陳曉婷,乾 蓮,孫士正,武有聰
營自由生活的阿米巴(free-living amoeba, FLA)多為機會致病性阿米巴,主要包括棘阿米巴、耐格里屬阿米巴及狒狒巴拉姆希阿米巴[1]。狒狒巴拉姆希阿米巴(BalamuthiamandrillarisAmoeba)以前被稱為Leptomyxidamoeba,最初是從圣地亞哥動物園一只死于腦膜腦炎的狒狒大腦中分離出來的[2],是在基于與棘阿米巴形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和抗原不同而新確立的屬和種,引起人類感染多以皮膚損害為首發(fā)癥狀,亦可表現(xiàn)為亞急性或慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的肉芽腫性阿米巴腦炎(granulomatous amebic encephalitis, GAE),暴發(fā)性的原發(fā)性阿米巴性腦膜腦炎(primary amebic meningoencephalitis, PAM)較罕見[3]。此外,該病原體還可引起多種動物,如猩猩、蝙蝠、馬、狗等的狒狒巴拉姆希阿米巴相關(guān)感染[4-6]。除了直接引起人類疾病外,F(xiàn)LA有利于病原菌生存、繁殖和定居的生態(tài)系統(tǒng),從而在FLA感染宿主方面發(fā)揮重要作用,F(xiàn)LA還可以容納細(xì)胞內(nèi)的致病和非致病微生物,并可能成為人類細(xì)菌和病毒感染的宿主和媒介。
目前,有關(guān)狒狒巴拉姆希阿米巴的流行病學(xué)數(shù)據(jù)有限,狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎的發(fā)病機制及臨床表現(xiàn)尚不清楚,其病情進(jìn)展快、誤診率高,病死率高,因此,早期診斷、盡早治療顯得尤為重要[7]。本文從狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎的病原學(xué)、臨床表現(xiàn)、診斷及防治原則等方面進(jìn)行綜述,為狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎的防治提供參考。
1.1 生活史 狒狒巴拉姆希阿米巴同棘阿米巴相似,也存在兩個生命周期階段:滋養(yǎng)體和包囊[8]。當(dāng)環(huán)境適宜,利于生長時,滋養(yǎng)體為狒狒巴拉姆希阿米巴的感染期;而當(dāng)環(huán)境不利時,滋養(yǎng)體可變?yōu)榘?,處于靜止期或慢性感染階段[9-10]。滋養(yǎng)體多呈圓形或卵圓形,直徑約為12~60 μm,通常表現(xiàn)為單核(偶見雙核形式)和多形性,其特征是胞核內(nèi)含有密集的核仁,部分胞核含有分裂或多重核仁,胞質(zhì)內(nèi)含有線粒體和囊泡,其中一些囊泡中含有顆粒。這些特征在組織切片中被用來區(qū)分狒狒巴拉姆希阿米巴和棘阿米巴[11]。滋養(yǎng)體有明顯的偽足,可進(jìn)行緩慢的運動,當(dāng)出現(xiàn)手指狀偽足時,可表現(xiàn)為蜘蛛狀的行走特征[9]。包囊多為球形單核,直徑約為12~30 μm,由厚厚的內(nèi)層、不規(guī)則的外層和中間的無定形層3部分組成,但在光學(xué)顯微鏡下僅觀察到圓形堅硬的內(nèi)層和波浪形外層的雙層壁,胞質(zhì)中有致密的囊泡和透明的空泡,并有許多顆粒。滋養(yǎng)體和包囊形態(tài)都是具有特征性的核形態(tài),并傾向于聚集在血管或壞死組織周圍,可導(dǎo)致典型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管病變[11]。有時,滋養(yǎng)體可在血管或壞死組織周圍形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于滋養(yǎng)體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與周圍組織細(xì)胞十分相似,這使得此病的漏診率及誤診率大大增加[12]。
