越多的关注。现对COPD继发侵袭性肺曲霉菌病的流行病学、病理生理、发病机制、多种危险因素、曲霉菌过敏、临床特点及治疗的研究进展进行简要概述。

一、COPD合并侵袭性肺曲霉病的流行病学

曲霉广泛存在于自然环境中，多达150种，是条件致病菌，常寄生在上呼吸道，在机体免疫力低下时致病，而肺组织是曲霉菌感染最常见的靶器官。随着广谱抗生素的应用、中心静脉导管等侵入性监测和治疗手段的广泛应用，静脉高营养插管和长期应用皮质激素等诸多因素，使AECOPD患者发生侵袭性肺曲霉菌的机率不断增加[4]，一旦感染预后极差，病死率约50%～100%[5]。

COPD继发IPA的临床表现特异性差，诊断困难，治疗手段有限，故其流行病学目前没有确切的数据。 Gao等[6]对慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者的研究表明，IPA的发生率为1.91%。Guinea[2]的回顾分析数据显示：2000年到2007年8年间蒙特利尔犹太总院COPD继发IPA的发生率越来越高，从2000年的7/1000增加到2007年的13/1000。同时该资料显示，与单纯COPD75.2%的生存率相比，COPD继发IPA的生存率仅为28.3%。因此积极预防AECOPD合并侵袭性肺曲霉菌病的发生意义重大。而积极研究及探讨COPD合并侵袭性肺曲霉菌病的危险因素，可帮助临床医师确立最佳治疗时机，减少病死率。

二、病理生理及发病机制

曲霉菌是空气传播的真菌，曲霉菌经历一个双相生长过程：孢子或分生孢子，代表了环境存留和传播的形式。曲霉菌在呼吸时被吸入，其较小的体积(2～3 μm)容许他们达到肺泡。分生孢子发芽产生分支和称着有隔膜细丝的菌丝(直径约2～10 μm)，菌丝是造成组织受损的入侵形式[7]。曲霉菌在整个环境中普遍存在，曲霉孢子或者菌丝片段不可避免地可随尘埃一起被吸入呼吸道，烟曲霉菌易于在人鼻咽部、支气管肺系统定植，而直接吸入或间接在鼻咽部定植，都是引起免疫力低下者肺部感染的因素。肺组织是曲霉菌感染最常见的靶器官，基础疾病不同，发病率亦不相同。大量国内外文献研究显示COPD患者对曲霉菌存在一系列防御机制减弱，使得曲霉菌易在气道内定植。

三、COPD继发IPA的多种危险因素

国内一项回顾性研究分析了60位住院老年COPD患者的肺部继发真菌曲霉菌感染情况，并随机抽取60例同期住院的无继发肺部真菌感染的老年COPD患者作为对比，比较分析了COPD合并肺部真菌感染的相关危险因素及预后。多因素回归分析发现：长期使用糖皮质激素，住ICU时间长短、高龄、低蛋白血症和长期使用广谱高效抗生素是COPD继发肺部真菌感染的高危因素[8]。

1. 广谱抗生素：广谱抗生素的使用，影响了正常菌群的分布，从而导致真菌在气道定植和侵袭的发生和发展。广谱抗生素应用后中性粒细胞释放过氧化物酶减少，不能有效破坏真菌菌丝细胞壁，导致人体抗真菌能力下降，故大剂量及频繁的使用抗生素是真菌感染最主要的外部诱因之一[9]。研究表明，患者发生霉菌定植也可能与入院早期的抗生素治疗以及入院前1个月的激素治疗相关[10]。因此，依据病原学结果针对性的合理使用抗菌药物，可有效减少AECOPD侵袭性曲霉菌病的发生。

