軍團菌感染所致肺損傷的調(diào)控機制研究進展

梁思聰 陳愉

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,沈陽110004

軍團菌是一種需氧革蘭陰性桿菌,廣泛分布于溫暖潮濕的環(huán)境,在天然水源、人工冷水、熱水系統(tǒng)以及濕潤的土壤中均可生長繁殖。軍團菌首先被發(fā)現(xiàn)于1976年,美國費城退伍軍人年會期間發(fā)生不明原因肺炎爆發(fā),在尸檢組織中分離出致病病原體并將其命名為軍團菌。軍團菌是一種兼性胞內(nèi)寄生菌,目前發(fā)現(xiàn)軍團菌有58種及3個亞種,所有種類軍團菌均可寄生于水生原生動物中,約30種可導(dǎo)致人類感染。人類通過吸入被污染的氣溶膠而被感染。90%的病例是由嗜肺軍團菌引起的[1],嗜肺軍團菌可分為15個血清型。美國及歐洲最常見的致病血清型是1型,占總體病例的80%;而據(jù)報道澳大利亞、新西蘭的軍團病病例中,1型嗜肺軍團菌所導(dǎo)致的僅占50%,長灘軍團菌占30%[2];我國目前缺乏針對致病軍團菌血清型分布的大樣本研究數(shù)據(jù)。軍團菌具有攝取裸露DNA 的能力,并因此進行基因水平轉(zhuǎn)移并完成進化,這使得軍團菌可以迅速適應(yīng)環(huán)境并且進化出不同的應(yīng)對策略。

人類感染軍團菌后根據(jù)臨床表現(xiàn)可分為軍團菌肺炎和龐蒂亞克熱。龐蒂亞克熱主要表現(xiàn)為急性流感綜合征,無明顯肺部病變,3～5 d可自愈。軍團菌肺炎表現(xiàn)為急性纖維蛋白化膿性肺炎,呈小葉性分布,進展迅速,極易發(fā)展為致命的軍團菌感染。軍團菌肺炎進展迅速,受臨床檢測方法限制,病死率很高。歐洲29國收集2011-2015年上報的確診軍團病病例,病死率高達9.3%[3]。軍團菌感染后的嚴重程度與細菌量及感染宿主的免疫程度相關(guān)[4]。軍團菌感染的危險因素包括:男性、老年、吸煙者、伴有慢性心肺基礎(chǔ)疾病、糖尿病、惡性腫瘤、免疫抑制、應(yīng)用腫瘤壞死因子α拮抗劑的人群[5]。由于軍團菌感染后個體差異性很大,對軍團菌感染后造成肺部損傷的認識是必要的,本文將對軍團菌在感染后造成肺部損傷的調(diào)控機制研究作一綜述。