1.2 線粒體結(jié)構(gòu) 狒狒巴拉姆希阿米巴(B.mandrillarisstrain 2046)線粒體基因組包含2個核糖體RNA(rRNA)基因、18個轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)基因和38個編碼序列,且含有5個假設(shè)蛋白。系統(tǒng)發(fā)育分析表明,自然界中至少存在3個獨立的狒狒巴拉姆希阿米巴譜系,推測內(nèi)含子是線粒體基因組之間變異的主要來源。線粒體RPS3基因的ORF可能含有一個RPS3內(nèi)含子或基因間隔區(qū),使用保守的外部引物對該位點進(jìn)行驗證性PCR和測序,結(jié)果顯示每個被測菌株都有獨特的長度和序列。因此,該位點可應(yīng)用于阿米巴區(qū)域檢測和基因分型[13]。
2.1 傳染源 淡水[14-15]、土壤[16-18]和灰塵中存在的狒狒巴拉姆希阿米巴是主要的傳染源,已從不同國家的水源和土壤中分離出狒狒巴拉姆希阿米巴滋養(yǎng)體或包囊,但由于狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎的潛伏期較長,尚無法確定準(zhǔn)確的傳染源[9]。流行病學(xué)資料顯示,從事園藝、庭院工作或娛樂、農(nóng)業(yè)和牧場等土壤暴露工作者是狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎的高危人群,仍具較高患病風(fēng)險,這與土壤暴露假說相一致[3]。
研究表明,狒狒巴拉姆希阿米巴相關(guān)感染者的器官供體亦具有供體源性感染風(fēng)險,可導(dǎo)致多名受者發(fā)生嚴(yán)重的狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎,經(jīng)治療后,輕者可能會有輕微的認(rèn)知障礙和偏癱,不能單獨從事工作,重者則無法存活;僅少數(shù)器官移植受者未產(chǎn)生明顯異常癥狀[19]。另外,器官移植后的狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎患者的病程進(jìn)展較自然感染情況(幾個月到幾年)要快得多,提示器官移植受者接受免疫抑制治療可能增加患病風(fēng)險[20]。
2.2 傳播途徑 狒狒巴拉姆希阿米巴可直接通過污染破損的皮膚而感染,或經(jīng)鼻或口吸入包囊,繼而經(jīng)鼻/嗅神經(jīng)、肺、皮膚和胃腸道等多種途徑進(jìn)入人體引起相關(guān)部位的感染,亦可通過器官移植等血源性傳播引起感染。多種傳播途徑最終導(dǎo)致狒狒巴拉姆希阿米巴播散至中樞神經(jīng)系統(tǒng),引起狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎(BalamuthiamandrillarisAmoebicEncephalitis,BAE)[21]。
