慢性阻塞性肺疾病急性加重患者痰液病原體分布特征及與血?dú)夥治鱿嚓P(guān)性的研究

馮 敏，季穎群，張中和

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種以持續(xù)氣流受限為特征的肺部疾病，急性加重及其并發(fā)癥將加速患者的病情進(jìn)展[1]。它是由多種因素構(gòu)成的疾病，包括肺臟內(nèi)外結(jié)構(gòu)和功能的改變，炎癥在疾病發(fā)病進(jìn)展過(guò)程中起著核心作用[2]。有研究顯示，COPD加重的頻率平均為2.5～3.0次/年，加重頻率隨著疾病嚴(yán)重程度的增加而增加，而約有一半的加重并未引起患者的重視[2]。在過(guò)去十年，對(duì)慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)發(fā)病機(jī)制的理解已有了相當(dāng)大的提高。反復(fù)急性加重是COPD重要的臨床特征，不僅與顯著的生理功能減退相關(guān)，而且也與病毒、細(xì)菌和大氣污染等誘因增加氣道炎癥有關(guān)。反復(fù)加重不僅影響個(gè)體健康狀況，還導(dǎo)致醫(yī)療費(fèi)用和死亡率的增加[3-4]。2011年COPD全球策略修訂版對(duì)其定義進(jìn)行了修訂，COPD的新定義為：“COPD是一種可以預(yù)防和可以治療的常見疾病，其特征是持續(xù)存在的氣流受限。氣流受限呈進(jìn)行性發(fā)展，伴有氣道和肺對(duì)有害顆?；驓怏w所致慢性炎性反應(yīng)的增加。急性加重和合并癥影響患者整體疾病的嚴(yán)重程度”[5]。在冬季數(shù)月急性加重更為常見，這可能是低氣溫和病原微生物感染、大氣污染等誘因相互作用的結(jié)果。然而，氣道炎癥、微生物病原體和加重的嚴(yán)重程度間的關(guān)系還沒(méi)有確立。血?dú)夥治鍪窃u(píng)估AECOPD患者病情嚴(yán)重程度和指導(dǎo)機(jī)械通氣等治療的重要檢查，在危重病搶救與監(jiān)護(hù)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。COPD血?dú)夥治霎惓Ｊ紫缺憩F(xiàn)為輕、中度低氧血癥，隨疾病進(jìn)展，低氧血癥逐漸加重，并出現(xiàn)高碳酸血癥[6]。本研究對(duì)AECOPD患者進(jìn)行痰培養(yǎng)和細(xì)菌學(xué)檢查，同時(shí)行動(dòng)脈血?dú)夥治鰴z測(cè)，了解AECOPD患者的痰液病原體分布特征，并探討其與動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)、二氧化碳分壓(PaCO2)的關(guān)系，以期指導(dǎo)臨床經(jīng)驗(yàn)性抗感染治療。

1　對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象2008年12月—2010年3月入住大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸科共有214例AECOPD患者，有184例患者采集到合格痰標(biāo)本，其中男122例，女62例；年齡48～93歲，平均年齡(76±9)歲。所有患者COPD的診斷符合2011版《慢性阻塞性肺疾病全球倡議》中的標(biāo)準(zhǔn)[5]，AECOPD的診斷參照Anthonisen標(biāo)準(zhǔn)[7]。按痰培養(yǎng)細(xì)菌檢測(cè)結(jié)果，分為痰培養(yǎng)陽(yáng)性組56例和陰性組128例。痰培養(yǎng)陽(yáng)性組中，男32例，女24例，平均年齡(77±8)歲；痰培養(yǎng)陰性組中，男90例，女38例，平均年齡(75±9)歲。兩組性別、年齡間有均衡性。