2. 激素：COPD患者静脉使用激素同IPA的发生率相关，吸入激素也可能促进IPA的发生。激素显著影响中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞的分布和功能，同时在试管中激素可能通过真菌中的固醇连接蛋白直接刺激烟曲霉菌生长。这些患者可以发展为以单核细胞减少为特征的免疫功能不全麻痹，HLA-DR表达和树突状细胞的失能，使这些患者易受继发性感染。糖皮质激素的使用与IPA感染有关，文献报告，每天强的松>20 mg或总量>700 mg，同感染增加的风险因子相关联[11-12]。但关于激素在IPA发生中的作用、与剂量的关系、吸入激素的影响等仍需进一步研究证实。

3. 营养情况：低蛋白血症可损害机体的免疫功能，包括细胞免疫和体液免疫[13]，其可削弱肺泡巨噬细胞和中性粒细胞的杀菌能力，减少气道黏蛋白的生成，使肺泡及支气管上皮的修复功能受损，降低呼吸系统防御功能，导致曲霉菌的发生。因此，对于AECOPD患者积极纠正机体的营养情况，改善患者免疫力，尽可能减少有创操作，避免院内感染，是预防AECOPD继发侵袭性肺曲霉菌病的关键。

三、COPD中的曲霉菌过敏症

近年研究发现COPD中的曲霉菌过敏症(aspergillus hypersensitivity,AH)和/或变应性支气管肺曲霉菌病(allergic bronchopulmonary aspergillosis,ABPA)的发生率同AECOPD的发生有关。为了前瞻性估价COPD中的AH和/或ABPA的发生率，对200例COPD患者(GOLD分级：17，62，74，47)和100例健康志愿者用曲霉菌皮肤试验进行筛选，对曲霉菌抗原出现立即皮肤过敏反应阳性的表示为AH。然后AH中进一步调查ABPA，显示COPD中AH为17例(8.5%)，对照组0例。仅有2例(1.0%)COPD患者满足了ABPA血清学的诊断标准。本研究提示AH/ABPA能够在COPD患者中发生，COPD或许是AH/ABPA发生的危险因子[14]。为此应把部分AECOPD仅痰中出现曲霉菌，肺部影像学检查阴性，实验室检查结果又不能够满足ABPA的患者，建议列为真菌相关性严重哮喘[14]。

四、临床特点

1. 临床表现：COPD继发IPA临床表现缺乏特异性，其中最先出现的临床表现常常是严重而迁移不愈的支气管痉挛，及经大剂量甲基强的松龙治疗无缓解和/或抗生素治疗无效的下呼吸道感染。而发热(>38 ℃)的发生率仅为38.5%[15]。少数患者可出现咯血和胸痛等临床表现，体征多表现为双肺可闻及干湿性啰音，大部分患者致病初期较隐匿，易被基础疾病掩盖，继而发展迅速，很快出现低氧血症、呼吸衰竭或血流动力学不稳定等。

2. 影像学检查：肺真菌病的影像学表现较复杂多变，早期的胸部X线可能是正常的，IPA在X线下表现多种形态：实变、结节、空洞、新月征，而空洞、新月征差不多是中性粒细胞减少性血液病IPA患者的特征性的胸部X线表现。及时的CT扫描有利于发现肺实质的轻微改变，其可优先于胸部X线4.7 d发现改变、先于乳胶凝胶试验7.1 d、DM试验11.5 d发现异常。还可有助于排除肺部肿瘤、其他的感染和非感染的疾病。故肺CT对诊断IPA有着非常重要的意义[16]，而其中一些特征性病变可能对诊断有参考价值，如发现高危患者出现“晕轮征”或“新月征”，对协助早期诊断和早期抗真菌治疗有指导意义[17]。亦有相当一部分患者影像学无特异性，在COPD IPA患者和实体器官移植患者中很少观察到特异性改变，非特异性实变却常常出现，这可能是在COPD IPA诊断之前，过度的宿主反应，肺实变从属于原有的基础疾病或反应延迟所致。