2.3 易感人群 狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎幾乎發(fā)生于所有年齡段的患者,患病年齡從4個月至91歲分散不均,并未表現(xiàn)出極端的年齡特異性[3]。該病在人群中呈無差別感染,但有酗酒和吸食可卡因的病史,腫瘤或慢性疾病導(dǎo)致的免疫力低下(如患乳腺癌、糖尿病及皮膚病變等)可能會增加感染BAE或加速BAE病程的風(fēng)險,并且免疫力低下人群在后期治療中療效相對較差[11,22-23]。研究表明巨噬細(xì)胞對體外狒狒巴拉姆希阿米巴無抑制作用,這可以解釋,狒狒巴拉姆希阿米巴在免疫功能正?;蛎庖吖δ艿拖氯巳褐芯梢鸶腥綶24]。同時,男性比女性更容易患BAE,可能因為男性往往比女性更需要暴露于戶外活動中,增加了土壤源感染風(fēng)險,尤其是皮膚有破損者[3,21]。器官移植中受者發(fā)生狒狒巴拉姆希阿米巴感染為該病的血源途徑傳播提供了確鑿證據(jù),移植受者觀察潛伏期多為17~24 d,一般具有快速的臨床病程,給予移植受者的免疫抑制療法可能增加患病機會或加快病程[19]。另外,大量使用廣譜抗生素也是該病的重要危險因素之一[25]。
2.4 流行區(qū) 狒狒巴拉姆希阿米巴患者廣泛分布于除非洲和南極洲以外的五大洲中,大多數(shù)病例發(fā)生于炎熱干燥的熱帶或亞熱帶氣候地區(qū),主要包括處于溫暖氣候的美國及南美洲地區(qū),特別是來自拉美裔或西班牙裔種族人群,推測炎熱干燥的環(huán)境比較適合狒狒巴拉姆希阿米巴的繁衍[9,19,26],見圖1。但需要注意的是,該病發(fā)生與季節(jié)變化無關(guān),一年四季均有發(fā)生,無季節(jié)特異性。有研究表明,雖然非洲地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)人群感染病例,但在部分西非志愿者血清中發(fā)現(xiàn)了狒狒巴拉姆希阿米巴的抗體[27],并在幾內(nèi)亞的井水中發(fā)現(xiàn)狒狒巴拉姆希阿米巴陽性樣本[14]。所以不排除部分發(fā)展中國家由于不完善的公共衛(wèi)生條件和較落后的醫(yī)療設(shè)施等因素導(dǎo)致非洲及其他地區(qū)的誤診或漏診,出現(xiàn)部分區(qū)域無病例報告的情況。此外,一項有關(guān)狒狒巴拉姆希阿米巴土壤基因搜尋的研究表明,狒狒巴拉姆希阿米巴有能力傳播到更廣闊的氣候區(qū),甚至是在暴風(fēng)雪地區(qū)[18]。據(jù)文獻(xiàn)報道,美洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)病例較多,推測阿米巴生存需要適宜氣候,并從美國的國際領(lǐng)養(yǎng)人條例及移民史可推測非洲及其他地區(qū)也可能存在狒狒巴拉姆希阿米巴病原體,并有機會攜帶至其他地區(qū),但由于該病多由自然環(huán)境來源獲得,并且在美國各地自然存在,因此,人際傳播感染可能性較低[28]。
2.5 狒狒巴拉姆希阿米巴在中國的流行現(xiàn)狀(表1)
據(jù)報道[12,33-34,56-57],目前中國境內(nèi)共有32名感染狒狒巴拉姆希阿米巴患者,見圖2。其中,男性20名(62.5%),女性12名(37.5%),患者年齡從2歲至74歲不等(平均26.5歲);17例(53%)是兒童(年齡<18歲)。病例分布于中國14個省,其中29名患者(91%)來自農(nóng)村地區(qū),3名患者居住于城市。12名(37.5%)患者僅有皮損癥狀,經(jīng)治療后,痊愈出院;18名(56.25%)患者皮損后進(jìn)展為腦炎,治療無效死亡;1名患者反復(fù)發(fā)熱,治療無效死亡;另1名患者僅出現(xiàn)皮損癥狀,無隨訪記錄。
32名患者大多不均分布于農(nóng)村地區(qū)且男性患者居多,提示接觸土壤或受污染的水源或器具所導(dǎo)致的皮損外傷,可能是狒狒巴拉姆希阿米巴感染的病因?;颊吣挲g和免疫特征并未過多影響疾病的感染,但免疫力過低及患有慢性疾病患者可能更容易患BAE或加速BAE病程進(jìn)展。