1.2研究方法

1.2.1痰標(biāo)本收集和培養(yǎng)方法患者入院后在抗生素使用前及機(jī)械通氣治療前，先以無(wú)菌0.9%氯化鈉溶液漱口3次，用力咳出深部的痰，棄去第一口痰，第二口痰留入無(wú)菌痰杯中。挑取痰液膿性部分涂抹于干凈玻片上，經(jīng)固定后革蘭染色，在低倍鏡(10×10)下觀察鱗狀上皮細(xì)胞和多核白細(xì)胞數(shù)，如鱗狀上皮細(xì)胞數(shù)<10個(gè)/低倍視野和多核白細(xì)胞數(shù)>25個(gè)/低倍視野，為合格的痰標(biāo)本[8]，否則重新留取。假使收集到不止一次可分析痰標(biāo)本，采用下列標(biāo)準(zhǔn)選擇一個(gè)標(biāo)本：低倍鏡下多核白細(xì)胞越多和上皮細(xì)胞越少的痰越好[9]。如果咳不出痰，參照Sutherland等[10]的方案，吸入沙丁胺醇200 μg，10 min后經(jīng)超聲霧化器吸入3%無(wú)菌高滲氯化鈉溶液10～20 min，用力咳痰至無(wú)菌痰杯中。霧化前0.9%氯化鈉溶液漱口3次，以減少唾液污染，誘導(dǎo)出的痰同上處理。

按衛(wèi)生部微生物操作規(guī)程，進(jìn)行微生物常規(guī)分離培養(yǎng)。使用Aris型全自動(dòng)細(xì)菌鑒定分析儀(先德公司，英國(guó))進(jìn)行細(xì)菌的鑒定。質(zhì)控菌株：大腸埃希菌ATCC25922，銅綠假單胞菌ATCC27853，金黃色葡萄球菌ATCC25923，肺炎鏈球菌ATCC49619及白色念珠菌ATCC60193(菌株由美國(guó)BD公司提供)。

1.2.2血?dú)夥治鰴z測(cè)所有患者入院后，簽署知情同意書。在安靜的環(huán)境中，患者臥床休息3～5 min，不吸氧或停止吸氧30 min后，取橈動(dòng)脈或股動(dòng)脈血1 ml。血標(biāo)本嚴(yán)格隔絕空氣，標(biāo)本20 min內(nèi)送檢[11]。所使用的血?dú)夥治鰞x為西門子Rapidlab1245系列血?dú)夥治鰞x。

1.2.3機(jī)械通氣治療AECOPD患者留取合格痰后，根據(jù)癥狀、血?dú)狻⑿夭坑跋駥W(xué)檢查等評(píng)估病情的嚴(yán)重程度，合理選擇控制性氧療、抗生素、支氣管舒張劑、糖皮質(zhì)激素及機(jī)械通氣等治療方案。綜合評(píng)價(jià)所有入組AECOPD患者的病情，并參照2011版《慢性阻塞性肺疾病全球倡議》中急性加重期治療建議[5]，由兩名以上的高年資醫(yī)師決定是否進(jìn)行機(jī)械通氣治療。

2　結(jié)果

2.1痰標(biāo)本培養(yǎng)結(jié)果和病原體分布情況收集到合格痰標(biāo)本的184例患者中，痰培養(yǎng)共檢出56株致病病原體，培養(yǎng)陽(yáng)性率為30.4%。56株病原體中，革蘭陰性菌34株(占60.7%)，其中非發(fā)酵菌16株(占28.6%)；革蘭陽(yáng)性菌8株(占14.3%)；真菌14株(占25.0%)，見表1。

表1　AECOPD患者痰液病原體的分布情況

注：AECOPD=慢性阻塞性肺疾病急性加重

2.2兩組患者PaO2和PaCO2比較痰培養(yǎng)陽(yáng)性組與陰性組的PaO2和PaCO2比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見表2)。

表2　兩組患者PaO2和PaCO2的比較

注：PaO2=動(dòng)脈血氧分壓，PaCO2=二氧化碳分壓；1 mm Hg=0.133 kPa

2.3兩組患者進(jìn)行機(jī)械通氣治療的情況比較184例患者中，共有24例入院后接受無(wú)創(chuàng)或有創(chuàng)輔助通氣治療。痰培養(yǎng)陰性組有6.2%(8/128)的患者接受機(jī)械通氣治療，痰培養(yǎng)陽(yáng)性組有28.6%(16/56)的患者接受機(jī)械通氣治療，兩組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=17.113，P=0.000)。

