重症呼吸道病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染

刘晓 宋营改 李若瑜

(北京大学第一医院皮肤科，北京大学真菌和真菌病研究中心，北京市皮肤病分子诊断重点实验室，国家皮肤与免疫疾病临床医学研究中心，北京 100034)

呼吸道病毒(流感病毒、SARS-CoV、MERS-CoV等)感染发病率高，传染性强，重症患者病死率高，预后差，严重危害人民生命和健康。世界卫生组织估计，每年全球有10亿人感染流感，30～50万发展为重症流感，年死亡人数为29～65万[1]。当前正在全球流行的由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)所引起的新型冠状病毒感染(COVID-19)是继SARS和MERS后的新发传染病，已造成超过200万人死亡。既往临床研究表明，呼吸道病毒感染是侵袭性真菌感染的独立危险因素，可显著提高病患继发侵袭性真菌感染的发病率及病死率。Chen等[2]对发生于武汉的99例新型冠状病毒感染患者进行回顾性分析，最早发现5例可疑侵袭性真菌感染，增加了治疗难度，影响患者预后。基于此项研究，综合以往重度病毒感染合并肺曲霉等侵袭性真菌感染的发现，作者团队在我国新冠病毒感染早期即提出警惕新冠病毒合并真菌感染的观点，希望引起临床各界重视[3-4]。尽来国内外对COVID-19并发侵袭性真菌感染的研究逐渐增多，提示真菌感染很可能是呼吸道病毒感染的重要并发症，是可能加重甚或导致患者死亡的因素。本文拟通过对病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染进行综述，以了解其危险因素、免疫反应、发病机制、临床表现及诊断治疗现状，为临床及时诊断、合理治疗，降低患者病死率并改善预后而奠定基础。

1 病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染发生情况

病毒感染后并发真菌感染种类主要为曲霉菌、念珠菌、毛霉、隐球菌及肺孢子菌(见表1)。1952年Abbott等首次报道流感后合并侵袭性曲霉感染，此后报道很少，直到2009年流感爆发之后，相应病例有所增多。2002年SARS流行后，相继出现并发曲霉、念珠菌、组织胞浆菌的病例报道。而MERS-CoV感染并发真菌感染的报道相对较少。但最近SARS-CoV-2感染并发侵袭性真菌感染的病例数不断增加，主要以COVID-19相关肺曲霉菌病(COVID-19 associated pulmonary aspergillosis，CAPA)及念珠菌病(COVID-19 associated candidiasis,CAC)为主。

表1 重症呼吸道病毒感染后侵袭性真菌感染发生情况

对CAPA及CAC的病原真菌进一步回顾发现：在CAPA中，烟曲霉仍为最常见致病菌种，约占61.7%(124/201)，其次为黄曲霉(n=7)、黑曲霉(n=8)、土曲霉(n=3), 28.4%(57/201)未鉴定至种水平；在CAC中，白念珠菌占42.1%(40/95)，其次为近平滑念珠菌(n=8)、光滑念珠菌(n=5)、热带念珠菌(n=3)，27.4%(26/95)未鉴定至种水平，值得注意的是，有10例患者出现耳念珠菌感染，2例患者出现酿酒酵母感染[28-29]。

2 病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染的危险因素

2.1 基础疾病

中性粒细胞缺乏、血液系统恶性肿瘤、器官移植受者、免疫抑制剂及长期糖皮质激素治疗、艾滋病、糖尿病及慢性呼吸道疾病等。有研究指出，入ICU前使用强的松0.1 mg·kg-1·d-1连续4周以上是流感继发侵袭性肺曲霉病的独立危险因素[30]。但糖皮质激素治疗并非CAPA的独立危险因素[31]。

2.2 治疗措施的影响

机械通气、初始使用β-内酰胺酶抑制剂、IL-6抑制剂(托珠单抗)均易导致COVID-19继发真菌感染。Wang等[31]对104例COVID-19患者回顾性分析发现：在侵袭性肺曲霉病(invasive pulmonary aspergillosis,IPA)发生之前，痰及支气管肺泡灌洗液培养曲霉阳性组和曲霉阴性组分别有50.0%和11.5%的患者需要机械通气支持(P<0.05)，初始使用β-内酰胺酶抑制剂在IPA与非IPA之间存在统计学差异(75%vs17.7%，P<0.001)。IL-6(托珠单抗)的使用可增加念珠菌血症的风险[32]。

3 病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染可能的发病机制

3.1 物理屏障破坏

SARS-CoV-2与流感病毒对肺上皮细胞均具有亲和力，结合后可导致肺泡损伤、增加肺上皮和血管的通透性，从而为真菌入侵血管创造条件。与流感病毒损伤气管支气管上皮不同的是，SARS-CoV-2通过与II型肺泡上皮及纤毛细胞表达的血管紧张素转换酶2结合造成肺泡损伤。

