新型冠状病毒肺炎相关性肺曲霉病的发病机制及其诊治研究进展

苏李，陈国忠

武汉大学人民医院呼吸与危重症医学科，武汉 430060

2020 年，新发现的严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的疫情席卷了全世界，SARS-CoV-2 能通过自身刺突蛋白结合血管紧张素转化酶2（ACE2）进入细胞［1］。ACE2广泛存在于人体肺脏、心脏和肾脏等重要脏器中，因此SARS-CoV-2可以攻击各个脏器，使其功能受到损伤。新型冠状病毒肺炎（COVID-19）以肺部炎症为主，同时肺部淋巴结和肺泡等部位也存在广泛炎症。气道物理防御屏障因炎症损伤被破坏后，更容易遭受曲霉菌感染，从而引起侵袭性肺曲霉病（IFA）。新型冠状病毒肺炎相关性肺曲霉病（CAPA）是患者感染了COVID-19之后新发的IFA，其病原体主要是烟曲霉菌，其次为黄曲霉菌、白念球菌、假丝酵母菌和毛霉菌［2-3］。CAPA的发病率在重症COVID-19 患者中为1%～35%［4-5］。一项纳入了108 例接受机械通气治疗COVID-19 患者的前瞻性队列研究显示，合并与未合并曲霉病的COVID-19 患者病死率分别为44%、19%［6］。因此，COVID-19 患者合并肺曲霉菌感染之后病死率会明显上升。本文就CAPA 的发病机制及其诊断、治疗进展作一综述，为临床上合理预防、尽早诊断和早期治疗CAPA提供依据。

1 CAPA的发病机制

1.1 直接损伤机制 SARS-CoV-2的刺突蛋白可与人体细胞表面的ACE2 受体蛋白结合进入细胞内，而人体细胞中跨膜丝氨酸蛋白酶（TMPRSS2）则可以加速这一过程［7］。SARS-CoV-2 可以进入气道上皮、2 型肺泡上皮、血管内皮细胞和肺巨噬细胞，使上皮连接断裂、上皮纤毛清除功能受损、细胞功能丧失，导致气道对曲霉菌防御的天然屏障被破坏，从而使COVID-19患者更容易继发曲霉菌感染［8］。

1.2 免疫损伤机制 SARS-CoV-2 感染早期，人体的炎症因子和趋化因子水平会逐渐升高，如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素6（IL-6）、IL-10、IL-1b等。当这些炎症因子处于适当水平时有利于人体清除病毒感染，但当其水平过高时，引发的细胞因子风暴会伤害人体器官，同时降低人体免疫力。IL-10在调节细胞免疫反应中起关键作用，并参与各种炎症反应，可以引起吞噬细胞聚集，从而限制曲霉菌对局部组织的破坏；然而当IL-10 过度表达时，会导致患者自身免疫能力下降，从而对曲霉易感，形成IFA［9］。

2 CAPA的诊断现状

2.1 CAPA 的诊断标准 根据2020 年ECMM/ISHAM发布的CAPA临床共识［2］，将CAPA分为3类，即确诊的CAPA、可能的CAPA 和拟诊的CAPA。确诊的CAPA 应至少满足下列2 条中的1 条：①组织病理学或直接显微镜检测发现真菌菌丝，显示真菌侵袭性生长并伴随组织损伤；②通过培养、显微镜、组织学或聚合酶链反应（PCR）等检测技术，从肺部的无菌标本或活检标本中发现曲霉菌。可能的CAPA患者至少满足下列4条中的1条：①支气管肺泡灌洗液（BALF）显微镜镜检出真菌成分；②BALF 曲霉菌培养或PCR 检测阳性；③血清半乳甘露聚糖（GM）指数>0.5，血清GM 侧向流动分析指标（LFA）>0.5；④BALF 中GM 指数≥1.0 或BALF 中GM 侧向流动分析指标≥1.0。拟诊的CAPA 至少满足下列5 条中的1条：①除BALF 以外的样本中显微镜检测到真菌成分；②除BALF 以外的样本中曲霉菌培养阳性；③除BALF 以外的样本中单次GM 指数>4.5；④除BALF以外的样本中GM 指数阳性两次或两次以上；⑤除BALF以外的样本GM 指数>1.2加上另一种除BALF以外的样本真菌学检测阳性（PCR或LFA）。

2.2 CAPA的诊断方法

2.2.1 传统的真菌学诊断方法 诊断CAPA 的金标准是肺部组织活检，或无菌部位样本的培养，或组织病理学检查［10］。但大多数合并肺曲霉菌感染的COVID-19 患者病情严重，需要有创呼吸机支持，并且血流动力学不稳定，因此侵入性获取下呼吸道标本的检测方法并不是首选。

