肺孢子菌肺炎 :肺孢子菌引起的肺部机会性感染疾病

更新时间:2023-11-13 20:48

肺孢子菌肺炎(pneumocystis carinii 肺炎,PCP),是真菌类病原体肺孢子菌(pneumocystis)引起的肺部机会性感染疾病。肺孢子菌毒力较弱,生长缓慢,只有在宿主免疫功能缺陷或低下时,潜伏的肺孢子菌才大量繁殖,导致PCP发生。

肺孢子菌肺炎通常分为两种临床类型,流行型(经典型)和散发型(现代型),前者多发于早产营养不良儿,后者多见于有免疫缺陷病者,最常见于艾滋病,偶见于健康者。

肺孢子菌肺炎临床主要表现为发热、干咳、进行性呼吸困难等,单纯吸氧不能缓解,经对因治疗后可迅速恢复。血常规、病原体检查、血清学检查、胸部X线、胸部CT等是该病的主要检查手段,病原体检查和血清学检查对确诊有重要意义,而胸部X线和胸部CT则对病情进行判断。治疗上除吸氧、维持水和电解质平衡等对症支持治疗以外,病原治疗是关键,首选药物为甲氧苄啶磺胺甲基异恶唑(SMZ-TMP);对中-重度患者,在抗PCP治疗的同时或诊断72小时内使用肾上腺皮质激素艾滋病尽早进行高效抗反转录病毒治疗(HAART)。

呼吸道隔离确诊的PCP患者,应避免发生院内交叉感染。对高危人群如长期使用免疫抑制剂的非HIV感染者应预防性用药。该病预后决定于基础疾病,如艾滋病一旦发生PCP,呈进行性恶化,未经治疗患者的病死率为50%以上。一般人群若能早期诊断、早期抗病原治疗,大多数患者可治愈。

肺孢子菌肺炎是艾滋病患者常见的机会性感染和致死病因,其发病率高达70%~80%。该病发病无季节性和性别差异,截止2023年,统计全世界每年有400000例新发病例,若不及时治疗,死亡率可达80%。1909年肺孢子菌被首次发现,1952年首次在人体内发现了肺孢子菌,1988年首次证实为真菌并命名为肺孢子菌。

分型

通常分为两种临床类型。

流行型或经典型

多发于早产营养不良儿,年龄多在2~6个月之间,易在育婴机构或居住拥挤环境中流行。病程一般3~8周,不及时治疗,可死于呼吸衰竭,病死率高达20%~50%。

散发型或现代型

多见于有免疫缺陷病者,最常见于艾滋病,偶见于健康者。化疗或器官抑制患者并发PCP时病情进展迅速,而艾滋病患者并发PCP时病情进展较缓慢。未及时诊断和治疗的患者其病死率高达70%~100%。

病因

病原体

肺孢子菌(pneumocystis)是一种引起人肺部机会性感染的真菌类病原体,致使免疫功能低下者罹患PCP。肺孢子菌是在哺乳纲和人的呼吸道发现的单细胞真菌属,以往称为卡氏肺囊虫(Pneumocystis carinii,PC),后重新命名为伊氏肺孢子菌(Pneumocystis jiroveci)。2009年,已明确卡氏肺孢子菌(Pneumocystis carinii)仅感染嘴齿动物,耶氏肺孢子菌(Pneumocystis jirovecii)是特指感染人类的肺孢子菌,但是PCP缩写仍用于肺孢子菌肺炎。

肺孢子菌因其生物学特征与原虫相似,曾被划属原虫类,称为耶氏肺孢菌或耶氏肺囊尾蚴。随着分子生物学的深入研究,证实它是一种不典型的真菌,命名为肺孢子菌,尚无法体外成功培养。

肺孢子菌在自然界广泛寄生于人和许多哺乳动物的肺泡内,整个生活史可在同一宿主内完成,其繁殖及生长过程中表现为包囊、滋养体和包囊前体三种形态。包囊形态稳定呈球形,直径5~8μm,繁殖期包囊内有多形性单核薄壁的囊内小体,包囊破裂后,囊内小体释放出发育为滋养体。滋养体直径为2~6μm,为单细胞,其形态多变不固定,通过无性增殖和有性生殖形成包囊前体(包囊和滋养体之间的中间体)。患者体内肺孢子菌主要以滋养体形态为主,包囊仅占10%左右。