3.2 对固有免疫应答的影响

流感病毒与SARS-CoV-2感染所引起的缺氧及呼吸窘迫综合征均可削弱机体抗真菌先天免疫应答。首先，呼吸道病毒感染后可诱导树突状细胞、巨噬细胞、单核细胞、NK细胞等多种类型免疫相关细胞的凋亡[33]。此外，穿透素-3(pentraxin3, PTX3)是机体对烟曲霉先天免疫应答的重要组成部分，流感病毒可诱导PTX3的产生，但部分流感病毒可抵抗PTX3的抗病毒活性，提示PTX3可能为流感和肺曲霉病提供潜在的致病联系。再者，流感病毒可通过抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH氧化酶)复合物来调节免疫系统，抑制ROS产生，造成慢性肉芽肿病(chronic granulomatous disease，CGD)样状态，这种状态与侵袭性曲霉菌病有关。而COVID-19中是否出现类似CGD样状态仍有待阐明[34]。

3.3 对适应性免疫应答的影响

①白细胞介素(IL)-6：IL-6是一种多功能细胞因子，在对曲霉的保护性免疫中发挥重要作用；托珠单抗用于治疗IL-6升高的COVID-19重症患者，可能通过降低IL-6的免疫应答导致曲霉菌感染[32]。②白细胞介素(IL)-10：IL-10在调节细胞免疫反应中起关键作用，参与多种炎症性疾病的发生。呼吸道病毒感染后Th-2免疫应答增加IL-10，随后是暂时性的Th1免疫抑制，造成“Th1/Th2平衡漂移”。③I型和III型INF水平降低：[35]IFN-γ是中性粒细胞激活的关键调节因子，可防止真菌感染，而SARS-CoV-2可造成I型和III型干扰素降低。④T淋巴细胞减少：CD4+T细胞活化后主要分化为Th细胞, Th细胞分泌多种炎症因子(如IL-17、IL-22等)活化补体及嗜中性粒细胞，在真菌免疫中发挥重要作用。而研究发现，T淋巴细胞在感染急性期(前3d)呈急剧下降，亚群比例也发生变化，如CD4/CD8的下降[36]，导致真菌易感。68%的H1NI患者出现淋巴细胞减少，其中半数CD4/CD8比值异常(<1.4)[37]。35.6%～83.2%的COVID-19患者同样出现淋巴细胞减少[38]。

4 病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染的临床类型

4.1 侵袭性肺真菌病

肺部为最常受累部位，多为急性呼吸窘迫综合征表现，其临床表现多不典型，易于被重症呼吸道感染症状所掩盖。经积极抗病毒治疗后，仍出现难治性发热、呼吸功能不全进一步加重及咯血等症状时，应警惕侵袭性真菌病。流感相关侵袭性肺曲霉病(influenza-associated aspergillosis，IAA)的患病率为7.2%～28%，中位时间为5.5 d；CAPA的患病率从19.6%～33.3%不等，中位时间为6.5 d[39]。COVID-19相关性肺曲菌病患者的影像学表现多种多样，如周围结节、空洞、反向晕征、结节实变、磨玻璃影、胸腔积液和肺囊肿等。在38例CAPA病例中，15例进行了CT检查，其中1例患者表现为反向晕轮征，6例患者表现为磨玻璃影和不同大小和数量的结节，而其他患者表现为COVID-19肺炎的典型表现[40]。

4.2 肺外主要临床类型

①皮肤感染：COVID-19继发念珠菌感染可感染皮肤，皮损表现为糜烂、溃疡及焦痂；继发毛霉可表现为眶周蜂窝织炎样皮损，严重者出现软组织坏死。②真菌血症:念珠菌为最常见致病菌，其次为隐球菌，曲霉和荚膜组织胞浆菌均可发生，其中CAC的中位时间为10 d。③中枢神经系统感染：临床表现包括脑膜脑炎(如蛛网膜炎)、偏瘫、卒中/血管炎、免疫重建炎症综合征(immune reconstitution inflammatory syndrome， IRIS)和脊髓疾病。病原菌主要包括曲霉、隐球菌。当曲霉病播散至脑部时，会出现精神状态改变[41]及偏瘫。隐球菌脑膜炎会出现头痛及脑膜刺激征等神经系统症状体征。④播散性感染：隐球菌、曲霉、毛霉以及荚膜组织胞浆菌等均可发生播散性感染，累及多脏器。

5 重症病毒感染并发/继发真菌感染的诊断

诊断标准的选取：重症病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染的患病率依据所选的诊断标准不同而存在差异。目前常用的标准包括AspICU或修订后的AspICU标准[30]、EORTC/MSGERC(2019)标准[42]、IAA及CAPA定义[43]标准。因多数患者无宿主因素，故难以应用EORTC/MSGERC标准。目前的检测手段主要包括微生物学检查中的经典真菌学方法——真菌镜检和真菌培养；非培养诊断主要包括血清学实验以及分子生物学手段等。在临床怀疑真菌感染的前提下，需要根据实际情况选择真菌镜检、培养、血清学、组织病理及分子生物学等合适手段，快速、准确做出诊断。

