侵袭性真菌性鼻-鼻窦炎的病因机制与诊断治疗研究新进展△

张贵玲 程雪晴 王惟一 时蕾 张志玉 时光刚

(山东第一医科大学附属省立医院耳鼻咽喉头颈外科 济南 250021)

参考最新更新的国内外关于侵袭性真菌感染(invasive fungal-infection，IFI)相关指南[1-3]可知,侵袭性真菌病(invasive fungal disease,IFD)是指真菌侵入人体，在组织、器官或血液中生长、繁殖，并导致炎症反应及组织损伤的感染性疾病；而侵袭性真菌性鼻-鼻窦 炎(invasive fungal rhinosinusitis,IFRS)指真菌感染不仅位于鼻腔鼻窦腔内，同时侵犯鼻窦黏膜及骨壁，并向周围组织结构如眼眶、前颅底或翼腭窝发展。IFRS可分为急性IFRS(acute IFRS，AIFRS)和慢性IFRS(chronic IFRS，CIFRS)，慢性肉芽肿性IFRS(chronic granulomatous IFRS，CGIFRS)。本文对IFRS的相关研究叙述如下。

1 流行病学

据2020年全球估计，IFI的年发病数约为8亿多人，年死亡数约为166万人[4]。目前国内针对IFI的流行病学调查比较少见，亚洲国家IFI的流行率比西方国家普遍高3～15倍[5]。IFI最常见的致病菌有3种：念珠菌、曲霉和毛霉。2019年全球估计发现了约70万例侵袭性念珠菌病(invasive candidiasis，IC)，约25万例侵袭性曲霉病(invasive aspergillosis，IA)；IC死亡率为15%～40%，IA为30%～95%[6]。2016年调查发现欧洲约有6万例IA患者，亚洲(中国)约有16万例IA患者[7]。2014年法国IA的年发生率为4.4%[8]。2009年至今美国IC的总发病率为90/10万人，未见明显波动，总死亡率为60%～95%[9]。Chander等[10]发现侵袭性毛霉病(invasive mucormycosis，IM)在发展中国家(印度)的患病率是发达国家的80倍，约为0.14/1000人；美国的IM年发病率为1.7/100万人[11]；法国约为1.2/100万人[12]。

Skiada等[13]发现在欧洲引起IFI最常见的基础疾病是血液恶性肿瘤，而在较低收入国家最常见的是糖尿病。IFI可侵袭全身各大系统，其中侵袭鼻腔、鼻窦黏膜的发病更为少见。IFRS最常见的侵袭真菌种类有念珠菌、曲霉、毛霉等菌属，属于条件致病菌。这些真菌孢子可悬浮于空气中，随人体正常呼吸进入鼻腔，孢子随后萌发成侵入性菌丝，遇到免疫功能严重受损/缺陷的宿主会大量繁殖并随血液传播至周围组织、器官，引起弥漫性感染。IFRS在临床上罕见，2018年向小红等[14]发现西南医科大学附属中医医院耳鼻咽喉科2014～2017年收治的129例经病检确诊为FRS的临床病例中仅有1例(0.78%)为IFRS。目前国内外都缺乏关于IFRS系统的流行病学调查研究分析。AIFRS发展最快、最致命，死亡率为50%～80%，最常见的病原体为毛霉。Maxillofac等[4]发现CIFRS在美国并不常见，在印度和中东报道较多，它最常见的病原体为烟曲霉。Chakrabarti等[15]调查到CGIFRS最常见于非洲(苏丹)、印度、巴基斯坦及沙特阿拉伯，说明它可能是一个地理或种族相关的实体，黄曲霉最常见。

2 病因与发病机制

各种原因导致的机体免疫功能缺陷或低下是机体真菌感染的主要原因；此外，黑暗和潮湿的环境，长期接触土壤、家禽等，鼻腔中鼻道狭窄，窦腔通气减少，黏膜传输功能下降，都使得机会性致病真菌引发炎症。当机体抵抗力下降到一定程度时，真菌开始侵犯鼻窦黏膜及其周围骨质，这就构成了IFRS。