真菌细胞壁中的麦角固醇是抗真菌药物的重要作用靶点。由于肺孢子菌的细胞壁含有胆固醇,不含麦角固醇,因此,常用的抗真菌药物对其无效。

肺孢子菌对干燥、日光及紫外线耐受性较强,对甲醛较敏感,一般60°C1小时可杀灭。

发病机制

肺孢子菌毒力较弱,生长缓慢。免疫功能正常人感染肺孢子菌后5~6周即可产生针对肺孢子菌的特异性抗体,以清除侵入人体的病原体。因此大多感染者大多无临床表现或仅有轻微的临床表现,多无病理损伤,且只有在宿主免疫功能缺陷或低下时,潜伏的肺孢子菌才大量繁殖,导致PCP发生。

肺孢子菌的发病机制尚不明确。认为被吸入下呼吸道的肺孢子菌,黏附寄生于人体Ⅰ型肺泡上皮细胞表面,当免疫功能低下时大量繁殖,直接导致Ⅰ型肺泡上皮细胞损伤并坏死,肺泡毛细血管通透性增加,肺泡内充满肺孢子菌和泡沫状嗜酸性物质,使肺泡的表面活性物质减少,影响气体交换,出现低氧血症。为清除肺泡内渗出物,肺泡Ⅱ型上皮细胞代偿性肥大,肺泡间隙上皮细胞增生、肥厚、部分脱落,同时间质内巨噬细胞和浆细胞增生,间质纤维化,造成肺功能严重障碍。

流行病学

肺孢子菌呈世界性分布,广泛存在于啮齿动物和其他哺乳纲,但宿主不同其基因有所不同,因此,肺孢子菌可能有多种亚型。PCP以散发为主,尚无人群暴发流行的报道,发病无季节性和性别差异。

20世纪50年代以前PCP仅见于早产儿、营养不良婴幼儿。婴幼儿时期即可感染肺孢子菌,2~4岁健康儿童中,肺孢菌抗体阳性者占2/3,新近感染及原有感染的激活都可能导致该病的发生。

1981年以来PCP成为艾滋病最常见的机会性感染。PCP是艾滋病患者常见的机会性感染和致死病因,其发病率高达70%~80%。随着器官移植、免疫抑制剂的广泛开展和应用,非HIV(人类免疫缺陷病毒,简称为艾滋病病毒)感染者的PCP发病率明显增高。没有化学预防或抗逆转录病毒治疗,80%~90%的北美和西欧艾滋病患者病程中会出现一次或多次肺孢子菌肺炎发作。随着抗肺孢子菌预防和联合抗逆转录病毒治疗的引入,其发病率有所下降,但在美国和西欧,肺孢子菌肺炎仍然是艾滋病相关死亡的主要原因,尤其是在那些未接受抗逆转录病毒治疗或肺孢子菌肺炎预防的患者,以及直到被证实严重免疫抑制才发现感染了艾滋病病毒的患者当中。在一些发展中国家,发现艾滋病病毒感染者中的肺孢子菌肺炎发病率低于工业化国家。

截止2023年,统计全世界每年有400000例新发病例,若不及时治疗,死亡率可达80%。

病理生理学

肺孢子菌对肺部有独特的趋向性。它可能通过呼吸道被吸入肺泡中。临床上只有在免疫功能受损的情况下才会发生明显肺炎表现。肺部病变可为局限性或弥散性。肺脏表面呈灰褐色,体积增大,触之较硬,可有不规则的结节。切面见肺泡结构模糊,富含有蛋白、细胞碎片及表面活性物质的泡沫样渗出物;显微镜下可见肺泡间隔增宽,淋巴细胞浆细胞浸润,偶见上皮样肉芽肿和多核巨细胞,肺泡腔内少量渗出物,用乌洛托品银染色可见其中含有成团的菌体阻塞肺泡腔。在营养不良的新生儿PCP患者肺组织中可出现严重的浆细胞浸润。