1 軍團菌感染巨噬細胞機制

軍團菌在環(huán)境中進化出了可以在原生動物細胞中生存的能力,這種性狀同樣允許軍團菌在哺乳動物巨噬細胞中生存并復(fù)制,巨噬細胞在宿主受到軍團菌感染的初始階段起到至關(guān)重要的作用,決定著軍團病是否發(fā)生。軍團菌到達呼吸道后首先由于肺泡巨噬細胞的吞噬作用進入細胞內(nèi),機體補體系統(tǒng)可增強軍團菌進入細胞內(nèi)部的作用,其主要外膜蛋白可直接激活補體C3,增加其被巨噬細胞吞噬的成功率[6]。細菌進入細胞后即產(chǎn)生一個由膜包裹的界限清晰的囊泡,稱為軍團菌包含液泡 (Legionella-containing vacuole,LCV),LCV 的形成是需要Icm/DotⅣ型分泌系統(tǒng) (type 4 secretion system,T4SS)輔助進行的復(fù)雜過程。目前研究顯示,Arf[7]、Rab[8]、Ran[9]和Rap[10]家族的效應(yīng)蛋白與LCV 的形成及軍團菌的復(fù)制有關(guān)。由于T4SS的作用,軍團菌向宿主細胞中釋放超過300 種效應(yīng)蛋白[11],這些效應(yīng)蛋白被釋放到宿主細胞的細胞質(zhì)中,招募細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體包繞LCV 周圍,成為類似糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu),此后LCV 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)緊密且持續(xù)地在一起[12]。研究證明,Sid M (Drr A)介導(dǎo)Rab1激活,從而介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞膜來源的囊泡向LCV 募集[13]。磷脂酰肌醇在LCV 的形成中起到重要作用。在使用嗜肺軍團菌感染盤基網(wǎng)柄菌的活細胞成像中觀察到,軍團菌在被細胞吞噬后,瞬時從細胞膜中獲取磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸與磷脂酰肌醇-4-磷酸,這一過程在細菌被吞噬后的60 s內(nèi)完成,而且不需要T4SS作用;60 s之后,吞噬體周圍募集了豐富的磷脂酰肌醇-3-磷酸;感染后2 h,在T4SS 的作用下,LCV 表面的磷脂酰肌醇-3-磷酸逐漸脫落,開始緩慢募集磷脂酰肌醇-4-磷酸,LCV 內(nèi)的體積開始擴張,周圍圍繞內(nèi)質(zhì)網(wǎng);直到感染后8 h,磷脂酰肌醇-4-磷酸都在進行穩(wěn)定的累積,磷脂酰肌醇轉(zhuǎn)換是LCV 成熟過程中的決定性步驟,由T4SS進行調(diào)控,缺乏Icm 的突變體無法進行轉(zhuǎn)換,從而很快在宿主細胞中被降解[14]。軍團菌通過以下幾種途徑轉(zhuǎn)換磷脂酰肌醇:(1)效應(yīng)蛋白直接結(jié)合膜表面磷脂 (SidC、Sid M、Ank X、Lid A、Rid L、Set A、Ltp M); (2)效應(yīng)蛋白起到細菌磷酸肌醇磷酸酶 (Sid F、SidP)、磷酸肌醇激酶(LepB、Leg A5)、磷脂酶 (Vip D、PlcC、Lpd A)的作用;(3)通過效應(yīng)蛋白募集宿主細胞的磷酸肌醇磷脂酶或激酶(RalF、Sid M)[15]。如同其他胞內(nèi)寄生菌一樣,Icm/Dot的效應(yīng)蛋白發(fā)展出了模仿宿主蛋白質(zhì)的能力,并且干擾宿主細胞的信號傳導(dǎo)及交換通路[16],阻止LCV 與細胞內(nèi)的溶酶體結(jié)合,從而使LCV 不被巨噬細胞內(nèi)的溶酶體破壞,成為一個對于軍團菌來說相對安全的環(huán)境,使其在內(nèi)部復(fù)制。軍團菌在體內(nèi)的復(fù)制可以分為2個階段,復(fù)制期與指數(shù)后期。復(fù)制期的軍團菌存在于LCV 中,無鞭毛,復(fù)制期可持續(xù)16～20 h,在此期間,LCV 利用吞噬細胞胞質(zhì)內(nèi)本身的營養(yǎng)物質(zhì),效應(yīng)蛋白Ank B 通過誘導(dǎo)蛋白酶體水解宿主蛋白,增加軍團菌所需的游離氨基酸的含量[17]。另有研究表明,Lgt家族與Sid E家族協(xié)同作用,釋放宿主細胞的氨基酸供給軍團菌利用[18]。為了維持軍團菌在細胞內(nèi)的復(fù)制水平,防止復(fù)制周期提前終止,效應(yīng)蛋白Sdh A 維持LCV 膜穩(wěn)定性,防止宿主細胞內(nèi)對LCV 膜破壞事件的發(fā)生[19]。在感染晚期,LCV 的外膜逐漸降解,軍團菌四散于宿主細胞的細胞質(zhì)中與不同細胞器的外膜上[20],形成有彈性的囊泡樣的成熟細胞內(nèi)結(jié)構(gòu),當(dāng)囊泡內(nèi)的營養(yǎng)成分消耗殆盡,軍團菌釋放出毒力因子,使宿主細胞破裂。此時的軍團菌帶有鞭毛,具有高度的運動性和致病力,從破裂的宿主細胞中逃出,被新的巨噬細胞吞噬,開啟下一輪感染。

