肺炎鏈球菌感染的相關(guān)因素及防治策略

王瑤，黃健,2，駱詩(shī)露,2，閔迅,2

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563000； 2.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)科，貴州 遵義 563000)

肺炎鏈球菌為革蘭陽(yáng)性球菌，其作為條件致病菌，在臨床上主要引起大葉性肺炎、中耳炎、支氣管炎、腦膜炎和敗血癥等[1]。肺炎鏈球菌的易感人群主要為2歲以下嬰幼兒以及65歲以上老年人[2]。肺炎鏈球菌每年可導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)人死亡，世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)顯示，在引起致命性細(xì)菌感染的病原體中，肺炎鏈球菌位居第4位[3]，每年約100萬(wàn)例5歲以下兒童死于肺炎鏈球菌感染[2]。且50%的肺炎鏈球菌感染死亡病例發(fā)生在發(fā)展中國(guó)家[4]。此外，肺炎鏈球菌所致的嚴(yán)重肺炎也是發(fā)達(dá)國(guó)家最常見(jiàn)的細(xì)菌致死原因之一[5]?？股厥侵饕姆窝祖溓蚓腥局委熓侄危昙?xì)菌耐藥率的逐年升高，其療效受到明顯影響。目前，疫苗接種已成為預(yù)防肺炎鏈球菌感染的主要手段，世界衛(wèi)生組織建議兒童和成人均應(yīng)接種肺炎鏈球菌疫苗[6]。但鑒于肺炎鏈球菌血清型眾多，且存在地域差異，現(xiàn)已上市的肺炎鏈球菌疫苗已不能滿足需求，需要尋找新的肺炎鏈球菌預(yù)防及治療方式?，F(xiàn)對(duì)肺炎鏈球菌感染相關(guān)因素及防治策略等予以綜述，以期為肺炎鏈球菌感染的預(yù)防及治療提供新思路。

1 肺炎鏈球菌感染相關(guān)因素

肺炎鏈球菌主要存在于上呼吸道黏膜表面，其在宿主鼻咽部的早期定植可無(wú)癥狀，隨著病原菌逐漸入侵至下呼吸道，宿主出現(xiàn)急性炎癥反應(yīng)，從而引發(fā)急性中耳炎、終末呼吸道肺炎等疾病[1]。肺炎鏈球菌引發(fā)的疾病均始于肺炎鏈球菌定植(即攜帶狀態(tài))，且其多依賴自身的毒力特性在宿主鼻咽部定植。此外，肺炎鏈球菌致病與宿主的年齡、基礎(chǔ)性疾病及其與病毒的協(xié)同作用等因素密切相關(guān)[7-8]。

1.1年齡 在2歲以下嬰幼兒以及65歲以上老年人群中，肺炎鏈球菌肺炎的發(fā)病率最高[6]。隨著宿主年齡的逐漸增長(zhǎng)，肺炎鏈球菌攜帶率呈下降趨勢(shì)[9]。雖然疫苗接種能夠有效降低肺炎鏈球菌的感染率，但年齡仍對(duì)疫苗接種后機(jī)體的反應(yīng)和保護(hù)效果有影響。如23價(jià)肺炎球菌多糖疫苗(23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine，PPV23)雖可對(duì)抗大多數(shù)肺炎鏈球菌致病血清型，但由于莢膜多糖是不依賴于T細(xì)胞的抗原，因此免疫系統(tǒng)尚未完全發(fā)育成熟的嬰幼兒無(wú)法對(duì)PPV23中大部分多糖抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)，故嬰幼兒的肺炎鏈球菌感染率并沒(méi)有因疫苗接種而明顯降低[1]。由此可見(jiàn)，宿主年齡與肺炎鏈球菌感染密切相關(guān)，未來(lái)的疫苗研發(fā)設(shè)計(jì)可以將本因素列入?yún)⒖紬l件之一。