狒狒巴拉姆希阿米巴感染可表現(xiàn)為多種臨床類型,如皮膚病變、鼻咽或鼻竇感染,或包括腦炎在內(nèi)的播散性感染[54],主要通過影響皮膚和中樞神經(jīng)系統(tǒng)[33],但中樞神經(jīng)感染的臨床癥狀并不典型,易與腦囊蟲病、膿腫、空洞病變、腫瘤和急性播散性腦脊髓炎等疾病相混淆,尤其需要與棘阿米巴腦炎作出鑒別[10]。疾病首發(fā)多以皮膚病變?yōu)橹?,這與秘魯患者病癥相似,但皮膚病變通常是單一的,周圍偶爾有衛(wèi)星病變,皮膚損傷多表現(xiàn)為面部或四肢中心(特別是膝蓋)的無痛性斑塊或潰瘍[3],經(jīng)林可霉素和阿奇霉素等藥可治愈。若后期進(jìn)展為腦炎癥狀,如發(fā)熱、
圖1 全球狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎流行現(xiàn)狀Fig.1 Global distribution of Balamuthia mandrillaris amoebic encephalitis
頭痛、嘔吐、易怒和嗜睡[34],而最常見的神經(jīng)系統(tǒng)特征是精神狀態(tài)改變,癲癇發(fā)作和虛弱無力,部分患者偶爾伴有肺炎、支氣管肺炎、肝功能衰竭、腎功能衰竭或嚴(yán)重的多器官功能衰竭[21],加大治療難度,病程進(jìn)展極快,死亡率較高。研究表明,皮膚損害和肺部感染可能持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年之久,但中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染卻可能在幾天時間內(nèi)導(dǎo)致患者死亡[12,58]。
狒狒巴拉姆希阿米巴感染可通過免疫組織化學(xué)檢查、組織細(xì)胞培養(yǎng)、PCR檢測以及腦脊液二代測序等方法進(jìn)行確診,其中,二代測序結(jié)果較為迅速且準(zhǔn)確,如出現(xiàn)皮損伴有不明原因的中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的患者,建議采用測序法篩查是否存在狒狒巴拉姆希阿米巴病原體,以便于早期診斷,盡早治療,降低患者病死率。
3.1 一般檢查 大多數(shù)狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎患者的血白細(xì)胞(WBC)計數(shù)均輕度升高,并以淋巴細(xì)胞為主,一般腦脊液(CSF)檢測很難發(fā)現(xiàn)阿米巴病原體,但部分CSF 標(biāo)本的IL-6和IL-8水平顯著升高,并顯示葡萄糖水平正常或略低,蛋白質(zhì)水平升高,而高水平的IL-6等細(xì)胞因子可能對該病原體穿越血腦屏障或啟動炎癥早期反應(yīng)起關(guān)鍵作用[9,33]。幾乎狒狒巴拉姆希阿米巴性腦炎患者均顯示異常腦成像,一般表現(xiàn)為實質(zhì)性病變,但通常是非特異性的,容易誤診為急性播散性腦脊髓炎等疾病[3],而神經(jīng)影像學(xué)檢查通常顯示多發(fā)斑片狀病灶,在彌散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號,在T1加權(quán)成像上表現(xiàn)為環(huán)形強化,具有早期診斷的價值。BAE的非特異性臨床特征可能是導(dǎo)致大多數(shù)患者延遲診斷的一個重要因素。
可針對血清樣品進(jìn)行ELISA篩選,對非器官移植受者ELISA陽性和可疑的標(biāo)本進(jìn)行免疫熒光分析(IFA)確證檢測,當(dāng)檢測滴度≥1∶64時,可認(rèn)為是狒狒巴拉姆希阿米巴血清陽性結(jié)果[59],應(yīng)積極進(jìn)行抗蟲治療;但器官移植受者若滴度較高,需將其作為假陽性結(jié)果,可通過實驗性化療降低滴度。鑒于該法漏檢率較高,并非臨床常用方法。