CAPA 的诊断一般应用经典的真菌学检测方法。痰是临床上一种容易获得的标本，但是痰培养曲霉菌阳性并不一定表示感染，也可能是曲霉菌定植，因此COVID-19 痰培养阳性应该结合临床资料进一步核实。GM 试验诊断中性粒细胞减少的IFA患者的敏感度为70%，然而在非中性粒细胞减少的IFA 患者中，GM 试验的敏感度约为25%，同时抗真菌药物的使用也会降低GM 试验的敏感度［11］。（1-3）-β-D-葡聚糖（BDG）是真菌细胞壁的一种成分，可以在肺念珠菌病和肺孢子菌肺炎患者体液中检测到，因此不是IFA 的特异性标志物。当没有确诊IFA时，血液中BDG 阳性没有太大临床意义。分子生物学方法，如曲霉菌PCR 和PCR-酶联免疫吸附试验（PCR-ELISA），也可用于IFA 的诊断，BALF 曲霉菌PCR 诊断IFA 的敏感度能达到56%［12］，而血清样本的敏感度只有11%［13］。分子生物学方法可以检测曲霉菌耐药基因，所以更多用来判断患者感染的曲霉菌是否具有耐药性。

气管抽吸物（TA）和BALF 可用于PCR、GM 或培养诊断IFA［14-17］。由于TA 来自上呼吸道，因此TA 的相关试验为阳性，则跟痰培养一样需要结合患者的其他临床资料共同分析。BALF 来自于下呼吸道，其GM 试验、PCR 和细菌培养的阳性率比血清更高，诊断效果更好。支气管镜检仍然是CAPA 诊断的基础，可以直接观察气道有没有侵袭性病变，从而诊断IFA。不过在第一波COVID-19 流行期间，支气管镜检和支气管肺泡灌洗被认为会使COVID-19 患者呼吸道产生病毒性气溶胶，从而增加工作人员感染COVID-19的风险［14］。但在后续研究中发现，按照世界卫生组织要求的标准流程、团队配合以及安全防护措施的采用，可以成功避免这一风险。

非定向支气管灌洗（NBL）是一种新技术，获取样本多来自于下呼吸道，且产生病毒性气溶胶的风险较小［16］。因此，2020 的CAPA 共识将以NBL 为样本进行GM试验作为CAPA的诊断标准，不过其检测的准确性还需要更多研究证明，但也不失为对CAPA诊断方法的一次强有力的补充。

其他较新的诊断方法还有曲霉菌定量PCR 或GM 侧向血流试验等，这些化验方法操作简单，不需要传统PCR 的复杂实验室设备，一个小时内就能得出结果，避免了传统转基因检测需要花费大量时间［12］。

2.2.2 影像学诊断方法 影像学检查是CAPA 诊断不可或缺的重要证据，胸部X 线片难以区分IFA和其他疾病，而早期胸部CT 是发现或提示IFA 的首选影像学方法。在中性粒细胞减少的IFA 患者中，典型的影像表现为周围有磨玻璃样浸润的肺结节，称为“晕征”，这是因为曲霉菌累及血管区域并导致出血，在此基础上出现坏死液化，就会产生“空气新月征”［18］。大约30%的非中性粒细胞减少的IFA 患者会出现胸膜附近的孤立性结节。非特异性浸润和实变是IFA 最常见的影像学表现，这些病变可能与COVID-19的严重病变重合，因此需要结合其他临床资料和检查来进一步确诊［2-14］。

3 CAPA的治疗

CAPA的治疗包括两个方面，一是针对COVID-19的治疗，主要为免疫调节剂、抗病毒治疗以及支持对症治疗，二是抗真菌治疗。

3.1 免疫调节剂 免疫调节剂的抗炎特性可以减轻重症COVID-19 患者体内高水平炎症因子的有害作用，同时对于患者全身的细胞因子风暴也具有调控作用［19］。就COVID-19患者的免疫过程而言，在疾病早期需要免疫刺激剂来增强免疫功能，从而抑制疾病发展，而疾病后期则需要免疫抑制剂控制细胞因子风暴带来的器官损伤。重症监护室（ICU）中的重症COVID-19患者更多的还是使用免疫抑制剂，如地塞米松、甲基强的松龙、泼尼松龙、氢化可的松和托珠单抗等［20］。尽管使用免疫抑制剂可以降低接受有创呼吸机辅助通气和吸氧治疗的COVID-19 患者的28 d 病死率，但对于病情较轻的患者来说弊大于利，且这些药物可以抑制患者自身的免疫系统，从而增加患者对侵袭性真菌感染的易感性［21］。因此，COVID-19 患者使用免疫调节剂要全面评估患者的基础状况，如病变严重程度、免疫功能及合并症等。