2 軍團菌感染后巨噬細胞內(nèi)的調(diào)節(jié)機制

軍團菌在感染人體之后是否會發(fā)展為嚴重的感染性疾病與其是否能在細胞內(nèi)大量復(fù)制有關(guān)。使用野生型軍團菌感染小鼠是無法復(fù)制軍團菌肺炎模型的,使用軍團菌感染小鼠的巨噬細胞,發(fā)現(xiàn)軍團菌無法在細胞中完成復(fù)制及生存,這是由于小鼠在感染早期即有效清除了細胞內(nèi)的病原體并阻止了進一步感染的發(fā)生。軍團菌進入巨噬細胞后在囊泡內(nèi)進行復(fù)制,細胞自噬是免疫的重要組成部分,細胞識別并吞噬病原體后啟動自噬程序,限制病原體在內(nèi)部的復(fù)制,但目前已發(fā)現(xiàn)軍團菌通過多種效應(yīng)蛋白調(diào)節(jié)宿主細胞的自噬作用。Choy 等[21]發(fā)現(xiàn),效應(yīng)蛋白RavZ 通過將Atg8/LC3從磷脂酰乙醇胺上解離來抑制細胞自噬。效應(yīng)蛋白LpSpI作用于宿主細胞鞘氨醇的合成以減少細胞自噬[16]。在細胞自噬晚期,自噬體上的突觸融合蛋白17 介導(dǎo)自噬體與溶酶體融合,軍團菌效應(yīng)蛋白Lpg1137結(jié)合并裂解突觸融合蛋白17,阻止了自噬以及細胞凋亡的早期步驟[22]。近年來發(fā)現(xiàn)Icm/Dot 系統(tǒng)通過底物 MavC(Lpg2147)誘導(dǎo)E2酶UBE2N 的單泛素化來抑制細胞內(nèi)的信號傳導(dǎo),調(diào)節(jié)宿主細胞的免疫[23]。

鞭毛蛋白是軍團菌感染機體后激活免疫的關(guān)鍵。使用軍團菌感染小鼠的巨噬細胞后,巨噬細胞通過Nlrc4 和Naip5檢測并識別鞭毛蛋白,形成Naip5/NLR4炎性小體,進一步激活細胞內(nèi)的caspase-1,導(dǎo)致了IL-1β與IL-18的釋放,啟動細胞的死亡程序。同時Toll樣受體5 (Toll-like receptor 5,TLR5)也識別鞭毛蛋白,激活核轉(zhuǎn)錄因子κB通路導(dǎo)致細胞的死亡。Akhter等[24]實驗觀察到這一過程中伴隨著細胞核中DNA 的破裂,因此這一過程為細胞焦亡,限制軍團菌在體內(nèi)的復(fù)制及傳播。A/J小鼠在感染軍團菌后可形成類似人類的軍團菌肺炎模型,其原因就是該種小鼠的Naip5基因表達水平缺陷,不能引起細胞對鞭毛蛋白的識別,允許軍團菌在細胞內(nèi)大量復(fù)制,實驗表明,鞭毛的運動能力對軍團菌的毒性并沒有產(chǎn)生影響,在敲除了fla基因之后,軍團菌的鞭毛不能運動,但可使軍團菌逃避巨噬細胞的識別機制,在非A/J小鼠的巨噬細胞中進行復(fù)制[25]。與小鼠不同,人類的巨噬細胞允許軍團菌在其中大量復(fù)制,這可能源于人類僅表達1 個 NAIP 基因(h NAIP)[26],h NAIP 同樣通過識別鞭毛蛋白來激活caspase-1通路限制軍團菌的生長[27],并識別細菌T3SS中的一種針狀蛋白Prgl[28],但作用不如Naip5強烈。