传播机制

传染源

传染源为患者及健康带菌者。健康成人呼吸道常有该菌存在,当机体的免疫功能降低时,即可使菌体激活而发病。

传播途径

通过空气飞沫在人和人之间传播。

人群易感性

PCP主要发生在CD4+T细胞减少的患者,如艾滋病淋巴瘤白血病及长期应用大剂量的糖皮质激素免疫抑制剂的患者,因此,细胞免疫功能低下是发生PCP的主要危险因素。

临床表现

肺孢子菌肺炎潜伏期多为1~2个月。通常表现为急性或亚急性肺炎,最初可能仅表现为呼吸困难感,但随后可以出现发热、干咳,伴有明显呼吸急促,最终导致呼吸衰竭死亡。肺孢子菌肺炎的肺外表现一般较为罕见,但也可以累及几乎任何器官,尤其是淋巴结、脾脏和肝脏。

主要表现

免疫功能正常者感染肺孢子菌多无明显的临床表现或仅有轻微的临床症状。

多发于早产营养不良儿,年龄多在2~6个月之间,易在育婴机构或居住拥挤环境中流行。隐袭性起病,进展缓慢。初期常有拒睡、食欲下降、低烧腹泻、体重较轻,逐渐出现气促、干咳,并进行性加重,出现呼吸困难、鼻翼扇动、发。有时可发生脾大病程一般3-8周,不及时治疗,可死于呼吸衰竭。

艾滋病患者合并PCP多逐渐起病,数天至数周内出现包括发热、干咳和呼吸困难在内的典型临床表现。呼吸困难等症状逐渐加重,严重者发生呼吸窘迫。查体可发现80%以上的患者有超过38℃的体温升高,60%以上存在呼吸急促,肺部听诊较少闻及干湿啰音。部分患者症状较为隐蔽。脓痰、寒战和胸痛等在PCP患者中并不常见。 5%~10%患者可无症状。

严重艾滋病合并PCP患者在抗PCP治疗的同时予以高效抗反转录病毒治疗(HAART),并在治疗3~6周后出现原有肺部感染加重,这和抗反转录病毒治疗后机体免疫功能重建所引发的免疫反应相关。

非艾滋病患者出现PCP时,多呈爆发性的呼吸衰竭伴有发热和干咳,病情重且进展较迅速,预后差。多见于长期应用糖皮质激素免疫抑制剂的患者,临床症状严重程度随着免疫抑制剂用量的减少而上升,这是由于随着免疫抑制剂用量的减少而导致炎症反应增强。不过,随着对非HIV感染者出现PCP临床意识的提高,早期诊断和干预的患者可表现为轻到中度的呼吸困难和咳嗽。几乎所有PCP患者均存在低氧血症或肺泡动脉血氧分压差(PA-aO2)升高。

肺外表现

肺孢子菌肺外感染极少发生,相较于肺部感染其发病率仅为其千分之一。肺外感染部位包括眼、耳、皮肤、中枢神经系统骨髓甲状腺、脾、肝、肌肉、消化道、淋巴结甚至多器官播散性感染,肺外肺孢子菌感染发生时,PCP不一定同时发生或曾经发生。

检查诊断

诊断依据

1.缓慢或亚急性起病,发热、干咳、发绀、进行性呼吸困难。

2.临床症状重,但肺部阳性体征少,症状与体征的严重程度不成比例。

3.影像学检查符合间质性肺炎改变。胸部X线检查可见双肺从肺门开始的弥漫性网状结节样间质浸润,胸部CT显示双肺毛玻璃状改变。

4.血气分析示低氧血症

5.血乳酸脱氢酶常升高。

6.确诊依靠病原学检查如痰液、BALF、肺组织活检等发现肺孢子菌的包囊或滋养体。

凡免疫功能低下或缺陷的患者以及长期接受免疫抑制药物治疗的患者,在出现上述症状时,应高度警惕该病。对于临床高度怀疑该病而未找到病原学证据时,应尽快进行经验性治疗。

体格检查

肺孢子菌肺炎的体格检查结果是非特异性的。患者在静息状态下或运动时可以出现氧饱和度降低,如果不治疗会发展为严重低氧血症。患者最初的胸部检查可能没有任何异常,也不伴有异常呼吸音,但后期如果不治疗,会出现弥散性啰音和肺部阴影。艾滋病感染患者的口腔鹅口疮可以提示患肺孢子菌肺炎的风险增加。

