肺炎链球菌感染的相关因素及防治策略

王瑶，黄健,2，骆诗露,2，闵迅,2

(1.遵义医科大学检验医学院，贵州 遵义 563000； 2.遵义医科大学附属医院检验医学科，贵州 遵义 563000)

肺炎链球菌为革兰阳性球菌，其作为条件致病菌，在临床上主要引起大叶性肺炎、中耳炎、支气管炎、脑膜炎和败血症等[1]。肺炎链球菌的易感人群主要为2岁以下婴幼儿以及65岁以上老年人[2]。肺炎链球菌每年可导致数百万人死亡，世界卫生组织统计显示，在引起致命性细菌感染的病原体中，肺炎链球菌位居第4位[3]，每年约100万例5岁以下儿童死于肺炎链球菌感染[2]。且50%的肺炎链球菌感染死亡病例发生在发展中国家[4]。此外，肺炎链球菌所致的严重肺炎也是发达国家最常见的细菌致死原因之一[5]。抗生素是主要的肺炎链球菌感染治疗手段，但近年细菌耐药率的逐年升高，其疗效受到明显影响。目前，疫苗接种已成为预防肺炎链球菌感染的主要手段，世界卫生组织建议儿童和成人均应接种肺炎链球菌疫苗[6]。但鉴于肺炎链球菌血清型众多，且存在地域差异，现已上市的肺炎链球菌疫苗已不能满足需求，需要寻找新的肺炎链球菌预防及治疗方式。现对肺炎链球菌感染相关因素及防治策略等予以综述，以期为肺炎链球菌感染的预防及治疗提供新思路。

1 肺炎链球菌感染相关因素

肺炎链球菌主要存在于上呼吸道黏膜表面，其在宿主鼻咽部的早期定植可无症状，随着病原菌逐渐入侵至下呼吸道，宿主出现急性炎症反应，从而引发急性中耳炎、终末呼吸道肺炎等疾病[1]。肺炎链球菌引发的疾病均始于肺炎链球菌定植(即携带状态)，且其多依赖自身的毒力特性在宿主鼻咽部定植。此外，肺炎链球菌致病与宿主的年龄、基础性疾病及其与病毒的协同作用等因素密切相关[7-8]。

1.1年龄 在2岁以下婴幼儿以及65岁以上老年人群中，肺炎链球菌肺炎的发病率最高[6]。随着宿主年龄的逐渐增长，肺炎链球菌携带率呈下降趋势[9]。虽然疫苗接种能够有效降低肺炎链球菌的感染率，但年龄仍对疫苗接种后机体的反应和保护效果有影响。如23价肺炎球菌多糖疫苗(23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine，PPV23)虽可对抗大多数肺炎链球菌致病血清型，但由于荚膜多糖是不依赖于T细胞的抗原，因此免疫系统尚未完全发育成熟的婴幼儿无法对PPV23中大部分多糖抗原产生免疫反应，故婴幼儿的肺炎链球菌感染率并没有因疫苗接种而明显降低[1]。由此可见，宿主年龄与肺炎链球菌感染密切相关，未来的疫苗研发设计可以将本因素列入参考条件之一。

1.2宿主免疫防御途径 人体免疫系统具有强大的防御功能，完善的免疫系统能够在感染疾病发生之前清除病原体[10]。宿主的免疫防御能力是肺炎链球菌感染人体的关键因素。了解免疫系统的主要工作机制以及细菌和机体之间的相互作用将为未来建立有效的肺炎链球菌感染防治方法提供新思路。此外，肺炎链球菌的易感人群大部分为免疫力较差人群[6]，故良好的免疫力是预防肺炎链球菌感染的重要前提，合理饮食、适当锻炼对于预防肺炎链球菌所致疾病必不可少。

1.3基础性疾病 获得性免疫缺陷综合征患者感染肺炎链球菌的预后更差[6,11]。慢性哮喘患儿鼻咽部的肺炎链球菌携带率高于健康儿童，且更易罹患肺炎链球菌侵袭性肺炎[12]。基础疾病所导致的免疫力下降使机体更易感染肺炎链球菌，并在感染后更易引发呼吸衰竭、脓毒血症和肺脓肿等并发症，增加肺炎链球菌感染的致死率[5]。因此，基础性疾病是引发肺炎链球菌感染及患者病情加重的因素之一。