除了鞭毛蛋白,軍團菌的脂多糖 (lipopolysaccharide,LPS)、dsDNA 同樣可以激活細胞內(nèi)的炎性小體的形成來限制其在細胞內(nèi)的生存。通常人類對于細菌LPS的識別是通過TLR4進行的,但是由于軍團菌的類脂A 存在很長的脂肪酸鏈影響了TLR4對其的識別,軍團菌LPS的識別由TLR2 進行[29]。LPS 激活caspase-11 (在人類中為caspase-4),這一過程觸發(fā)孔洞的形成并導(dǎo)致了IL-1α的分泌[30]。caspase-11/caspase-4同時促進溶酶體與LCV 的結(jié)合抑制病原體的復(fù)制[31]。但目前對于LPS是如何泄露到宿主細胞質(zhì)中并激活caspase-11/caspase-4 的機制仍不清楚。軍團菌dsDNA 同樣可激活巨噬細胞內(nèi)的炎性小體AIM2,此后激活caspase-1通路,導(dǎo)致細胞焦亡[32]。

3 軍團菌感染后機體免疫調(diào)節(jié)機制

軍團菌在進入人體后,首先激活固有免疫應(yīng)答,產(chǎn)生對其的清除作用。單核細胞、中性粒細胞、自然殺傷細胞等固有免疫細胞均在這一過程中起到重要作用。這些細胞通過模式識別受體識別軍團菌及被感染的巨噬細胞,并發(fā)揮免疫效應(yīng)將其清除。Brown等[33]對感染了軍團菌肺炎的小鼠進行肺部炎癥細胞分離定量,結(jié)果提示,在感染1 d后,肺泡巨噬細胞占總炎性細胞的一小部分,到第2 天,僅占炎性吞噬細胞總量的1%,97%是單核細胞衍生細胞(monocyte-derived cell,MC)與中性粒細胞。巨噬細胞在吞噬軍團菌后釋放IL-1α,使肺泡上皮細胞分泌趨化因子,誘導(dǎo)中性粒細胞向感染部位大量募集[34]。另一項研究同樣證實,小鼠在感染嗜肺軍團菌72 h后促炎細胞因子大量爆發(fā),大量的中性粒細胞與單核細胞涌入肺部[35]。

中性粒細胞在清除機體內(nèi)軍團菌的前期中起重要作用,但在感染48 h后,中性粒細胞的數(shù)量迅速減少[36]。中性粒細胞一方面通過活性氧的作用直接吞噬殺滅軍團菌,另一方面,產(chǎn)生腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor,TNF)結(jié)合巨噬細胞表面的腫瘤壞死因子表面受體 (tumor necrosis factor receptor,TNFR),使巨噬細胞溶酶體與LCV 結(jié)合抑制軍團菌的復(fù)制[37]。

單核細胞在被募集至感染灶后,原位分化成為MC,產(chǎn)生IL-12來促進細菌清除,繼而刺激自然殺傷細胞和局部的記憶T細胞、自然殺傷T細胞、γδT細胞產(chǎn)生干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ),增強MC對細菌的殺滅。在感染進行至第3天后,MC 的數(shù)量明顯增加,成為清除病原體的主力,MC通過IFN-γ的刺激,直接殺滅細菌[38],與中性粒細胞相比,MC 在肺部停留的時間更長,并且可以重新激活抗原特異性T 細胞并誘導(dǎo)細胞因子的分泌[39]。

自然殺傷細胞是機體感染軍團菌后生產(chǎn)IFN-γ的主要來源,機體感染軍團菌后被TLR 識別,通過MyD88依賴通路激活自然殺傷細胞產(chǎn)生大量IFN-γ[40],介導(dǎo)了對軍團菌的防御作用。缺乏MyD88信號傳導(dǎo)的小鼠無法控制軍團菌在體內(nèi)的復(fù)制,并會導(dǎo)致細菌向肝臟脾臟的傳播[41]。中性粒細胞在清除軍團菌期間激活caspase-1,釋放IL-18,同樣對自然殺傷細胞的激活起重要作用[42]。

雖然巨噬細胞在軍團菌感染引起的固有免疫過程中發(fā)揮的免疫作用有限,被感染的吞噬細胞由于軍團菌效應(yīng)蛋白的作用,產(chǎn)生的TNF和IL-12水平低下,但Copenhaver等[43]的實驗證明,在軍團菌感染過程中,未吞噬軍團菌的巨噬細胞 (旁觀細胞)可以與被感染的巨噬細胞起到強烈的協(xié)同作用。感染的巨噬細胞產(chǎn)生IL-1α與IL-1β作用于旁觀細胞的IL-1R,使旁觀細胞大量釋放IL-6、TNF 和IL-12,從而產(chǎn)生對軍團菌的免疫效應(yīng)。