1.2宿主免疫防御途徑 人體免疫系統(tǒng)具有強(qiáng)大的防御功能，完善的免疫系統(tǒng)能夠在感染疾病發(fā)生之前清除病原體[10]。宿主的免疫防御能力是肺炎鏈球菌感染人體的關(guān)鍵因素。了解免疫系統(tǒng)的主要工作機(jī)制以及細(xì)菌和機(jī)體之間的相互作用將為未來(lái)建立有效的肺炎鏈球菌感染防治方法提供新思路。此外，肺炎鏈球菌的易感人群大部分為免疫力較差人群[6]，故良好的免疫力是預(yù)防肺炎鏈球菌感染的重要前提，合理飲食、適當(dāng)鍛煉對(duì)于預(yù)防肺炎鏈球菌所致疾病必不可少。

1.3基礎(chǔ)性疾病 獲得性免疫缺陷綜合征患者感染肺炎鏈球菌的預(yù)后更差[6,11]。慢性哮喘患兒鼻咽部的肺炎鏈球菌攜帶率高于健康兒童，且更易罹患肺炎鏈球菌侵襲性肺炎[12]?；A(chǔ)疾病所導(dǎo)致的免疫力下降使機(jī)體更易感染肺炎鏈球菌，并在感染后更易引發(fā)呼吸衰竭、膿毒血癥和肺膿腫等并發(fā)癥，增加肺炎鏈球菌感染的致死率[5]。因此，基礎(chǔ)性疾病是引發(fā)肺炎鏈球菌感染及患者病情加重的因素之一。

1.4與病毒的協(xié)同作用 甲型流感病毒感染促進(jìn)了定植的肺炎鏈球菌對(duì)宿主的侵襲，且大部分流感病毒感染致死病例也由繼發(fā)性細(xì)菌感染引起[10]，其原因可能是流感病毒通過(guò)誘發(fā)宿主炎癥促進(jìn)肺炎鏈球菌傳播。除流感病毒外，呼吸道合胞病毒和冠狀病毒也常常能在社區(qū)獲得性肺炎患者體內(nèi)檢測(cè)到；此外，副流感病毒和腺病毒等也常常與肺炎鏈球菌肺炎同時(shí)發(fā)生[13]。可見(jiàn)，病毒的協(xié)同作用和肺炎鏈球菌感染之間存在緊密聯(lián)系。

2 肺炎鏈球菌感染的防治

鑒于肺炎鏈球菌感染的高發(fā)病率、高致死率以及肺炎鏈球菌的耐藥性，積極預(yù)防以及尋找新的替代療法是肺炎鏈球菌感染前防治的關(guān)鍵。了解治療用藥及細(xì)菌耐藥現(xiàn)狀，科學(xué)、合理、規(guī)范使用抗生素；同時(shí)積極研發(fā)新型肺炎鏈球菌疫苗，防治并舉，才能真正有效減輕疾病負(fù)擔(dān)。

2.1抗生素治療 目前，肺炎鏈球菌抗感染治療藥物主要包括β-內(nèi)酰胺類、紅霉素、大環(huán)內(nèi)酯類、林克酰胺類、氟喹諾酮類、四環(huán)素藥物等。但由于抗生素濫用，臨床報(bào)道的肺炎鏈球菌耐藥菌株逐年增加。在美國(guó)，肺炎鏈球菌感染者對(duì)大部分β-內(nèi)酰胺類藥物耐藥，且與林克酰胺類以及四環(huán)素類的耐藥率相當(dāng)(均為20%左右)[14]；此外，肺炎鏈球菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類藥物的耐藥率達(dá)30%左右[15]。國(guó)內(nèi)研究證實(shí)，肺炎鏈球菌對(duì)紅霉素、四環(huán)素、頭孢類以及美羅培南等抗生素產(chǎn)生不同程度的耐藥[16-18]。由于抗生素濫用以及耐藥株的廣泛出現(xiàn)及傳播，世界衛(wèi)生組織將肺炎鏈球菌列為迫切需要研發(fā)新抗生素的優(yōu)先病原體之一[19]。