真菌侵袭机体的步骤如下。第一步，通过萌发菌丝对宿主细胞实现黏附及侵袭。生长活跃的菌丝会分泌一种叫可溶性半乳糖(galactosaminogalactan,GAG)的杂多糖，后者结合于菌丝表面，形成多糖鞘覆盖住生长的生物体，实现粘附。它还能触发中性粒细胞产生活性氧(reactive oxygen species,ROS)，上调其表面MHC Ⅰ类链相关分子A (MIC-A)的表达，通过结合NK细胞上的NKG2D受体，诱导其活化，通过caspase-8途径诱导中性粒细胞凋亡来干扰机体的免疫反应，实现对宿主的侵 袭[16-17]。第二步，在实现侵袭后分泌多种蛋白酶(丝氨酸蛋白酶是其中之一)来破坏机体的弹性蛋白、胶原蛋白和纤连蛋白，诱导炎症趋化因子、细胞因子的表达，影响细胞骨架与细胞间的粘附和通信，破坏局部真菌核蛋白和外周组织结 构[18]。此外，Kim等[19]发现菌体表面的成分可以通过结合Toll样受体激活信号蛋白核因子kappa B，导致多种炎症细胞因子的释放，引起复杂的生物反应。

在真菌侵袭机体后，机体主要通过形成细胞和体液免疫，产生细胞因子、趋化因子、ROS等多种因素来对抗真菌感染。真菌感染后，它的细胞壁(β-葡聚糖)激活模式识别受体(PRRs，Toll样受体、C型凝集素或清道夫受体)导致先天免疫细胞的募集和适应性免疫反应[20]。机体首先启动非特异性免疫中的第一线防御细胞(中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等)识别并清除真菌孢子、菌丝，限制其扩散。中性粒细胞作为机体对抗真菌感染的主要效应因子，既能迅速渗透到感染组织中杀死真菌细胞，也能通过活化产生效应细胞因子白细胞介素-17A，导致自分泌激活和增强杀菌反应。还能诱导促炎细胞因子[如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素]激活促炎信号来阻止菌丝萌发，可通过氧化和非氧化[胞外陷阱(NETs)抗菌作用]2种方式来杀死菌 丝[21]。TNF可刺激多形核白细胞(polymorphonuclears,PMNs)致氧自由基释放增加，增强对菌丝的损伤[22]。白细胞介素可增强Th1介导的免疫反应(上调白细胞介素-12的产生)，抑制Th2型细胞反应[23]。Chai等[24]研究发现曲霉属菌丝通过激活血小板诱导单核细胞的炎症(白细胞介素-8)反应，同时血小板可通过粘附到菌丝细胞壁限制菌丝伸长，通过诱导CD14+和CD16+单核细胞产生TNF-α来增强炎症反应。巨噬细胞在早期定位感染引发适应性免疫反应，导致对感染更具侵略性和特异性的反应。自然杀伤细胞通过诱导细胞毒性来限制组织损伤。菌丝侵袭机体后会诱导树突状细胞释放白细胞介素-23(驱动Th1反应)和TNF-α(上调Th1反应)。当第一线防御不足时，机体还会启动PMNs来杀死菌丝。

在中国，耳鼻喉科报道的IFRS患者中多数都伴有糖尿病史或器官移植史[25]。糖尿病是一种代谢紊乱(高血糖和酸中毒)和继发性免疫缺陷(先天和适应性免疫系统的体液和细胞免疫反应均存在缺陷)。而真菌自身有活跃的还原酶系统，酸性和高糖环境是其生长的较佳环境。有研究[26]发现高血糖可激活蛋白激酶C (PKC)特别是PKC-B，抑制中性粒细胞迁移，减少PMNs的产生，降低趋化性和吞噬活性。此外糖基化状态的增加可降低髓样细胞表面主要组织相容性复合体Ⅰ(MHCⅠ)的表达，并会抑制髓样细胞(生成白细胞介素-10)和T细胞(生成干扰素-γ和TNF-α)[27]。持续的高血糖状态会改变谷胱甘肽途径，进而削弱吞噬细胞的吞噬能力，利于真菌存活[26]。葡萄糖还会诱导人类葡萄糖调节蛋白-78(glucoseregulated protein-78,GRP-78)过表达从而增强内皮细胞对真菌入侵的敏感度[28]。上述机制最终结果是高血糖使体内单核细胞和巨噬细胞的数量减少、功能障碍，无法吞噬和杀死真菌孢子，使其萌发并随后作为菌丝成分增殖，实现其对组织的侵袭[29]。此外糖尿病极易引发酮症酸中毒。在酸性环境中，血清中转铁蛋白结合铁能力下降，导致游离铁增加；铁是生物体内各种酶的重要辅因子，最终通过增强真菌体内酶活性来提高其复制能力[30]。铁还能上调内皮细胞GRP-78(可与真菌结合)的表达，进而增强其对真菌入侵的敏感度[28]。