由于在軍團菌感染期間固有免疫起到?jīng)Q定性作用,目前對于軍團菌感染期間的適應(yīng)性免疫的研究并不多見。在感染前7 d,CD4+T 細胞和CTL細胞進入肺組織參與感染的清除,使用藥物消耗CD4+T 細胞及CD8+T 細胞的小鼠在感染軍團菌后會迅速死亡[44]。在感染3 d后縱隔淋巴結(jié)中可發(fā)現(xiàn)軍團菌抗原特異性T 細胞,在第6天,CD4+T 細胞分化為Th1 和Th17 細胞滲透至肺部分泌IFN-γ、IL-1和IL-17輔助固有免疫[45]。

B細胞同樣參與軍團菌感染的適應(yīng)性免疫,軍團菌感染后LPS、膜蛋白、熱休克蛋白等可刺激B細胞產(chǎn)生特異性IgG 及Ig A 抗體[46]。研究表明感染后7～10 d,在CD4+T 細胞的幫助下,肺部產(chǎn)生大量的記憶B細胞。但針對軍團菌的特異性抗體在體內(nèi)是否存在保護作用目前是存疑的,使用軍團菌熱休克蛋白60對小鼠進行皮下注射可導(dǎo)致IgG的產(chǎn)生,在感染最初的48 h起到了保護作用,但是在豚鼠中并未起到作用[40]。另一項使用軍團菌重組A 型鞭毛蛋白(recombinant type A flagellin,r FLA)對小鼠進行免疫,再對小鼠進行致死量的嗜肺軍團菌靜脈注射,使用r FLA組有60%存活,結(jié)果提示rFLA 可引起小鼠的免疫應(yīng)答[47],但是否可以進一步應(yīng)用還有待實驗。

4 軍團菌肺炎造成肺損傷的原理

軍團菌肺炎臨床癥狀缺乏特異性,但常伴有消化道癥狀、中樞神經(jīng)癥狀等肺外表現(xiàn)。軍團菌感染的急性期病理改變?yōu)槔w維素性化膿性肺炎和急性彌漫性肺泡損傷,常見散在小膿腫,后期肺部滲出物和透明膜機化及間質(zhì)纖維化。肺血管肌型動脈常呈非壞死性血管炎改變,約1/3的患者累及胸膜,呈漿液性、漿液纖維素性或化膿性胸膜炎改變[48]。在進行小鼠的軍團菌肺炎建模時發(fā)現(xiàn),小鼠肺組織中存在間質(zhì)炎癥、大量細胞浸潤、肉芽腫形成及血管周圍淋巴細胞套扎,在感染48 h后出現(xiàn)嚴重的肺泡壁壞死[49]。

在免疫反應(yīng)過程中,軍團菌本身毒力因子、細胞因子以及白細胞產(chǎn)物的釋放造成了急性炎癥的發(fā)生。軍團菌擁有革蘭陰性菌中典型的抗原,包括LPS、鞭毛蛋白、熱休克蛋白、外膜蛋白等,并可經(jīng)淋巴和血行播散至肺外器官,引起多系統(tǒng)性的癥狀。通常LPS是導(dǎo)致肺部纖維滲出的主要原因,但軍團菌LPS是低內(nèi)毒素性和低熱原性的,相對于其他革蘭陰性菌,軍團菌的LPS的脂肪酸鏈過長,使用軍團菌的LPS處理細胞,細胞產(chǎn)生炎性因子所需要的LPS濃度是高致病性大腸桿菌的1 000倍[50],且軍團菌的LPS并不能與單核細胞的LPS受體CD14相結(jié)合,因此在人體中雖可被TLR2識別,但表現(xiàn)為低毒性。Pil Y1是暴露于軍團菌表面的一種蛋白質(zhì),與銅綠假單胞菌表面的Pil Y1高度同源[51]。Hoppe等[52]發(fā)現(xiàn)其與軍團菌的毒力密切相關(guān),可有效增加軍團菌對細胞表面的粘附力、增強鞭毛的運動能力及生物膜的形成。軍團菌感染后肺部毛細血管通透性增加,血管內(nèi)皮細胞及血管內(nèi)皮細胞間連接的損傷以及炎癥導(dǎo)致肺部水腫形成[53]。