2.1.1β-內(nèi)酰胺類 青霉素一直是治療肺炎鏈球菌感染的首選，其作用的靶分子為細(xì)菌表面青霉素結(jié)合蛋白[20]。通過(guò)對(duì)肺炎鏈球菌耐青霉素耐藥機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，肺炎鏈球菌青霉素結(jié)合蛋白突變降低了青霉素與肺炎鏈球菌細(xì)胞壁結(jié)合的親和力，從而保護(hù)肺炎鏈球菌不被青霉素裂解[20]。青霉素結(jié)合蛋白突變可能是肺炎鏈球菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的主要原因[21]。Jensen等[22]也證實(shí)，肺炎鏈球菌pbp2x基因活性位點(diǎn)基序S337TMK中T338G/A和M339F/L突變可降低肺炎鏈球菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的親和力[21]。Sadeghi等[23]研究證實(shí)，肺炎鏈球菌pbp2b基因第二個(gè)保守基序SSN附近T445A突變使其對(duì)青霉素的親和力下降了65%。黃衛(wèi)青等[24]報(bào)道，當(dāng)青霉素對(duì)肺炎鏈球菌株的最低抑菌濃度>2 mg/L時(shí)，大多數(shù)菌株pbp1a和pbp2b基因發(fā)生多位點(diǎn)突變。肺炎鏈球菌的青霉素結(jié)合蛋白點(diǎn)突變可產(chǎn)生累積效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)。隨著近年耐藥菌株的逐年增加，青霉素已不再作為肺炎鏈球菌感染的首選藥物。雖然肺炎鏈球菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致肺炎鏈球菌感染性疾病的發(fā)病率不斷升高，但β-內(nèi)酰胺類藥物(如頭孢類)仍是目前治療肺炎鏈球菌感染的首選藥物[25]。

2.1.2大環(huán)內(nèi)酯類 近年來(lái)，由于β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性持續(xù)增高，臨床逐漸使用大環(huán)內(nèi)酯類抗生素治療肺炎鏈球菌感染性疾病，但其臨床耐藥菌株亦呈逐年增加趨勢(shì)。研究證實(shí)，肺炎鏈球菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥的表型分為M型和MLSB型[26]，其中M型菌株具有mefA/E基因，其對(duì)14元環(huán)(如紅霉素)和15元環(huán)(如阿奇霉素)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素低水平耐藥，但對(duì)16元環(huán)(如麥迪霉素、螺旋霉素)大環(huán)內(nèi)酯類以及林可霉素類抗生素敏感[27]。MLSB型菌株同時(shí)具有mefA/E和ermB基因，其對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類和林可霉素類抗生素均耐藥[28]。肺炎鏈球菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的耐藥機(jī)制主要是ermB基因產(chǎn)物甲基化酶對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)合核糖體的位點(diǎn)進(jìn)行甲基化修飾和mefA/E基因產(chǎn)物組成的藥物主動(dòng)外排泵外排功能增強(qiáng)，少數(shù)菌株可因核糖體突變對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥[27]。雖然已有肺炎鏈球菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類的耐藥報(bào)道，但大環(huán)內(nèi)酯類在肺炎鏈球菌的治療中仍占重要作用，應(yīng)重視抗生素使用的條件，禁止藥物的濫用，防止耐藥的進(jìn)一步加重。

2.1.3林克酰胺類 林克酰胺類藥物是鏈霉菌產(chǎn)生的具有強(qiáng)效、窄譜的抑菌性抗菌藥物，主要包括林可霉素和克林霉素，其中林可霉素能夠抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成，對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌和某些厭氧的革蘭陰性菌有抗菌作用[15]，其對(duì)革蘭陽(yáng)性菌的抗菌作用類似紅霉素，敏感菌包括肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌、金黃色葡萄球菌等?？肆置顾厥且环N半合成藥物，主要用于繼發(fā)性肺炎感染的治療[29]，也是β-內(nèi)酰胺類藥物不耐受患者的替代藥物。

2.1.4氟喹諾酮類 喹諾酮類抗生素的作用機(jī)制主要是通過(guò)抑制細(xì)菌DNA合成達(dá)到抗菌效果，其通常包含DNA回旋酶(參與DNA復(fù)制)和拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ兩個(gè)藥物作用靶點(diǎn)[30]。對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌而言，環(huán)丙沙星等喹諾酮類抗生素主要通過(guò)抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ以及DNA回旋酶起作用，而革蘭陰性菌的作用靶點(diǎn)與其相反[31]。此外，左氧氟沙星和莫西沙星等也常用于肺炎鏈球菌所引起感染的治療[32]。在美國(guó)，目前肺炎鏈球菌對(duì)氟喹諾酮類藥物幾乎全部敏感，其耐藥率不足1%[15]，但氟喹諾酮類藥物的耐藥性也在增加。因此，做好抗菌藥物管理，保持新一代氟喹諾酮類藥物在肺炎鏈球菌感染治療中的高效性尤為重要。