3 临床特点

AIFRS以血管侵袭、组织坏死和急性中性粒细胞浸润为特征。起病急、病程短、进展快，典型时程＜4周,感染可迅速扩散至整个鼻腔、鼻窦及邻近眼眶、脑实质和血管海绵窦。这是真菌直接侵袭或侵袭血管的后遗症，导致血管血栓形成和组织梗死。常见菌体为毛霉。临床表现为发热、乏力、眶周及面颊肿胀疼痛，伴鼻充血，鼻腔颗粒状/浆液性血性分泌物，鼻腔结构大量破坏、形成大量脓痂，眼球突出和化脓，眼肌麻痹，复视，视力下降甚至失明等。CT显示鼻内或鼻窦黏膜增厚，通常没有气-液平面，单侧更常见，窦腔内软组织密度影；晚期可见骨质破坏，如侵袭颅眶者球后可见软组织影，眼球突出。MRI显示为T1WI为低信号或等信号，T2WI信号不定，增强后明显强化。组织病理学特征为真菌形式(血管壁和血管腔内的真菌)的血管浸润，导致血栓形成和黏膜梗死。

CIFRS起病隐匿，进展缓慢，病程至少12周以上，主要累及筛窦和蝶窦，常见菌体为曲霉。早期窦内主要为泥石样物。症状为不明显的鼻窦疼痛、嗅觉丧失、浆液性出血、鼻出血和发热，可有面部疼痛和肿胀、眼球突出、视力模糊、复视和眼球活动障碍等。CT示单个或多个鼻旁窦的软组织密度不均匀增加、形状不规则，累及鼻窦肿胀、破坏甚至骨缺损。MRI显示病变在T1WI上信号基本相等，T2WI早期为高信号，后期为不均匀低信号。鼻内镜下见鼻腔黏膜重度充血或息肉样变，伴黏脓涕，受侵及窦壁黏膜增厚、严重肿胀、色暗红、质脆、易出血，黏膜呈黑色、坏死样改变，窦内为黄色或黑色泥沙样物伴有恶臭。组织病理学特征是真菌成分侵袭鼻窦黏膜，但血管浸润比AIFRS少。

CGIFRS常见菌体为黄曲霉，特点是慢性无痛，症状常见为脸颊肿块，鼻内镜下可见病变组织中含有非干酪样肉芽肿，为硬而坚实的橡皮样或纤维样灰白色肿物,表面不规则。组织病理学特征是黏膜下肉芽肿性炎症伴弥漫性纤维化，真菌成分有限。

4 诊断

中国侵袭性真菌感染工作组参照欧洲癌症研究和治疗组织-感染性疾病协作组 (EORTC/IDG)和美国真菌病研究组(MSG)标准、美国感染性疾病学会(IDSA)指南以及欧洲白血病抗感染委员会指南于2020年修订的侵袭性真菌病的诊断标准与治疗原则[3]中提到，IFRS分4个级别诊断:确诊、临床诊断、拟诊和未确定。详见表1。

表1 IFRS的4个级别诊断

1)确诊。组织病理学证实真菌细胞侵入组织内是确诊IFRS的金标准，在切片中皮下组织见真菌菌丝和(或)孢子即可明确诊断。临床标本微生物学真菌检查结果阳性可进一步帮助确诊。目前最有意义且诊断价值最高的是多种微生物学方法的联合检测，即G试验、GM试验联合聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)、真菌培养、真菌涂片镜检等。G试验是指通过试剂检测出血清(1，3)-β-D-葡聚糖(真菌细胞壁的特异性物质)从而判定真菌感染的检测方法。它是免疫反应的靶标，主要表达于分生孢子(受感染的无性真菌孢子)上，当抗真菌治疗成功时β-葡聚糖水平会降低，定期监测其水平可用于评估真菌感染治疗效果。GM试验主要通过检测位于曲霉细胞壁上的半乳甘露聚糖肽来判定为曲霉感染。血清GM试验对曲霉AIFRS的诊断敏感度<50%，抗真菌治疗会降低GM试验的敏感度[31]，故当在临床上高度怀疑AIFRS时，半乳甘露聚糖指数阴性不应作为停药的唯一标准，应对患者进行全面评估。相较G试验覆盖真菌种类比较多的情况，GM试验只能检测由曲霉属菌引起的感染。靶向泛真菌PCR是一种成熟的、非常敏感的分子技术，可以扩增单个或几个拷贝的靶脱氧核糖核酸，使靶检测具有很高的敏感度和特异度。它可以将诊断灵敏度提高到70%～80%，且可以快速检测和鉴定临床标本中的真菌，尤其是针对曲霉的靶向诊断，对曲霉的检测敏感度为77.2%，特异度为93.5%[32]。而且PCR在排除疾病方面具有良好的阴性预测值(NPV)，当显示阴性检测就可以排除诊断，连续阳性对IA的诊断具有良好的特异度[33]。真菌培养可确定感染菌种，有助于治疗药物选择，但耗时长且阳性预测值低。联合检测相比单项检测敏感度与特异度都显著提高[34-35]。