機體固有免疫在清除軍團菌時產(chǎn)生炎性細胞因子風(fēng)暴及炎性細胞浸潤,從而引起炎癥的產(chǎn)生[54]。中性粒細胞等進行不完全吞噬作用和破碎溶酶體泄漏,進入組織[55]。溶酶體內(nèi)含有酸性水解酶、中性蛋白酶及溶解酶等,可降解如膠原纖維、基底膜、纖維素、彈力蛋白等細胞外成分,在化膿性炎癥的組織破壞中起到重要作用。固有免疫在清除病原體的過程中會造成組織損傷,調(diào)節(jié)性T 細胞通過分泌IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子β來抑制損傷性炎癥反應(yīng)[56]。

在進行小鼠軍團菌肺炎模型的建立過程中,感染6 d后觀察到浸潤性巨噬細胞的數(shù)量明顯增加,血管周圍的肉芽腫組織形成加重。Friedman等[57]認為是感染后分泌的IL-2、TNF等誘導(dǎo)了Th1細胞的免疫反應(yīng),在免疫后期活化巨噬細胞,造成了感染晚期的機化性肺炎。但目前軍團菌感染造成肺部纖維化的具體機制仍不明確。有研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)核分枝桿菌感染期間,HIF-1α水平的升高與肉芽組織的形成相關(guān)[58],但這種調(diào)節(jié)形式是否同樣存在于軍團菌感染的過程中還需要進一步的研究。

5 軍團菌感染中的其他調(diào)控機制

軍團菌在感染人體后的表現(xiàn)存在個體差異,一部分健康人在感染軍團菌后并未出現(xiàn)嚴重的肺炎,而是表現(xiàn)為自限性的龐蒂亞克熱。目前的臨床研究認為,存在高危因素的患者更易患嚴重的軍團病。針對2011-2015年歐洲軍團病的調(diào)查報告顯示,歐洲軍團病男性的發(fā)病率更高,且隨年齡的增長發(fā)病率增加,這可能與老年男性的吸煙習(xí)慣有直接關(guān)系[3]。目前認為吸煙增加了肺部對細菌感染的敏感性,影響了巨噬細胞的功能[59],但具體影響機制仍不明確。

軍團菌肺炎的嚴重程度明確取決于宿主吸入的菌量及宿主本身的免疫狀態(tài),免疫狀態(tài)低下的患者更易患嚴重的軍團病[60]。巨細胞病毒感染、惡性腫瘤化療及器官移植后使用免疫抑制劑期間均為感染軍團菌的高危因素,在進行抗感染藥物治療時必須延長治療時間或使用聯(lián)合療法[61]。一項針對小鼠的實驗表明,膿毒血癥所致免疫抑制狀態(tài)易繼發(fā)軍團菌感染,且更易通過血運播散至脾臟、肝臟形成膿腫,這與CD4+T 細胞的增殖減少有關(guān)[62]。Lanternier等[63]證實,臨床上應(yīng)用TNF-α抑制劑的患者軍團菌肺炎患病率明顯升高。TNF和TNFR 的缺乏會嚴重影響軍團菌肺炎的病程[64],在TNFR 基因敲除小鼠中進行肺部軍團菌感染,相對于野生型小鼠肺部病變更加嚴重且死亡率更高,TNFR 的缺乏會導(dǎo)致中性粒細胞募集至肺部失敗,導(dǎo)致細菌不能被清除[65]。免疫妥協(xié)狀態(tài)的軍團菌肺炎患者的病死率可高達19%,而非免疫抑制的軍團菌肺炎患者的病死率為2.5%～6%[66]。因此,針對免疫妥協(xié)患者,目前推薦聯(lián)合應(yīng)用抗感染藥物,療程至少3周。由于軍團菌是細胞內(nèi)病原體,其對抗感染藥物的反應(yīng)時間較長,過短的治療方案可能導(dǎo)致軍團菌肺炎的復(fù)發(fā)[4]。