1.4与病毒的协同作用 甲型流感病毒感染促进了定植的肺炎链球菌对宿主的侵袭，且大部分流感病毒感染致死病例也由继发性细菌感染引起[10]，其原因可能是流感病毒通过诱发宿主炎症促进肺炎链球菌传播。除流感病毒外，呼吸道合胞病毒和冠状病毒也常常能在社区获得性肺炎患者体内检测到；此外，副流感病毒和腺病毒等也常常与肺炎链球菌肺炎同时发生[13]。可见，病毒的协同作用和肺炎链球菌感染之间存在紧密联系。

2 肺炎链球菌感染的防治

鉴于肺炎链球菌感染的高发病率、高致死率以及肺炎链球菌的耐药性，积极预防以及寻找新的替代疗法是肺炎链球菌感染前防治的关键。了解治疗用药及细菌耐药现状，科学、合理、规范使用抗生素；同时积极研发新型肺炎链球菌疫苗，防治并举，才能真正有效减轻疾病负担。

2.1抗生素治疗 目前，肺炎链球菌抗感染治疗药物主要包括β-内酰胺类、红霉素、大环内酯类、林克酰胺类、氟喹诺酮类、四环素药物等。但由于抗生素滥用，临床报道的肺炎链球菌耐药菌株逐年增加。在美国，肺炎链球菌感染者对大部分β-内酰胺类药物耐药，且与林克酰胺类以及四环素类的耐药率相当(均为20%左右)[14]；此外，肺炎链球菌对大环内酯类药物的耐药率达30%左右[15]。国内研究证实，肺炎链球菌对红霉素、四环素、头孢类以及美罗培南等抗生素产生不同程度的耐药[16-18]。由于抗生素滥用以及耐药株的广泛出现及传播，世界卫生组织将肺炎链球菌列为迫切需要研发新抗生素的优先病原体之一[19]。

2.1.1β-内酰胺类 青霉素一直是治疗肺炎链球菌感染的首选，其作用的靶分子为细菌表面青霉素结合蛋白[20]。通过对肺炎链球菌耐青霉素耐药机制的研究发现，肺炎链球菌青霉素结合蛋白突变降低了青霉素与肺炎链球菌细胞壁结合的亲和力，从而保护肺炎链球菌不被青霉素裂解[20]。青霉素结合蛋白突变可能是肺炎链球菌对β-内酰胺类抗生素耐药的主要原因[21]。Jensen等[22]也证实，肺炎链球菌pbp2x基因活性位点基序S337TMK中T338G/A和M339F/L突变可降低肺炎链球菌对β-内酰胺类抗生素的亲和力[21]。Sadeghi等[23]研究证实，肺炎链球菌pbp2b基因第二个保守基序SSN附近T445A突变使其对青霉素的亲和力下降了65%。黄卫青等[24]报道，当青霉素对肺炎链球菌株的最低抑菌浓度>2 mg/L时，大多数菌株pbp1a和pbp2b基因发生多位点突变。肺炎链球菌的青霉素结合蛋白点突变可产生累积效应，导致细菌耐药性增强。随着近年耐药菌株的逐年增加，青霉素已不再作为肺炎链球菌感染的首选药物。虽然肺炎链球菌对β-内酰胺类抗生素耐药性不断增强，导致肺炎链球菌感染性疾病的发病率不断升高，但β-内酰胺类药物(如头孢类)仍是目前治疗肺炎链球菌感染的首选药物[25]。

2.1.2大环内酯类 近年来，由于β-内酰胺类抗生素耐药性持续增高，临床逐渐使用大环内酯类抗生素治疗肺炎链球菌感染性疾病，但其临床耐药菌株亦呈逐年增加趋势。研究证实，肺炎链球菌对大环内酯类抗生素耐药的表型分为M型和MLSB型[26]，其中M型菌株具有mefA/E基因，其对14元环(如红霉素)和15元环(如阿奇霉素)大环内酯类抗生素低水平耐药，但对16元环(如麦迪霉素、螺旋霉素)大环内酯类以及林可霉素类抗生素敏感[27]。MLSB型菌株同时具有mefA/E和ermB基因，其对大环内酯类和林可霉素类抗生素均耐药[28]。肺炎链球菌对大环内酯类抗生素的耐药机制主要是ermB基因产物甲基化酶对大环内酯类抗生素结合核糖体的位点进行甲基化修饰和mefA/E基因产物组成的药物主动外排泵外排功能增强，少数菌株可因核糖体突变对大环内酯类抗生素耐药[27]。虽然已有肺炎链球菌对大环内酯类的耐药报道，但大环内酯类在肺炎链球菌的治疗中仍占重要作用，应重视抗生素使用的条件，禁止药物的滥用，防止耐药的进一步加重。