2)临床诊断。具备导致宿主免疫力低下的基础条件至少1项；至少符合临床标准中的以下1项：局部出现急性疼痛(包括放射至眼部的疼痛)，鼻部溃疡伴黑痂，从鼻窦侵蚀骨质，包括扩散至颅内；微生物学检查标准至少符合1项。

3)拟诊。相比于临床诊断缺乏微生物学的标准，而宿主因素和临床标准都至少符合1项。

4)未确定。宿主因素至少具备1项，但临床标准和微生物标准缺乏相应证据。

5 治疗

关于IFRS，治疗越早，疗效越好。及时进行手术干预对诊断性活检和治疗性清创都有好处，应及时行鼻内镜下鼻窦病损切除术，彻底清除坏死组织和边缘健康出血组织，在鼻窦内建立充分的通气和长期引流通道，彻底改变真菌存在的微环境。理论上要清除阻止药物到达感染部位的血栓；眶骨膜和硬脑膜是阻止病变扩散的天然屏障，术中尽量不要损伤这些组织。部分/不完全、分期或反复清创联合抗真菌治疗与彻底清除相比失败率更高。

术后联合应用抗真菌药物，调节患者的内分泌水平，控制血糖在正常范围内，纠正电解质紊乱也是控制病情、提高预后的重要环节。此外，应慎重使用激素及抗生素，以免导致或加重特殊菌种的感染。目前临床常用的广谱抗真菌药物主要有三大类：三唑类、多烯类及棘白菌素类。三唑类抗真菌药主要有氟康唑(fluconazole)、伊曲康唑(itraconazole)、伏立康唑(voriconazole)及泊沙康唑(posaconazole)等。多烯类抗真菌药物主要有两性霉素B(amphotericin B)和制霉素(nystatin)等。棘白菌素类抗真菌药物有卡泊芬净(caspofungin)、米卡芬净(micafungin)和阿尼芬净(anidulafungin)等。

静脉注射两性霉素B是IFRS初始经验治疗的首选药物，0.8～1.0 mg/ (kg·d)，对于进展迅速者可增加到1.5 mg/ (kg·d)，但不良反应较多。为了减轻这些反应，研制出的衍生物-脂质体两性霉素B，具有相同的抗真菌活性，且可以更高的剂量给药，存活率超过60%[36]。伏立康唑是靶向治疗曲霉的首选药物，IFRS患者一旦确诊为曲霉感染，则应从静脉注射脂质体两性霉素B切换到静脉注射伏立康唑，每日2次，每次4 mg/(kg·d)。异氟康唑，美国食品药品监督管理局(FDA)最近批准的第二代唑类药物，静脉制剂水溶性，肾毒性比两性霉素小，肝毒性比伏立康唑小。它也可作为口服制剂，具有良好的生物利用度。对曲霉和毛霉属均有体外活性，是伏立康唑的替代药物[37]。有研究发现，毛霉对棘白菌素和伏立康唑具有耐药性，故脂质体两性霉素B目前仍然是治疗侵袭性毛霉病的主要手段[38]。二线药物有泊沙康唑和伊曲康唑等。泊沙康唑是一种三唑类抗真菌药，具有抗毛霉的活性，在体外活性与两性霉素B相当，可降低IFRS的发生率和归因死亡率[20]。伊曲康唑耐受性良好，具有良好的吸收和生物利用度，且与肾毒性无关，相对比较安全有效。

手术彻底清创加上抗真菌药物是目前治疗IFRS的首选方法，但抗真菌药物对宿主的毒性却不可忽视，而且它的机制主要是消除真菌，对于免疫功能低下/缺陷的患者，治疗的另一大方面在于尽可能提高免疫功能。通过靶向改善宿主受损的免疫应答有望成为提高抗真菌药物疗效的合理途径。常见的治疗方法有：树突状细胞治疗、过继T细胞疗法、细胞因子治疗。也有通过靶向消灭真菌病原体来治疗侵袭性真菌感染等说法。这些方法虽然目前还未成熟，但在未来前景可观。

6 预后

经过数十年的努力，关于IFRS患者的预后目前看来仍不理想，尤其是对于AIFRS。年龄、基础疾病、确诊及治疗时间早晚、术后应用抗真菌药物、定期复查都是影响预后的关键因素。Piromchai等[39]发现在患者出现症状的2周内行手术治疗(内镜首选)，生存率高于超过2周的患者。此外，真菌的侵袭部位也明显影响预后，侵及颅内的死亡率高于其他部位，侵及眼眶的致残率高于其他部位。