3.2 組織培養(yǎng) 對于診斷阿米巴性腦炎,最重要的是鑒定組織或腦脊液中的病原體,并進(jìn)行病理涂片檢查或腦脊液的培養(yǎng)。在自然環(huán)境中培養(yǎng)狒狒巴拉姆希阿米巴非常困難,它不以細(xì)菌為食,可將獲取組織中疑似狒狒巴拉姆希阿米巴生物顆粒引入猴腎細(xì)胞(E6)、綠猴腎細(xì)胞(Vero)及人肺纖維母細(xì)胞(HLF)等組織培養(yǎng)細(xì)胞中生長,并于RPMI-1640培養(yǎng)基、BM-3液體培養(yǎng)基等含10%胎牛血清的人工培養(yǎng)基或涂有其它阿米巴或哺乳動物細(xì)胞作為食物來源的培養(yǎng)基中生長,最適宜的培養(yǎng)溫度是30 ℃或37 ℃[9],以進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察(滋養(yǎng)體或包囊)[10-60]。
3.3 基因測序 二代基因測序(NGS)廣泛用于罕見病或新病原感染的輔助診斷[33],能夠快速且同時檢測臨床樣本中的病毒、細(xì)菌和真核寄生蟲,將提高基于測序的診斷和監(jiān)測工作的敏感性,并可用于指導(dǎo)基因分型和病原體檢測的靶向分析[13]。在阿米巴性腦炎領(lǐng)域,NGS可用于鑒別診斷棘阿米巴、耐格里屬阿米巴和狒狒巴拉姆希阿米巴。
通過對患者死亡前后腦脊液和腦活檢樣本進(jìn)行宏基因組測序可證實存在狒狒巴拉姆希阿米巴序列,但鑒于部分患者宏基因組測序數(shù)據(jù)中缺少狒狒巴拉姆希阿米巴18S rRNA的全基因組序列信息,所以在這部分患者入院治療首日腦脊液標(biāo)本中18S rRNA PCR檢測幾乎不可能出現(xiàn)陽性結(jié)果,因此,該方法僅可用于檢測患者入院治療1 d后的腦脊液標(biāo)本[34]。
3.4 分子診斷技術(shù) 基于狒狒巴拉姆希阿米巴線粒體小亞基rRNA基因(rns)的DNA序列信息可快速鑒定出狒狒巴拉姆希阿米巴[61]??蓪碜訥enBank RNS登錄號AF477012~AF477018的7個狒狒巴拉姆希阿米巴分離株的RNS序列進(jìn)行比對,篩選出潛在的PCR引物,并設(shè)計出5′端的Balspec16S (5′-CGCATGTATGAAGAAGACCA-3′)和3′端的Balspec16S (5′-TTACCTATATAATTGTCGATACCA-3′),可獲得擴(kuò)增的1 075 bp的PCR產(chǎn)物,并與棘阿米巴及多種寄生蟲PCR產(chǎn)物聯(lián)合鑒別,具有特異性[60-18]。這套引物可高特異性擴(kuò)增狒狒巴拉姆希阿米巴線粒體DNA序列,但不會擴(kuò)增出人類 DNA 產(chǎn)物。這種非常敏感的診斷手段未來將應(yīng)用于存檔腦炎樣本的回顧性分析和臨床標(biāo)本的篩選,以期在可能的治療方案中盡早發(fā)現(xiàn)感染早期的阿米巴。
3.5 鑒別診斷 狒狒巴拉姆希阿米巴與棘阿米巴雖有許多共同之處,但仍有區(qū)別。狒狒巴拉姆希阿米巴滋養(yǎng)體核內(nèi)多有密集的核仁,可出現(xiàn)手指狀偽足,表現(xiàn)出蜘蛛狀的行走特征,其包囊有3層壁,但光學(xué)顯微鏡下僅觀察到內(nèi)硬外波浪的雙層壁;而棘阿米巴僅有1~2個大而致密的核仁,帶有細(xì)長,矛樣足突,其包囊囊壁分內(nèi)外兩層,其匯合處可形成一到多個棘孔,內(nèi)囊呈環(huán)形略有褶皺,外囊呈多角形輪廓。二者培養(yǎng)條件大不相同,棘阿米巴可在播滿活的或滅活的大腸桿菌等非營養(yǎng)瓊脂中生長,而狒狒巴拉姆希阿米巴只能在猴腎細(xì)胞或人纖維母細(xì)胞等進(jìn)行組織培養(yǎng),培養(yǎng)難度較高。在炎熱干燥的熱帶或亞熱帶氣候地區(qū)從事土壤相關(guān)工作人群易感狒狒巴拉姆希阿米巴,常表現(xiàn)為皮膚紅斑、發(fā)熱、頭痛、嘔吐和嗜睡、精神狀態(tài)改變、癲癇發(fā)作和虛弱無力等臨床癥狀,而棘阿米巴感染則無明顯地域特點,發(fā)達(dá)國家病例多與角膜接觸鏡使用相關(guān),發(fā)展中國家多因眼外傷導(dǎo)致,患眼多畏光、充血、流淚,伴有與癥狀不符的劇烈疼痛,還可導(dǎo)致角膜放射性神經(jīng)炎及環(huán)形浸潤性潰瘍兩個特異性臨床特征。