实验室及其他检查

血常规及血生化

血象免疫细胞计数多在正常范围或稍增高,通常在(15∼20)×10⁹/L之间。白细胞分类可正常或核左移,嗜酸性粒细胞数可轻度增加。常有血清乳酸脱氢酶常升高,虽为非特异性指标,但可反映肺间质损伤的程度。

血气分析

表现为低氧血症。低氧血症是PCP患者主要的临床特点,故疑为PCP的患者,入院时需行血气分析以评估病情。轻度(PaO2\u003e70mmHg或PA-aO2\u003c35mmHg)、中度(PA-aO2\u003c 45mmHg)而重度(PaO2\u003c70mmHg或PA-aO2\u003e45mmHg)。

病原体检测

在下呼吸道分泌物或肺组织中发现肺孢子菌的包囊和滋养体是确诊该病的金指标。常用的染色方法有吉姆萨染色、环六CH2四氨银染色和甲苯胺蓝染色。

1.痰涂片

常规痰液检查阳性率低(6%~30%)。对于不易咳痰的患者,可用超声雾化器吸入高张盐水气雾剂诱导咳痰,将痰标本用2%的N-乙酰半胱氨酸处理,取沉淀涂片、染色镜检,可将检出率提高至60%~70%。

2.支气管肺泡灌洗液(BALF)和经支气管镜肺活检

BALF离心后沉渣染色镜检,阳性检出率可达79%~89%。如患者能耐受纤维支气管镜检,应考虑在灌洗后经支气管镜取肺组织标本检查,检测阳性率可提高至94%~100%。

3.经皮肺穿刺或开胸肺组织活检

仅限于痰液及纤维支气管镜检查阴性而临床高度怀疑又必须进一步检查的患者,获取标本的阳性率较高。由于开胸肺组织活检对患者损伤较大,并发症较多,已很少应用。

血清学检查

1.特异性抗原检测

运用免疫荧光法或免疫组织化学染色法,对痰液、BALF、肺活检组织中的肺孢子菌滋养体或包囊进行检测,敏感性高、特异性强。血清G试验阳性率也高。

2.血清特异性抗体检测

常用的方法有ELISA、间接荧光试验和免疫印迹试验。抗体滴度4倍以上递增有诊断意义,阳性率为50%~90%。

聚合酶链式反应方法

聚合酶链式反应(PCR)方法对痰液、BALF、肺组织活检标本以及血清/全血标本内的肺孢子菌均可进行检测,其敏感性高,但特异性较低。

影像学检查

1.X线胸片

X线胸片典型表现为双肺弥漫性实质和(或)间质浸润,呈点状或毛玻璃样模糊影,一般由肺门向外扩展的蝶形影有明显的融合趋势,病变主要分布在肺门周围,而肺尖和肺底很少累及。这种改变可能是因为病原体沿支气管离心性扩散所致。X线改变可归纳为四种类型:①肺间质浸润;②轻度弥漫性肺渗出性病变;③中度融合性肺实变;④重度弥漫性肺实变。但是疾病的早期X线胸片可能正常。此外,也可有一些非典型的表现如结节影、肺大疱或囊肿、上叶局限病灶以及气胸等。HIV感染者发生气胸时应考虑PCP可能。一般无空洞、淋巴结肿大以及胸腔积液

2.胸部CT

可早期发现病变,可有斑片、磨玻璃样、间质型改变,或非典型表现如肺部局限性或多发结节灶、大叶实变、肺不张、肺门及纵隔淋巴结肿大、胸腔积液等。

根据不同时期肺部CT的表现,分为早期、进展期及转归期。早期为炎性渗出期,典型表现为肺内多发粟粒状小结节,直径1~2mm,密度相对较低且边界不清,以两肺中下野分布为主,可伴有肺门影增大。进展期为浸润期,粟粒及斑片状阴影融合扩大为均匀致密的浸润阴影,呈弥漫性磨玻璃阴影,以对称性弥漫性分布为主。转归期为修复增殖期,肺内病变以间质纤维化为主,见大片状高密度影及索条状、网织状改变,可形成“碎石路”征,最后可发展为弥漫性间质性肺病。