3.2 抗病毒治疗 目前较为一致的意见是，应该在COVID-19 患者病程早期使用具有潜在抗病毒作用的药物，特别是对于具有重症高危因素及有重症倾向的患者，临床建议利巴韦林和α-干扰素或洛匹那韦/利托那韦联合应用，不推荐使用羟氯喹或联合使用阿奇霉素，不推荐三种以上的抗病毒药物联用，且当出现不可耐受的不良反应时应尽早停止使用相关药物［1］。瑞德西韦是一种腺苷类似物的前体药物，被证明能抑制病毒依赖性RNA 的核糖核酸聚合酶。一项针对服用抗病毒药物的COVID-19 成年患者的双盲随机对照试验结果显示，瑞德西韦将患者中位恢复时间明显缩短至11 d，而安慰剂组为15 d，但是应用瑞德西韦时可能出现恶心、呕吐、肝功能损伤、低血压和呼吸衰竭等不良反应［22］。最近的一项研究发现，多聚ADP-核糖聚合酶1 抑制剂美富派利布（CVL218）在体外可以阻断SARS-CoV-2 复制，且没有明显的不良反应［23］。与瑞德西韦相比，在病毒感染的早期应用美富派利布效果更好，且具有更少的不良反应。联合用药可以提高药物疗效和减少不良反应，如瑞德西韦加巴利替尼。而基于计算机理论分析提出的西罗莫司与放线霉素联用、巯基嘌呤与褪黑素联用、托瑞米芬与大黄素联用，以上联合抗病毒用药方案正在进行相应的实验研究，相信在不远的将来能成为治疗COVID-19的新选择［24］。

3.3 抗真菌治疗 给予COVID-19 患者预防性抗真菌药物是具有一定积极作用的。一项来自美国福斯特市的研究显示，给ICU 中没有确诊的CAPA 患者预防性雾化吸入两性霉素B 脂质体12.5 mg 后，CAPA 发病率有所下降［25］。国外一项研究表明，一旦CAPA 患者抗真菌治疗时间延迟，其病死率就会升高，提示CAPA 患者的抗真菌治疗应该越早越好［26］。国际治疗指南中推荐伏立康唑为治疗IFA 的一线药物，伏立康唑是治疗IFA的基础药物，也是最常用的药物，但也有缺点，如治疗窗口狭窄、具有神经毒性和肝脏毒性、药物浓度监测（TDM）在重症CAPA患者难以实施等［27］。伏立康唑主要通过CYP2C19、CYP2C9和CYP3A4代谢，可与治疗COVID-19的其他药物发生复杂的相互作用，还可能增强其对患者心血管的毒性损伤［28］。当患者因COVID-19疾病本身损害或因治疗COVID-19 药物造成QT 间期延长时，应用伏立康唑会有进一步延长QT间期的风险。

相对而言，艾沙康唑有着更好的药代动力学表现及更小的药物相互作用，且不良反应更小，是很好的伏立康唑替代治疗药物［29］。棘球菌素对于曲霉菌的抑菌活性有限，因此不被作为治疗IFA 的一线选择；但其应用时患者具有很好的耐受性，药物相互作用较小，且与其他抗真菌药物具有协同作用，因此是联合抗真菌药物的极佳选择［30］。在进行抗真菌治疗的同时也要意识到真菌耐药的问题，利用分子生物学方法可以快速检测出曲霉菌的耐药基因或者通过表型方法进行抗真菌药敏试验（AFST），都将为CAPA 患者的治疗药物选择带来极大的正面作用。在没有进行AFST 条件的实验室中，可以使用最新研究出的一种四孔三唑耐药筛选板来进行快速筛选［31］。在三唑类药物耐药率>10%的地区，推荐使用伏立康唑联合棘球菌素或者两性霉素B 脂质体进行治疗［32］。不过联合使用两性霉素B 时要注意检测肾功能，一旦患者发生肾功能不全要停止使用，避免带来不可逆转的药物性肾损伤。

目前，新的抗真菌药物如Ibrexafungerp、Oloro⁃fimix 和Fosmanogepix 的临床实验正在进行。Ibrex⁃afungerp 在结构上与棘球菌素相似，能抑制真菌（1-3）-β-D-葡聚糖合成酶，对三唑类抗真菌药物耐药的曲霉菌具有抗菌活性，其与艾沙康唑连用表现出良好的协同作用。Olorofimix 和Fosmanogepix 则作用于不同的新靶点。这三种新的药物具有更强的抗菌活性，更小的药物相互作用以及不良反应，有望成为CAPA患者抗真菌药物的首选方案。

综上所述，有的诊断方法仍不能有效地区分CAPA 患者曲霉菌感染和定植，因此需要进一步研究新的标志物和检测方法来进行判断；同时要关注真菌的耐药趋势，根据患者耐药情况来针对性用药，以提高治疗效果。