3. 实验室诊断：①痰：特别在抗生素耐药肺炎的患者，不可轻视曲霉菌在痰中的存在。在IPA患者中，曲霉菌在痰中的直接检测阳性率达48%，通过荧光器械可以使阳性率增加到88%。曲霉菌阳性痰液培养不能够直接诊断IPA，但应警惕IPA感染的可能，特别是当患者使用了激素，对抗生素没有反应时，反复的培养阳性更多的提示有感染；②血清学：应用免疫和生化的方法监测血清和其他体液中的真菌细胞壁和胶质抗原，其中最有价值的有两种：GM及G试验。其中G试验对真菌感染敏感性高，在临床表现出现前就会呈现阳性反应，是早期诊断IFI(invasive fungal infectiois)的无创监测[18]，可用于动态随访病情变化[19]。不同G试验值可反应不同真菌种类感染，而GM试验对曲霉菌特异性高，阴性预测值高。GM试验阴性排除曲霉感染价值高，GM检测阳性结果比临床诊断侵袭性曲霉菌提前约6～14 d[20]，可以有助于评价治疗的有效性。但G试验及GM试验均存在其局限性。其中G试验受某些情况干扰易出现假阳性[21]，例如：标本污染、血液透析、接受香菇多糖和磺胺类药物治疗者、静脉使用白蛋白、球蛋白等。新生隐球菌和结核菌属感染时，G试验常为阴性，其特异性差，不能区分曲霉与酵母菌感染等。而GM试验诊断阳性阈值尚存争议[22]，监测的假阳性率提高，例如：半合成青霉素哌拉西林/他唑巴坦，抗真菌药物，某些牛奶的等食物均可影响其结果[23]。其灵敏度差，阳性预测值低。阳性结果证实是曲霉感染的准确性较低，在不同患者群中的诊断价值也不同，例如：骨髓移植，恶性血液病患者的诊断价值优于实体器官移植者[24]。对儿童患者的诊断价值尚未确立，对慢性曲霉病，免疫功能正常的慢性病患者无临床意义。故联合应用几种检测方法，可提高IFI诊断的敏感性和特异性。

五、诊断

1. 确诊IPA：<3个月肺部病变的针吸活检或活检标本经组织病理学或细胞病理学检测显示与曲霉一致的曲霉菌菌丝和相联系的组织损伤证据，同时伴下列的一种：①下呼吸道(lower respiratory tract,LRT)标本曲霉菌的培养阳性；②抗曲霉菌血清抗体/抗原阳性(包括沉淀素)；③通过直接分子、免疫方法和/或培养确定观察到的菌丝是曲霉菌菌丝。

2. 临床诊断IPA：除了没有明确病理证实外，其他同确诊(point 1，2 and 3 are not present or tested).或COPD患者经常用糖皮质激素治疗和GOLD分级的Ⅲ或Ⅳ级，有最近呼吸困难加重，提示新的胸部影像异常，和下列中的一条：①来自LRT标本曲霉菌的阳性培养和/或显微镜的阳性发现；②对曲霉菌的阳性血清学抗体试验(包括沉淀素)；③两次连续的GM阳性血清学试验。

3. 拟诊IPA：COPD患者，经常用糖皮质激素和GOLD分级的Ⅲ或Ⅳ级，最近有呼吸困难加重，提示新的胸部影像异常，但是没有来自LRT标本曲霉菌的阳性培养和/或显微镜的阳性发现或血清学的阳性结果。

4. 定植：有自LRT标本曲霉菌的阳性培养，但没有呼吸困难的加重，支气管痉挛或新的肺部浸润阴影的COPD患者[25]。

近年来，随着支气管镜、肺组织活检等诊断技术和方法的发展，肺部真菌感染的确诊率有了很大提高。其中β-D-葡聚糖和曲霉半乳甘露聚糖抗原检测的应用，已成为真菌感染的非侵袭性实验室技术诊断标准之一。但关于诊断方法尚需进一步确定和补充完善，尤其是抗原、抗体检测及分子诊断检测等方法仍需进一步的明确。