对于不同病毒并发侵袭性真菌感染诊断的病原学证据存在一定差异(见表2)，培养仍是最常用的诊断手段，但是相较于流感病毒并发/继发侵袭性真菌感染而言，COVID-19并发侵袭性真菌感染的诊断方法中，对痰及支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)标本的检测明显减少，而增加了对危险系数相对较低的气道抽吸物的检验，且阳性率较高；COVID-19血培养阳性率增加是因为其念珠菌血症的发生率明显高于流感并发念珠菌血症。血清学检验中，IAA患者中尚无气道抽吸物G和GM检测的报道，该类患者血清GM阳性率高于BALF；而在CAPA患者中，BALF的GM阳性率高于血清及气道抽吸物。此外，对于COVID-19患者，活检及尸检的选择明显降低，但分子方法(PCR)的应用明显增加。因此，高度怀疑COVID-19患者并发继发侵袭性真菌感染时，建议选择危险系数相对较低且阳性率较高的呼吸道抽吸物进行培养，同时需对血清学检测高度重视：血清样本行G及GM试验，在患者及防护条件允许的情况下，行BALF GM试验，结合分子方法以实现早检测、早诊断。

表2 病毒感染合并侵袭性真菌病病原学证据汇总

目前PCR诊断方法已写入EORTC/MSGERC侵袭性真菌病诊断共识(2019)中，其应用逐步得到推广。Zhang等利用宏基因组测序结合培养方法对COVID-19继发感染的特征及危险因素进一步总结，同时转录组测序已应用于COVID-19继发真菌感染的机制研究[35-44]。故在预先不了解感染微生物的情况下，二代测序技术提供了一个机会，可同时分析整个微生物群落(细菌、病毒和真菌)。但其在临床应用仍存在一定限制：二代测序的菌群分析虽可发现优势菌群，但难以精准锁定致病真菌；缺乏全面的可用于比对的参考菌株和微生态测序数据库信息，从而无法实现对所得数据的有效注释；宏基因组测序成本较高且数据分析更具挑战性。

6 病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染的治疗及预后

合并侵袭性肺曲霉病的危重患者，早期进行抗真菌药物治疗，可显著降低病死率。一线用药选择伏立康唑和艾沙康唑，其次为两性霉素B脂质体及棘白菌素类药物。对于伏立康唑等唑类药物，因其药代动力学特征呈非线性，尤其在危重患者中，故治疗药物浓度监测是必要的。89%(114/128)IAA患者均进行积极抗真菌治疗，但死亡率仍达57%。39例CAPA患者接受抗真菌药物治疗，死亡率仍达74.4%。棘白菌素是侵袭性念珠菌感染的首选治疗药物，其次是氟康唑、两性霉素B脂质体、伏立康唑、泊沙康唑和艾莎康唑。隐球菌感染：仅2(2/4)例行药敏检测；3例患者均选择两性霉素B治疗，未死亡病例经静脉滴注两性霉素B脂质体及口服氟胞嘧啶诱导治疗4周，后续使用氟康唑维持治疗。肺孢子菌：首选复方新诺明治疗。5例COVID-19并发毛霉病患者，4例接受抗真菌治疗，但死亡率仍达100%。值得注意的是，目前已有COVID-19继发耳念珠菌及耐药曲霉的报道，应及时完善药物敏感性检测。

7 小 结

病毒感染并发/继发侵袭性真菌感染病死率较高，治疗困难，严重影响患者的预后。因此，临床上应高度警惕重症病毒感染继发或并发侵袭性真菌感染，并针对病毒感染合并真菌感染进行严密监测。对于呼吸道病毒感染患者，经积极抗病毒及抗生素治疗后，临床症状未见缓解，影像学出现新的浸润，应在确保符合生物安全要求的前提下尽可能完善病原学诊断，包括真菌镜检、培养、药物敏感性检测、血清学检查、组织病理(患者基本情况允许的情况下)及分子生物学检测。根据不同病原真菌感染可选择不同诊断方法。尽早诊断、及时治疗有助于改善患者预后。基于以往文献回顾，培养及组织病理学检测仍是诊断侵袭性真菌感染的金标准，但具有一定的局限性。分子生物学可准确、快速的诊断病原真菌，尤其是对于念珠菌及肺孢子菌感染的诊断，二代测序有望成为未来多重感染诊断的重要手段。对于重症病毒感染患者，应提高对侵袭性真菌感染的警惕性，及时准确诊断、精准治疗，改善患者预后并提高生存率。