2.1.3林克酰胺类 林克酰胺类药物是链霉菌产生的具有强效、窄谱的抑菌性抗菌药物，主要包括林可霉素和克林霉素，其中林可霉素能够抑制细菌蛋白质合成，对大多数革兰阳性菌和某些厌氧的革兰阴性菌有抗菌作用[15]，其对革兰阳性菌的抗菌作用类似红霉素，敏感菌包括肺炎链球菌、化脓性链球菌、金黄色葡萄球菌等。克林霉素是一种半合成药物，主要用于继发性肺炎感染的治疗[29]，也是β-内酰胺类药物不耐受患者的替代药物。

2.1.4氟喹诺酮类 喹诺酮类抗生素的作用机制主要是通过抑制细菌DNA合成达到抗菌效果，其通常包含DNA回旋酶(参与DNA复制)和拓扑异构酶Ⅳ两个药物作用靶点[30]。对大多数革兰阳性菌而言，环丙沙星等喹诺酮类抗生素主要通过抑制拓扑异构酶Ⅳ以及DNA回旋酶起作用，而革兰阴性菌的作用靶点与其相反[31]。此外，左氧氟沙星和莫西沙星等也常用于肺炎链球菌所引起感染的治疗[32]。在美国，目前肺炎链球菌对氟喹诺酮类药物几乎全部敏感，其耐药率不足1%[15]，但氟喹诺酮类药物的耐药性也在增加。因此，做好抗菌药物管理，保持新一代氟喹诺酮类药物在肺炎链球菌感染治疗中的高效性尤为重要。

由于肺炎链球菌对常规抗生素的耐药性逐渐升高，单个抗生素治疗的作用越来越有限[15]。临床指南概要建议，在抗生素治疗前应尽量行药敏试验，并可根据不同抗菌原理采用抗生素组合的方式增强抗菌治疗的效果，如β-内酰胺类与大环内酯类联合治疗等[33]。目前，抗生素仍然是治疗肺炎链球菌感染的唯一手段。在尚未找到可替代抗生素的治疗方法之前，应合理使用抗生素，加强抗生素管理，同时寻找能够有效预防肺炎链球菌感染的新手段，以降低肺炎链球菌感染率和死亡率。

2.2肺炎链球菌疫苗 随着肺炎链球菌耐药菌株的不断增多，通过广泛接种疫苗预防肺炎链球菌感染已成为有效的解决方案。肺炎链球菌疫苗既可降低肺炎链球菌所致肺炎的发病率和病死率，也能降低抗菌药物滥用所致的高耐药率[1]，故成为预防肺炎链球菌感染最有效的措施之一。世界卫生组织已将肺炎链球菌性疾病列为需“极高度优先”使用疫苗预防的疾病[14]。

2.2.1肺炎链球菌多糖疫苗和结合疫苗 现已上市的PPV23的抗原性弱，对2岁以上儿童和成年人有一定保护效果，但对2岁以下婴幼儿或老人的免疫保护效果并不理想[14]；7价/13价肺炎球菌多糖结合疫苗(valent pneumococcal polysaccharide conjugate vaccine,PCV)虽能有效降低侵袭性肺炎链球菌疾病的发病率，但存在价格昂贵、可能导致非疫苗血清型替换、血清覆盖率有限等缺点[34]，不适宜推广使用。当前，默沙东公司研发的PCV15疫苗在PCV13基础上增加22F和33F两个血清型，且已完成Ⅱ期临床试验[35-37]。此外，PCV20在PCV13基础上增加了8、10A、11A、12F、15BC、22F、33F七个血清型，该疫苗已获得美国食品药品管理局批准，正在开展18岁以上成人Ⅰ期临床试验[35-36]。