狒狒巴拉姆希阿米巴感染的治療需要按患者損傷部位靶點用藥,若患者僅出現(xiàn)皮損,未侵襲腦部組織,則林可霉素、阿奇霉素、干擾素-γ單獨使用或按藥效聯(lián)合使用,病人治愈出院后,多年未復(fù)發(fā),具有一定療效[12]。腦部抗蟲治療失敗的主要原因是腦脊液穿透性較差和阿米巴包囊囊壁較厚。因此,新的抗蟲藥物需要具備殺滅阿米巴的活性,并能以最小的毒性穿過血腦屏障[66]。經(jīng)研究表明,米替福辛(Miltefosine)[22-65]、戊脒、咪康唑(miconazole)和5-氟胞嘧啶(5-fluorocytosine)、酮康唑(ketoconazole)[10]、唑類和大環(huán)內(nèi)酯類[37]、硝基喹啉(Nitroxoline)[67]幾種藥物單獨使用或按藥效聯(lián)合使用在BAE治療方面具有一定療效,但這些藥的臨床療效和副作用還需要進(jìn)一步的臨床驗證。
由于阿米巴無典型的臨床特征,且無明確的治療方法,因此,臨床醫(yī)生很難進(jìn)行早期診斷,而誤診和隨后可能加重病情的錯誤治療,導(dǎo)致全球不到5%的存活率[62]。因此,BAE重在預(yù)防。在缺乏淋巴細(xì)胞亞群的小鼠中進(jìn)行的實驗性感染表明,CD4+T細(xì)胞對于抵抗鼻內(nèi)狒狒巴拉姆希阿米巴感染和BAE具有重要意義,因此,增強自身免疫至關(guān)重要[68]。經(jīng)常暴露于土壤中可能是狒狒巴拉姆希阿米巴感染的危險因素,因此,加強相關(guān)職業(yè)人群參加戶外活動時的自我防護(hù)是預(yù)防該病的有效措施。同時,注意提升易感人群的生活質(zhì)量,可通過周期性檢查水箱、淋浴器、空氣過濾器以及醫(yī)療用水除菌器械等最易潛伏阿米巴的相關(guān)系統(tǒng),降低感染風(fēng)險[62-6]。
在評估有神經(jīng)系統(tǒng)體征和癥狀的潛在捐獻(xiàn)者時應(yīng)更謹(jǐn)慎嚴(yán)苛,在條件允許情況下,應(yīng)對疑似患者進(jìn)行腦脊液檢查和神經(jīng)影像學(xué)成像分析,以便對患者進(jìn)行診斷和治療,并且便于對死亡患者進(jìn)行風(fēng)險評估[19,69]?;加心X膜炎癥狀的捐贈者應(yīng)該接受腦脊液基本參數(shù)(葡萄糖、蛋白質(zhì)、細(xì)胞計數(shù)、革蘭染色)檢測,并由移植中心公布結(jié)果。剩余的腦脊液應(yīng)與供體血清一起存檔,以便在疑似供體來源感染的情況下進(jìn)行檢測。而對于器官移植的供者,器官移植中心應(yīng)進(jìn)行死后腦脊液和腦組織檢查,以利于受者的早期診斷和治療。同時,建議移植中心存檔受者的移植前血清,因為這些標(biāo)本在確定移植后滴度陽性,在再激活、移植后暴露或供者來源的感染方面起到一定作用。需要及早統(tǒng)計報告受者狒狒巴拉姆希阿米巴感染情況,這將允許快速識別和治療接受者,并提供有關(guān)捐贈者感染和傳播給接受者的風(fēng)險因素的更多信息,有利于今后完善捐贈者的評估。
利益沖突:無
引用本文格式:陳曉婷,乾蓮,孫士正,等. 狒狒巴拉姆希阿米巴腦炎的研究進(jìn)展[J].中國人獸共患病學(xué)報,2022,38(4):331-340. DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2022.00.038