臨床發(fā)現(xiàn)軍團菌感染的患者同時可合并其他細菌的多重感染,造成治療失敗。Mizrahi等[67]使用二代測序技術(shù)對確診軍團菌感染患者的痰液進行病原體基因分析,結(jié)果在其中檢出了肺炎鏈球菌、不動桿菌等其他病原體,且根據(jù)檢出軍團菌在其中占比的不同,合并感染的菌種組成是存在差異的。有研究認為軍團菌易感性的差異可能與肺部微生物群的構(gòu)成差異存在相關(guān)性[68]。一項針對軍團菌肺炎患者治療過程中的呼吸道標本病原體序列檢測的研究表明,與健康患者相比,遷延不愈的軍團菌肺炎患者肺部微生物的多樣性明顯下降,而且測序表明,患者對治療的不敏感并不是因為軍團菌產(chǎn)生耐藥基因,這有可能是肺部感染期間肺泡內(nèi)的兒茶酚胺水平及炎癥因子變化有利于包括鏈球菌在內(nèi)的特定菌群的生長,增加了軍團菌肺炎的治療時間及難度[69]。但具體的機制仍需進一步研究說明。

動物模型的研究表明軍團菌在感染不同的小鼠品系中表現(xiàn)差異巨大,取決于小鼠對軍團菌鞭毛識別受體的基因表達不同。因此有團隊提出猜測:人類感染軍團菌后的個體差異性表現(xiàn)是否也是由于基因多樣性導(dǎo)致的。Hawn等[70]對一次在荷蘭爆發(fā)的軍團菌肺炎中的患者進行基因組學(xué)分析,提示存在TLR5終止密碼雜合子的人類更容易患嚴重軍團菌肺炎。而軍團菌的不同菌株在感染哺乳動物巨噬細胞的表現(xiàn)上同樣存在差異[71],同一血清型不同來源(臨床株、環(huán)境株)的嗜肺軍團菌菌株在同一種小鼠來源的巨噬細胞中的生存結(jié)果存在異常,軍團菌基因的多樣性也是導(dǎo)致宿主感染結(jié)果不同的因素之一。近期一項研究對軍團菌的基因進行測序,尋找可能有效的藥物靶標,對軍團菌的4 358種蛋白進行分析,有18種蛋白被選為特定藥物靶標,而其中11種蛋白質(zhì)適合針對其開發(fā)窄譜抗生素,但具體藥物開發(fā)有待進一步研究[72]。

人類感染軍團菌通常是由于吸入了被軍團菌污染的氣溶膠,但軍團菌屬兼性胞內(nèi)寄生菌,在環(huán)境水中可寄生于水生原生動物中,在變形蟲中的寄生可能導(dǎo)致軍團菌的毒力增強。Brieland等[73]發(fā)現(xiàn),與單純感染軍團菌的小鼠相比,吸入了含有軍團菌變形蟲的小鼠肺組織釋放的炎性因子水平升高。變形蟲內(nèi)生長的軍團菌比在培養(yǎng)基上生長的軍團菌毒力更強,在巨噬細胞中顯現(xiàn)出了更強的復(fù)制能力[74]。另有研究表明,失去了毒力的軍團菌突變株與變形蟲共同接種至小鼠肺部后可恢復(fù)毒力[75]。雖然罕見,但臨床也時有免疫抑制患者肺部變形蟲感染的報道[76],需要警惕這種共同感染的情況發(fā)生。

6 總結(jié)和展望

軍團菌肺炎的病死率居高不下,基礎(chǔ)疾病以及免疫抑制的存在進一步增加了軍團菌感染的機會,但這其中的具體原因及相互作用尚不明確。充分認識和理解軍團菌造成肺部損傷的原因及其調(diào)控機制,對于在研究中尋找可改善軍團菌肺損傷的因素是有極大幫助的,期望通過對此的研究可以解決臨床上對于軍團菌肺炎治療困難的問題,對提出針對軍團菌肺炎治療的新思路提供幫助。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突