肺气囊可出现在感染的任何阶段,少数患者还可合并气胸和(或)纵隔、颈胸部皮下气肿。

3.核医学检查

PCP患者的肺组织可摄取放射性核素标记的单克隆抗体。常用的标记物有67Ga、111In和99Tc,如果扫描阴性,诊断PCP的可能性较小。

鉴别诊断

该病应与细菌(包括结核分枝杆菌)、病毒、衣原体、真菌感染引起的肺部疾病进行鉴别。

治疗

对症治疗

卧床休息,吸氧、改善通气功能,注意水和电解质平衡。

病原治疗

有效抗病原治疗是PCP治疗的关键。甲氧苄啶磺胺甲基异恶唑(trimethoprim-sulphamethoxazole,SMZ-TMP)亦称复方新诺明,是PCP首选的治疗或试验性治疗药物。SMZ-TMP通过干扰叶酸的代谢起到杀灭肺孢子菌的作用,具有高效、抗菌、价廉等优点。轻-中度患者SMZ每天75~100mg/kg,口服,分3~4次,TMP每天15~20mg/kg,疗程21天,必要时可延长疗程。重度患者静脉用药,剂量同口服。SMZ-TMP过敏者可试行脱敏疗法。如对SMZ-TMP耐药或过敏,可用氨苯(或联合甲氧苄啶)、克林霉素(或联合伯氨喹)、喷他脒等替代治疗。

有文献报道棘白菌素类抗真菌药物卡泊芬净治疗PCP,获得很好的疗效,尤其是与SMZ-TMP合用药时,起效快且不良反应明显少于SMZ-TMP单药治疗,SMZ-TMP联合卡泊芬净治疗PCP有望成为一种趋势。

肾上腺皮质激素的使用

对中-重度患者(动脉血氧分压(PaO2)\u003c70mmHg或肺泡动脉血氧分压差\u003e35mmHg),在抗PCP治疗的同时或诊断72小时内使用肾上腺皮质激素,改善低氧血症,减少肺纤维化,降低病死率。泼尼松40mg,每天2次,口服5天,减为20mg,每天2次,口服5天,然后20mg,每天1次,口服至抗PCP结束,如静脉用甲泼尼龙,用量为上述泼尼松的75%。

呼吸机辅助呼吸

如患者进行性呼吸困难明显,无法维持正常血氧饱和度,应给予无创呼吸机辅助呼吸。如无创呼吸机仍无法维持正常血氧饱和度,可给予气管插管或切开,由呼吸机辅助通气。一般选择步间歇指令通气(SIMV)模式。注意机械通气的气道护理,并检测患者的血气等指标,及时调整呼吸机参数。

PCP的疗程一般为21天,在疗程中应及时复查X线胸片或胸部CT,如病灶明显吸收,疗程足后可改为预防用药,如病灶仍无明显好转,应继续治疗,同时应排除合并其他的机会性感染。病情重,需机械通气的患者预后差。

高效抗反转录病毒治疗

艾滋病患者尽早进行高效抗反转录病毒治疗(HAART),通常在抗PCP治疗的2周内进行。但病情危重,极度消耗,一般情况差的患者应暂缓。

治疗失败时的处理

临床治疗失败是指在4~8天的抗PCP治疗后患者的临床症状及血气分析指标显示患者的呼吸功能恶化。此时需作以下考虑:①患者是否同时合并其他呼吸道疾病,如结核病、细菌、真菌感染等,此时可进行支气管纤维镜检查,以进一步明确肺部病变情况,必要时需加用其他治疗;②首选药物出现治疗相关性毒性时应换用替代治疗药物;③如未加用激素治疗,在开始治疗的3~5天患者可能出现病情加重,但在加用激素后可逆转,这是由于治疗导致的肺内病原体溶解,引起炎症反应;④中至重度患者无效率约10%,此时可选替代药物取代首选药,此类患者的预后极差。

孕妇及新生儿用药

妊娠期妇女的诊断及治疗与未妊娠妇女相同。妊娠期妇女首选的治疗药物为TMP-SMZ,当患者不能耐受或疗效不佳时可给予替代治疗。在妊娠的头3个月应用TMP可能导致胎儿神经管畸形、心血管、泌尿道等多器官异常,故早期妊娠应避免应用。在临产前应用磺胺或氨苯砜有可能导致新生儿黄疸,故应注意。动物实验证实喷他脒胚胎毒性,但并不会导致胎儿畸形。辅助应用激素的原则与未妊娠的妇女相同,如在妊娠6~9个月应用时则需密切监测孕妇的空腹及餐后血糖,可能出现糖耐量的异常。患肺炎的孕妇易出现早产妊娠20周后患肺炎的患者应监测子宫收缩情况。