六、治疗进展

目前尚缺乏COPD继发IPA患者的具体治疗数据，①治疗的适当疗程尚不确定，主要取决于IPA的类型与严重程度、治疗反应、基础疾病及免疫状况。一般认为应该在临床症状、肺部X线活动性病灶消失，培养阴性，可逆性基础疾病缓解以后，继续治疗危险的隐匿病灶，最短6～12周(IDSA指南)。对已经治愈的IPA患者当免疫功能低下时重新应用抗真菌治疗可以预防感染的复发；②治疗过程中的检测(IDSA指南)：连续的临床评价(症状和体征)、影像学评价(通常是定期肺CT检查)，肺CT检查的频率应个体化，视肺部炎症浸润速度而定。Gailot等[26]发现，在治疗的最初7～10 d，肺部炎性渗出的范围可能增大，在对IPA患者抗真菌疗效判断时CT的改变存在延迟反应，故不应该粗略的认为短期治疗无效或效果不佳。连续的血清GM测定在治疗监测中很有前景，GM随时间不断升高提示预后不良，GM恢复至正常水平也并不能作为停止抗真菌治疗的唯一标准。

近年来，大量文献报道，与两性霉素B相比，伏立康唑有较好的安全性和疗效[27]。肝脏疾病或其他伏立康唑使用禁忌的患者，可选用两性霉素B脂质体。此外，外科治疗亦是不可或缺的治疗方案，当病变与大血管或心包相邻，单个空洞病变引发咯血或胸壁受侵的患者可从外科治疗中获益。体外研究发现激素抑制单核细胞、中性粒细胞功能，采用GM-CSF和IFN-c至少部分使其得到改善。GM-CSF和IFN-c已应用到伪膜性、坏死性支气管曲霉病的治疗中。其他的治疗方式：IPA窦的高压氧疗法，肺的IPA损害部位经皮注射AmB-d，经鼻或皮下接种疫苗等也多有应用。

尽管曲霉菌的定植在COPD频繁发生，但IPA最近的明显增加和早期快速的诊断，为成功的治疗提供了最大的机会。进一步探讨COPD IPA所导致的发病机制、危险因素、临床特点及合理的治疗方案可为降低继发侵袭性肺曲霉病提供帮助。COPD继发IPA目前仍存在多种困惑，例如：①流行病学方面缺乏确切的数据：如COPD患者中IPA与曲霉菌定植发生率的比较和差异；②诊断方面：诊断方法的进一步确定和补充，抗原、抗体检测及分子诊断检测等方法在诊断中的位置等；③治疗方面：关于伏立康唑作为一线药物的确认、联合治疗及免疫治疗的作用等；④预防方面：那些方法能够对COPD提供可靠的保护作用等。上述领域均需要我们不断的研究和进一步的探讨。

参 考 文 献

1 Agustl C,Rano A,Aldabo I,et al. Funngal pnenumonia，chronic respiratory diseases and glucocorticoids[J]. Med Mycol,2006,44(1): 207-211.

2 Guines J,Torres-Narbona M,Gijon P,et al. Pulmonary aspergillosis in patients with chronic obstructive pulmonary diseases: incidence,risk factors,and outcome[J]. Clin Microbiol Infect,2010,16(7): 870-877.

3 Kousha M,Tadi R,Soubani AO. Pulmonary aspergillosis：a clinical review[J]. Eur Respir Rev,2011,20(121): 156-174.

4 林英翔,张 鸿,贺航咏,等. 慢性阻塞性肺疾病急性加重期合并侵袭性肺曲霉菌病的临床分析[J]. 国际呼吸杂志,2009,29(9): 515-518.

5 Segal BH,Walsh TJ. Current approaches to diagnosis and treatment of invasive a spergillosis[J]. AM J Respir Crit Cars Med,2006,173(7): 707-717.

6 Gao X,Chen L,Hu G,et al. Invasive pulmonary Aspergillosis in acute axacerbation of chronic obstructive pulmonary diseases and the diagnostic value of combined serological tests[J]. Ann Saudi Med,2010,30(3): 193-197.