3　討論

呼吸道感染是COPD發(fā)病和加劇的一個(gè)重要因素。Goddard等[12]報(bào)道，50%～70%的AECOPD由感染引起，包括細(xì)菌、真菌和病毒等，其中40%～50%的感染是由細(xì)菌感染引起。關(guān)于AECOPD的細(xì)菌譜，目前各研究報(bào)道存在一定的差異。2002年的一篇回顧性文獻(xiàn)指出，按第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值百分比(FEV1%pred)分層，肺功能較好的患者(FEV1%pred≥50%)以肺炎鏈球菌和流感嗜血桿菌感染為主，而肺功能較差的患者(FEV1%pred<50%)以腸桿菌科和假單胞菌屬細(xì)菌感染為主[13]。許建英等[14]對(duì)64例住院和門診就醫(yī)的AECOPD患者進(jìn)行痰定量培養(yǎng)，48例患者痰中檢測(cè)出病原體(菌落計(jì)數(shù)≥107cfu/ml)，陽(yáng)性率為75.0%，檢測(cè)出的病原體以肺炎鏈球菌(37.5%)、腸桿菌(12.6%)、卡他莫拉菌(10.4%)及假單胞菌(8.4%)為多。其中38例同時(shí)進(jìn)行了痰定性培養(yǎng)，細(xì)菌陽(yáng)性檢出率為68.4%，感染病原體以肺炎鏈球菌(30.4%)、表皮葡萄球菌(13.0%)、不動(dòng)桿菌(10.9%)及腸桿菌(8.8%)為多，真菌感染率為6.5%，主要是白色念珠菌。把痰定量培養(yǎng)和痰定性培養(yǎng)結(jié)果比較，檢測(cè)出的病原體均以肺炎鏈球菌等革蘭陽(yáng)性菌及腸桿菌、不動(dòng)桿菌等條件致病菌為主，兩者培養(yǎng)結(jié)果細(xì)菌菌株分布的一致率為55.3%。如果按上述肺功能分層來(lái)看，F(xiàn)EV1%pred≥50%的患者痰定性培養(yǎng)陽(yáng)性率為30.8%，感染菌以革蘭陽(yáng)性菌為主，而FEV1%pred<50%的患者陽(yáng)性率為88%，革蘭陰性菌及非發(fā)酵菌感染率明顯增加。從以上研究結(jié)果可以看出，不同國(guó)家地區(qū)AECOPD患者的感染病原體不完全一致，并且病情不同的患者感染的細(xì)菌種類也不同。一般認(rèn)為，AECOPD患者經(jīng)口痰標(biāo)本定量培養(yǎng)中，菌落計(jì)數(shù)≥107cfu/ml(肺炎鏈球菌≥106cfu/ml)，才能定為潛在的下呼吸道致病菌[15]。如果嚴(yán)格按照痰標(biāo)本收集和送檢流程，定性培養(yǎng)與定量培養(yǎng)陽(yáng)性結(jié)果有較高的一致性，定性培養(yǎng)陽(yáng)性菌也可以認(rèn)為是有意義的潛在致病菌。

在本研究中，AECOPD患者痰定性培養(yǎng)陽(yáng)性率為30.4%，致病菌以革蘭陰性菌為主，其中肺炎克雷伯桿菌和鮑曼不動(dòng)桿菌的檢出率較高；真菌感染率偏高；而革蘭陽(yáng)性菌檢出率較低，并且主要為金黃色葡萄球菌感染，與上述資料顯示的AECOPD感染病原體不完全一致。考慮可能原因有：(1)本地區(qū)致病菌地域分布及其流行病學(xué)特征與上述研究不同；(2)本研究入選患者均為住院患者，年齡較大，并且病情較重(入選患者中有13.0%在住院期間接受機(jī)械通氣治療)；(3)入選患者在住院前多有不規(guī)律口服或靜脈使用抗生素治療的病史；(4)有些病原體，如肺炎鏈球菌和流感嗜血桿菌等，為苛養(yǎng)菌，營(yíng)養(yǎng)要求高，不易體外常規(guī)培養(yǎng)檢出。鮑曼不動(dòng)桿菌、嗜麥芽假單胞菌和銅綠假單胞菌等非發(fā)酵菌已經(jīng)成為本地區(qū)住院AECOPD患者的常見致病菌。非發(fā)酵菌是條件致病菌，對(duì)常用抗生素多重耐藥，甚至是泛耐藥，給臨床治療帶來(lái)困難。最近國(guó)內(nèi)報(bào)道各地區(qū)非發(fā)酵菌感染有逐年上升的趨勢(shì)[16-17]，應(yīng)引起臨床高度重視。