由于肺炎鏈球菌對(duì)常規(guī)抗生素的耐藥性逐漸升高，單個(gè)抗生素治療的作用越來(lái)越有限[15]。臨床指南概要建議，在抗生素治療前應(yīng)盡量行藥敏試驗(yàn)，并可根據(jù)不同抗菌原理采用抗生素組合的方式增強(qiáng)抗菌治療的效果，如β-內(nèi)酰胺類與大環(huán)內(nèi)酯類聯(lián)合治療等[33]。目前，抗生素仍然是治療肺炎鏈球菌感染的唯一手段。在尚未找到可替代抗生素的治療方法之前，應(yīng)合理使用抗生素，加強(qiáng)抗生素管理，同時(shí)尋找能夠有效預(yù)防肺炎鏈球菌感染的新手段，以降低肺炎鏈球菌感染率和死亡率。

2.2肺炎鏈球菌疫苗 隨著肺炎鏈球菌耐藥菌株的不斷增多，通過(guò)廣泛接種疫苗預(yù)防肺炎鏈球菌感染已成為有效的解決方案。肺炎鏈球菌疫苗既可降低肺炎鏈球菌所致肺炎的發(fā)病率和病死率，也能降低抗菌藥物濫用所致的高耐藥率[1]，故成為預(yù)防肺炎鏈球菌感染最有效的措施之一。世界衛(wèi)生組織已將肺炎鏈球菌性疾病列為需“極高度優(yōu)先”使用疫苗預(yù)防的疾病[14]。

2.2.1肺炎鏈球菌多糖疫苗和結(jié)合疫苗 現(xiàn)已上市的PPV23的抗原性弱，對(duì)2歲以上兒童和成年人有一定保護(hù)效果，但對(duì)2歲以下嬰幼兒或老人的免疫保護(hù)效果并不理想[14]；7價(jià)/13價(jià)肺炎球菌多糖結(jié)合疫苗(valent pneumococcal polysaccharide conjugate vaccine,PCV)雖能有效降低侵襲性肺炎鏈球菌疾病的發(fā)病率，但存在價(jià)格昂貴、可能導(dǎo)致非疫苗血清型替換、血清覆蓋率有限等缺點(diǎn)[34]，不適宜推廣使用。當(dāng)前，默沙東公司研發(fā)的PCV15疫苗在PCV13基礎(chǔ)上增加22F和33F兩個(gè)血清型，且已完成Ⅱ期臨床試驗(yàn)[35-37]。此外，PCV20在PCV13基礎(chǔ)上增加了8、10A、11A、12F、15BC、22F、33F七個(gè)血清型，該疫苗已獲得美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)，正在開展18歲以上成人Ⅰ期臨床試驗(yàn)[35-36]。

2.2.2肺炎鏈球菌單個(gè)蛋白質(zhì)疫苗 由于PPV23和PCV7/PCV13臨床使用中暴露出諸多缺點(diǎn)[14,37]，近年具有高保守、低成本的肺炎鏈球菌蛋白疫苗成為相關(guān)疫苗的研發(fā)熱點(diǎn)。姚潤(rùn)等[38]研究證實(shí)，第146號(hào)位氨基酸缺失的肺炎鏈球菌溶血素(ΔA146Ply)能誘導(dǎo)在構(gòu)建的鼻腔黏膜免疫模型小鼠中產(chǎn)生有效的細(xì)胞免疫及體液免疫應(yīng)答，并可抵抗不同血清型肺炎鏈球菌引起的致死性感染。Mukerji等[39]表明，肺炎球菌表面蛋白(pneumococcal surface protein，Psp)A是肺炎鏈球菌重要的毒力因子，可抑制宿主體內(nèi)補(bǔ)體C3在肺炎鏈球菌表面的沉積，從而間接阻斷機(jī)體經(jīng)典途徑的激活，且PspA能夠保護(hù)肺炎鏈球菌免遭宿主乳鐵蛋白的攻擊；接種PspA蛋白疫苗后，免疫PspA能夠誘導(dǎo)小鼠機(jī)體產(chǎn)生輔助性T細(xì)胞1，保護(hù)小鼠免受肺炎鏈球菌的侵襲[40]。Hu等[41]發(fā)現(xiàn)，肺炎球菌表面黏附素A是一種高度保守的肺炎球菌蛋白，在肺炎球菌定植中起重要作用，可與鼻咽上皮細(xì)胞上的膜聯(lián)蛋白A2相互作用。肺炎球菌表面黏附素A蛋白能抑制肺炎鏈球菌在小鼠黏膜的定植[42]。綜上，肺炎鏈球菌毒力因子單獨(dú)作為蛋白疫苗能夠保護(hù)免疫實(shí)驗(yàn)小鼠抵抗肺炎鏈球菌的感染，但目前尚無(wú)單個(gè)肺炎鏈球菌蛋白質(zhì)疫苗保護(hù)作用強(qiáng)于PPV23的報(bào)道。