首选预防药物为TMP-SMZ,早期妊娠应用可能导致胎儿畸形,因此在此期间选用相对安全的喷他喷剂,应避免全身用药。

预防

呼吸道隔离确诊的PCP患者,避免发生院内交叉感染,并做好病房的通风及消毒。维持性免疫抑制方案选择应个体化,避免免疫抑制过度,是预防该病的关键。

预防性用药是预防肺孢子菌病的主要措施。

对高危人群如长期使用免疫抑制剂的非HIV感染者或CD4+T淋巴细胞计数个数\u003c200个/μl的HIV感染者,包括孕妇及接受HAART者均应预防性用药。首选SMZ-TMP,每天2片,对该药不能耐受者,可用氨苯砜替代。PCP患者经HAART后,如CD4+T淋巴细胞计数\u003e200个/μl并持续≥3个月时,可停止预防用药。如果CD4+T淋巴细胞计数又降低到\u003c200个/μl时,应重新开始预防用药。

儿童的CD4+T细胞计数随着年龄变化有较大波动,因此艾滋病未成年患者预防性用药的时机需根据患者的年龄作相应调整。

对长期(大于6周)同时使用2种免疫抑制剂和同时使用 2种及2种以上免疫抑制剂(如糖皮质激素磷脂酶抑制剂、西罗莫司、利妥昔单抗等)的患者都需予以药物预防,SMZ-TMP 已成为高危患者预防PCP的首选药物。

预后

预后决定于基础疾病,如艾滋病一旦发生PCP,呈进行性恶化,未经治疗患者的病死率为50%以上。一般人群若能早期诊断、早期抗病原治疗,大多数患者可治愈,否则病死率高达100%。通常在发病1周内确诊疗效较好。非艾滋病患者发生肺孢子菌病经治疗后病死率高达40%。

历史

肺孢子菌最早被称为肺孢子虫。1909年肺孢子菌被首次发现,意大利人Antonio Carinii在实验室豚鼠类肺印片中发现造成PCP的病原体肺孢子菌,将其误认为是枯氏锥虫的一种形态学类型。1912年明确了该虫种并非锥虫,而是一种新的病原体,为纪念Carinii学者而将其命名为卡氏肺孢菌(pneumocystis carinii)1912年被命名为卡氏肺孢子虫(Pneumocystis Carinii),于该病原体具备真菌与原虫两种特性,其分类地位存在很大争议。

该病最初引起关注是在第二次世界大战期间,欧洲许多营养不良的孤儿发生感染。1950年,人类第一次报道了1例发生于营养不良儿童的耶氏肺孢子菌肺炎,1952年首次在人体(新生儿)内发现了肺孢子菌,后来在其他免疫抑制人群中被发现这种疾病。1981年,肺孢子菌肺炎首次在与男性发生性关系的男性和无明显免疫抑制原因的静脉吸毒者中报道。

1988年,通过对其核糖体小亚基rRNA的序列分析证实其属于真菌,更名为肺孢子菌。2001年在机会性原生生物国际研讨会上正式将感染人肺组织的人源性肺孢子菌命名为耶氏肺孢子菌(Pneumocystis Jiroveci)。

研究进展

2023年,张梦等人分析非HIV感染免疫抑制合并肺孢子菌肺炎患者的预后的影响因素,发现年龄、降钙素原呼吸机使用是影响患者预后的独立危险因素,受试者工作特征曲线分析提示联合指标预测患者预后的灵敏度、特异度较单一指标更好。

2023年,王宇等人通过探索宏基因组二代测序(mNGS)在异基因造血干细胞移植术后肺孢子菌肺炎和免疫相关肺炎诊断中的临床价值。发现针对异基因造血干细胞移植后临床难以鉴别的肺部弥漫性、多发性病变,采用肺泡灌洗液mNGS的阳性结果可以精准、快速筛选出肺孢子菌肺炎患者,而其阴性结果可以在较大程度上提示免疫相关肺炎的可能性,具有很好的鉴别诊断意义。

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