2.2.2肺炎链球菌单个蛋白质疫苗 由于PPV23和PCV7/PCV13临床使用中暴露出诸多缺点[14,37]，近年具有高保守、低成本的肺炎链球菌蛋白疫苗成为相关疫苗的研发热点。姚润等[38]研究证实，第146号位氨基酸缺失的肺炎链球菌溶血素(ΔA146Ply)能诱导在构建的鼻腔黏膜免疫模型小鼠中产生有效的细胞免疫及体液免疫应答，并可抵抗不同血清型肺炎链球菌引起的致死性感染。Mukerji等[39]表明，肺炎球菌表面蛋白(pneumococcal surface protein，Psp)A是肺炎链球菌重要的毒力因子，可抑制宿主体内补体C3在肺炎链球菌表面的沉积，从而间接阻断机体经典途径的激活，且PspA能够保护肺炎链球菌免遭宿主乳铁蛋白的攻击；接种PspA蛋白疫苗后，免疫PspA能够诱导小鼠机体产生辅助性T细胞1，保护小鼠免受肺炎链球菌的侵袭[40]。Hu等[41]发现，肺炎球菌表面黏附素A是一种高度保守的肺炎球菌蛋白，在肺炎球菌定植中起重要作用，可与鼻咽上皮细胞上的膜联蛋白A2相互作用。肺炎球菌表面黏附素A蛋白能抑制肺炎链球菌在小鼠黏膜的定植[42]。综上，肺炎链球菌毒力因子单独作为蛋白疫苗能够保护免疫实验小鼠抵抗肺炎链球菌的感染，但目前尚无单个肺炎链球菌蛋白质疫苗保护作用强于PPV23的报道。

2.2.3肺炎链球菌蛋白质联合疫苗 不同组合的肺炎链球菌蛋白质联合疫苗(主要包括多价重组蛋白质联合/融合疫苗)可能具有协同/联合效应[43-44]。Ogunniyi等[45]研究证实，与单独使用PdB(一种肺炎链球菌溶血素类毒素衍生物)、PspA、PspC免疫相比，PdB、PspA、PspC两两组合免疫不同血清型肺炎链球菌侵袭感染小鼠的生存率显著提高，且3种蛋白联合主动免疫小鼠能达到更佳的保护效果。在近期的临床对照研究中，肺炎链球菌胆碱结合蛋白A+PhtD+链球菌溶血素D1联合疫苗能使小鼠产生主动免疫[46]，提示联合蛋白疫苗具有较高的安全性及较强的免疫原性。当前，PnuBioVax[47]、PhtD+肺炎链球菌胆碱结合蛋白A等联合疫苗[48]已经进入Ⅰ期临床试验。此外，已有多种联合蛋白疫苗进入了Ⅱ期临床试验[37]。

2.2.4肺炎链球菌全菌体细胞抗原灭活疫苗 单一蛋白疫苗及多种蛋白组合疫苗均能够诱导宿主产生抵抗肺炎链球菌感染的保护作用。因此，含有多种潜在抗原的肺炎链球菌全菌体细胞疫苗在人体内激发更高免疫保护效应中的作用尚不明确。研究证实，肺炎链球菌全菌体细胞灭活疫苗能诱导小鼠产生针对免疫球蛋白G的抗体和T细胞介导的免疫应答[49]。对美国接种肺炎链球菌全菌体细胞抗原灭活疫苗健康成年人的研究证实，其安全性和耐受性良好[50]。综上，肺炎链球菌全菌体细胞抗原灭活疫苗生产工艺简单、价格低廉，可作为发展中国家预防肺炎链球菌感染的最佳策略。

3 小 结

近年来，我国的医疗水平不断进步，但随着人口老龄化程度的加重，肺炎链球菌感染逐渐成为引起人们重视的重要公共卫生安全问题。感染因素多、易感人群免疫力低下、耐药现象等均严重影响肺炎链球菌感染后治疗，现有肺炎链球菌疫苗虽对肺炎链球菌感染具有一定的防治效果，但存在覆盖血清型窄、非疫苗血清型替换现象[14]、不同地区肺炎链球菌血清型流行分布不同等问题，限制了其保护作用。因此，了解肺炎链球菌感染相关因素及其防治策略可为后续相关新型药物研发及新疫苗靶点的筛选方面提供前期依据。