2.2.3肺炎鏈球菌蛋白質(zhì)聯(lián)合疫苗 不同組合的肺炎鏈球菌蛋白質(zhì)聯(lián)合疫苗(主要包括多價(jià)重組蛋白質(zhì)聯(lián)合/融合疫苗)可能具有協(xié)同/聯(lián)合效應(yīng)[43-44]。Ogunniyi等[45]研究證實(shí)，與單獨(dú)使用PdB(一種肺炎鏈球菌溶血素類毒素衍生物)、PspA、PspC免疫相比，PdB、PspA、PspC兩兩組合免疫不同血清型肺炎鏈球菌侵襲感染小鼠的生存率顯著提高，且3種蛋白聯(lián)合主動(dòng)免疫小鼠能達(dá)到更佳的保護(hù)效果。在近期的臨床對(duì)照研究中，肺炎鏈球菌膽堿結(jié)合蛋白A+PhtD+鏈球菌溶血素D1聯(lián)合疫苗能使小鼠產(chǎn)生主動(dòng)免疫[46]，提示聯(lián)合蛋白疫苗具有較高的安全性及較強(qiáng)的免疫原性。當(dāng)前，PnuBioVax[47]、PhtD+肺炎鏈球菌膽堿結(jié)合蛋白A等聯(lián)合疫苗[48]已經(jīng)進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)。此外，已有多種聯(lián)合蛋白疫苗進(jìn)入了Ⅱ期臨床試驗(yàn)[37]。

2.2.4肺炎鏈球菌全菌體細(xì)胞抗原滅活疫苗 單一蛋白疫苗及多種蛋白組合疫苗均能夠誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抵抗肺炎鏈球菌感染的保護(hù)作用。因此，含有多種潛在抗原的肺炎鏈球菌全菌體細(xì)胞疫苗在人體內(nèi)激發(fā)更高免疫保護(hù)效應(yīng)中的作用尚不明確。研究證實(shí)，肺炎鏈球菌全菌體細(xì)胞滅活疫苗能誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生針對(duì)免疫球蛋白G的抗體和T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答[49]。對(duì)美國(guó)接種肺炎鏈球菌全菌體細(xì)胞抗原滅活疫苗健康成年人的研究證實(shí)，其安全性和耐受性良好[50]。綜上，肺炎鏈球菌全菌體細(xì)胞抗原滅活疫苗生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，可作為發(fā)展中國(guó)家預(yù)防肺炎鏈球菌感染的最佳策略。

3 小 結(jié)

近年來(lái)，我國(guó)的醫(yī)療水平不斷進(jìn)步，但隨著人口老齡化程度的加重，肺炎鏈球菌感染逐漸成為引起人們重視的重要公共衛(wèi)生安全問(wèn)題。感染因素多、易感人群免疫力低下、耐藥現(xiàn)象等均嚴(yán)重影響肺炎鏈球菌感染后治療，現(xiàn)有肺炎鏈球菌疫苗雖對(duì)肺炎鏈球菌感染具有一定的防治效果，但存在覆蓋血清型窄、非疫苗血清型替換現(xiàn)象[14]、不同地區(qū)肺炎鏈球菌血清型流行分布不同等問(wèn)題，限制了其保護(hù)作用。因此，了解肺炎鏈球菌感染相關(guān)因素及其防治策略可為后續(xù)相關(guān)新型藥物研發(fā)及新疫苗靶點(diǎn)的篩選方面提供前期依據(jù)。