7 Ader F,Bienvenu AL,Rammaert B,et al. Management of invasive aspergillosis in patients with COPD：Rational use of voriconazole[J]. Int J Chron Obstruct Pulmonar Dis,2009,4: 279-287.

8 陈葆青. 老年慢性阻塞性肺疾病继发肺部真菌感染的危险因素分析[J]. 中国老年学杂志,2009,29(16): 2099-2101.

9 宋莉红. 慢性阻塞性肺疾病急性加重期继发肺部真菌感染的相关危险因素分析[J]. 临床和实验医学杂志，2010，29(16)：1795-1796.

10 Muquim A,Dial S,Menzies D. Invasive aspergillosis in patients with chronic obstructive pulmonary diseases[J]. Can Respir J,2005,12(4): 199-204.

11 Grow WB,Mored JS,Roque D,et al. Late onest of invasive aspergillus infection in bore marrow transplant patients at a university hospital[J]. Bone Marrow Transplantation,2002,29(1): 15-19.

12 Muquim A,Dial S,Menzies D. Invasive aspergillosis in patients with chronic obstructive pulmonary diseases[J]. Can Respir J,2005,12(4): 199-204.

13 朱 芳,仇铁锋. 低蛋白血症与慢性阻塞性肺疾病伴发呼吸衰竭预后的关系[J]. 实用内科医学,2009,10: 27-30.

14 Maurya V,Gugnani HC,Sarma PU,et al. Sensitization to Aspergillus antigens and occurrence of allergic bronchopulm onary aspergillosis in patients with asthma[J]. Chest,2005,l27(4): 1252-1259.

16 何礼贤. 肺真菌病的CT影像学应用与研读[J]. 临床肺科杂志,2010,15(1): 1.

17 樊再雯,李 建,刘 颖,等. 52例侵袭性费曲霉菌病临床分析[J]. 临床肺科杂志,2012,17(7): 1275-1278.

18 Pickering JW,Sant HW,Bowles CA,et al. Evaluation of a (1->3)-beta-D-glucan assay for diagnosis of invasive fungal infections[J]. J Clin Microbiol,2005,43(12): 5957-5962.

19 Pazos C,Ponton J,Del Palacio A. Contribulion of (1->3)-beta-D-glucan chromogenic assay to diagnosis and therapeutic monitoring of invasive aspergillosis in neutropenic adult patients: a comparison with serial screening for circulating galactomannan[J]. J Clin Microbiol,2005,43(1): 299-305.

20 Singh N,Paterson DL. Asporgillus infections in transplant recipients[J].Clin Microbiol Rev,2005,18(1): 44-69.

21 Kanda H,Kubo K,Hamasaki K,et al. Influence of various hemodialysis membranes on the plasma (1->3)-beta-D-glucan level[J]. Kidney Int,2001,60(1): 319-323.

22 Maertens J,Theunissen K,Verbeken E,et al. Prospective clinical evaluation of lower cut-offs for galactomannan detection in adult neutropenic cancer patients and haematological stem cell transplant recipients[J]. Br J Haematol,2004,126(6): 852-860.

23 Herbrecht R,Letscher-Bru V,Oprea C,et al. Aspergillus galactomannan detection in the diagnosis of invasive aspergillosis in cancer patients[J]. J Clin Oncol,2002,20(7):1898-1906.

24 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.

25 Bulpa P,Dive A,Sibille Y. Invasive pulmonary aspergillosis in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Eur Respir J,2007,30(4): 782-800.

26 Gaillot RE,Latrabe V,Thiébacct A,et al. Computer tomography in pulmonary Aspergillosis in hematological patients with neutropenia：an useful tool for diagnosis and assessment of outcome in clinic trials[J]. Eur J Radiol,2010,74(3): e172-e175.

27 Limper AH,Knox KS,Sarosi GA,et al. An official American Thoracic Society Statement：treatment of gungal infections in adult pulmonary and critical care patients[J]. Am J Respir Crit Care Med,2011,183(1): 96-128.