經(jīng)支氣管鏡肺泡灌洗或肺組織活檢等侵襲性檢查能提高肺部侵襲性真菌感染診斷的正確性和有效性。但有文獻(xiàn)報(bào)道，進(jìn)行侵襲性采樣帶來(lái)的危險(xiǎn)要高于經(jīng)驗(yàn)性抗真菌治療帶來(lái)的不利作用[18]。并且AECOPD患者可疑真菌感染時(shí)，一般狀況均較差，無(wú)法耐受侵襲性檢查采樣。所以本研究采用痰涂片鏡檢篩查合格痰標(biāo)本，再對(duì)合格痰標(biāo)本用無(wú)菌0.9%氯化鈉溶液充分洗滌以去除口咽部正常定植菌污染，這樣獲取的痰標(biāo)本可以反映下呼吸道細(xì)菌感染情況。易震南等[19]報(bào)道，在119例AECOPD患者中，22例檢測(cè)到下呼吸道真菌感染，占病例總數(shù)的18.5%，致病菌主要為白色念珠菌感染。這與本研究痰真菌培養(yǎng)結(jié)果是一致的。COPD患者易并發(fā)真菌感染可能與下列因素有關(guān)：(1)COPD患者，特別是頻繁加重住院的患者，多是老年人群，體質(zhì)較差，機(jī)體抵抗力下降，易導(dǎo)致本來(lái)寄存在上呼吸道條件致病菌如真菌向下蔓延引致感染；(2)長(zhǎng)期應(yīng)用廣譜抗生素和不規(guī)范應(yīng)用抗生素，導(dǎo)致機(jī)體菌群失調(diào)；(3)糖皮質(zhì)激素的不規(guī)范使用，致使機(jī)體免疫功能下降，呼吸道防御機(jī)制破壞。在臨床診治過(guò)程中，應(yīng)提高對(duì)真菌感染的認(rèn)識(shí)和警惕性，避免醫(yī)源性危險(xiǎn)因素的產(chǎn)生。

細(xì)菌性病原體促成AECOPD的潛在途徑包括：下呼吸道的初次感染；病毒感染后的二次感染；細(xì)菌抗原誘發(fā)的氣道高反應(yīng)和嗜酸粒細(xì)胞性炎癥。研究已經(jīng)證實(shí)不僅有細(xì)菌的存在，而且細(xì)菌數(shù)目[20]、新菌株獲取[21]和可能與病毒的相互作用[22]都與COPD加重的特征相關(guān)。這些證據(jù)表明感染是AECOPD的主要原因，還可能參與了 COPD 的發(fā)病。

在細(xì)菌感染期間，細(xì)菌病原體、宿主及其體內(nèi)復(fù)雜的相互作用導(dǎo)致氣道炎癥增加，從而引起AECOPD癥狀出現(xiàn)。氣道上皮細(xì)胞損傷，破壞正常的纖毛活性而降低黏膜纖毛清除率，同時(shí)腺體黏液分泌增加。這些因素的綜合作用將導(dǎo)致氣道阻力增加，氣流受限加重，臨床上表現(xiàn)為患者加重期肺功能顯著下降。在小氣道固有狹窄基礎(chǔ)上的氣道阻力增加，是導(dǎo)致加重期病理生理紊亂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通氣量減少和氣體交換功能受損，進(jìn)而可以引起PaO2下降和二氧化碳潴留，甚至導(dǎo)致加重期呼吸功能衰竭。所以，本研究中細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性患者的PaO2和PaCO2水平與細(xì)菌培養(yǎng)陰性患者相比有顯著差異，并且在機(jī)械通氣治療的應(yīng)用上也有顯著的區(qū)別。

總之，本研究顯示，本地區(qū)住院AECOPD患者的痰液病原體以革蘭陰性菌為主，痰培養(yǎng)陽(yáng)性患者通氣和換氣功能障礙進(jìn)一步加重。初始抗生素的選擇要充分考慮致病菌地域分布及其流行病學(xué)特征的不同，重視條件致病菌和真菌感染的治療。血?dú)夥治鎏崾静∏槲Ｖ氐腁ECOPD患者，在細(xì)菌學(xué)結(jié)果回報(bào)前，應(yīng)盡早給予合理抗生素治療，避免延誤治療時(shí)機(jī)。

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