新冠肺炎大流行中的真菌感染

謝晶晶 楊江科 代江紅

(武漢輕工大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢 430023)

自2020年初，新型冠狀病毒(簡(jiǎn)稱(chēng)新冠病毒，SARS-CoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎(簡(jiǎn)稱(chēng)新冠肺炎，COVID-19)在全球大流行起來(lái)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的統(tǒng)計(jì)，截至發(fā)稿日期(2022年4月8日)，全球已有4.9億多人感染COVID-19，617萬(wàn)多人死亡[1]。SARS-CoV-2主要通過(guò)飛沫和密切接觸傳播，通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體，其表面的刺突蛋白(S蛋白)與人體細(xì)胞膜上的ACE2蛋白結(jié)合，在肺泡中繁殖，引起COVID-19[2]。

真菌感染常見(jiàn)于免疫力低下或缺陷患者，屬于機(jī)會(huì)性感染。COVID-19導(dǎo)致人體免疫系統(tǒng)紊亂，如CD14+、CD16+細(xì)胞增加，細(xì)胞因子風(fēng)暴產(chǎn)生(IL-2、IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子α等表達(dá)量增加)，中性粒細(xì)胞增多，CD4+、CD8+細(xì)胞數(shù)量減少等，加重肺部病理和炎癥反應(yīng)，降低人體免疫力，引發(fā)重癥患者急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)以及需要使用呼吸機(jī)治療，增加真菌感染的風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。新冠疫情爆發(fā)之初，國(guó)內(nèi)外真菌學(xué)者發(fā)出警示，SARS-CoV-2與真菌合并(并發(fā)/繼發(fā))感染可能被漏診或誤診，是需要關(guān)注的重要臨床問(wèn)題之一[5-6]。事實(shí)上，早期武漢99例病例分析顯示，真菌合并感染發(fā)病率為5.0%(5/99)，其中1例為黃曲霉(Aspergillusflavus)，1例為光滑念珠菌(Candidaglabrata)，3例為白念珠菌(Candidaalbicans)[7]。隨著COVID-19全球大流行，許多國(guó)家先后報(bào)道大量的SARS-CoV-2與真菌合并感染病例，特別是印度爆發(fā)的大規(guī)模毛霉合并感染引起世人的注目[8]。

真菌合并感染多出現(xiàn)于重癥患者身上。一份英國(guó)威爾士重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)的調(diào)查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，真菌合并感染發(fā)病率為54%(135/250)，病死率為53%，其中，病死率遠(yuǎn)高于沒(méi)有真菌合并感染時(shí)的31%[9]。本文介紹COVID-19患者中最常見(jiàn)的曲霉、念珠菌和毛霉等真菌感染，并分析真菌感染的復(fù)雜性和嚴(yán)峻性。

1 曲 霉

曲霉(Aspergillus)是臨床上常見(jiàn)的病原真菌，感染患者引起曲霉病(aspergillosis)。COVID-19患者具有較大的風(fēng)險(xiǎn)患COVID-19相關(guān)肺曲霉病(COVID-19-associated pulmonary aspergillosis, CAPA)。2021年3月，采用隨機(jī)效應(yīng)模型，對(duì)來(lái)自歐洲、墨西哥、中國(guó)、巴基斯坦和美國(guó)的3 148病例進(jìn)行的Meta分析顯示，CAPA的發(fā)病率和病死率分別為10.2%和54.9%[10]。最近，一份對(duì)3 297病例的Meta分析得到了類(lèi)似的結(jié)果：CAPA的發(fā)病率和病死率分別為9.5%和59.2%[11]。引起CAPA的曲霉主要是要煙曲霉(A.fumigatus)，其次是黃曲霉(A.flavus)和黑曲霉(A.niger)[12]，這和疫情爆發(fā)之前臨床上曲霉感染情況相同。

臨床醫(yī)生很難準(zhǔn)確診斷出患者是否患有CAPA，因?yàn)槠浒Y狀是非特異性的，包括計(jì)算機(jī)斷層掃描在內(nèi)的成像技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果與COVID-19和ARDS的臨床表現(xiàn)相似[12]。此外，檢測(cè)侵襲性真菌感染的標(biāo)志物，如曲霉半乳甘露聚糖(GM)和1,3-β-D-葡聚糖(BDG)以及血清、呼吸道分泌物中的真菌DNA，都無(wú)法準(zhǔn)確診斷患者是否患有CAPA[12]。

COVID-19患者易感染曲霉的原因與SARS-CoV-2感染后體內(nèi)免疫應(yīng)答有關(guān)。COVID-19患者的IL-10水平明顯升高[13]。IL-10在調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，參與包括侵襲性肺曲霉病(invasive pulmonary aspergillosis, IPA)在內(nèi)的各種炎癥性疾病[14]，原因是輔助型T細(xì)胞2(Th2)過(guò)度的免疫反應(yīng)和Th1的免疫抑制減弱巨噬細(xì)胞反應(yīng)，增加宿主對(duì)曲霉的易感性[15-16]。總的來(lái)說(shuō)，SARS-CoV-2感染后，IL-10的增加激活Th2免疫反應(yīng)，隨后會(huì)出現(xiàn)短暫的Th1免疫抑制，此時(shí)患者易感染曲霉[17]。

此外，SARS-CoV-2還會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴(cytokine release storm，CRS)，其中IL-6最為關(guān)鍵。IL-6是一種多功能細(xì)胞因子，在抗曲霉的免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。煙曲霉感染后IL-6顯著升高[18]，IPA患者的T細(xì)胞對(duì)IL-6的反應(yīng)性降低[19]。另外，IL-6信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)度導(dǎo)致多種生物學(xué)效應(yīng)，如增加血管通透性、ARDS、心律失常和降低心肌收縮力?；加蠥RDS的非免疫功能低下患者容易感染IPA，其發(fā)病率達(dá)15%[20]。阻斷IL-6表達(dá)的藥物對(duì)COVID-19有效[21]，其中Tocilizumab是一種重組人源化抗IL-6受體單克隆抗體，在中國(guó)已被批準(zhǔn)用于治療COVID-19、ARDS和IL-6過(guò)度表達(dá)的患者[17]。在COVID-19早期，及時(shí)診斷患者發(fā)生CRS并開(kāi)始免疫調(diào)節(jié)治療可以降低患者轉(zhuǎn)為重癥的可能性，因此，早期干預(yù)IL-6的過(guò)度表達(dá)可以阻止COVID-19的發(fā)展，同時(shí)阻止COVID-19的并發(fā)癥。盡管如此，免疫治療是一把雙刃劍：Tocilizumab可以作為抗IL-6藥物用于COVID-19的治療，但也因降低IL-6的免疫應(yīng)答而導(dǎo)致曲霉感染[17]。

2 念珠菌

念珠菌(Candida)是人體皮膚、胃腸道、呼吸系統(tǒng)以及泌尿生殖道的正常菌群，感染患者引起念珠菌病(candidiasis)。類(lèi)似CAPA ，COVID-19患者也具有較大的風(fēng)險(xiǎn)患COVID-19相關(guān)念珠菌病(COVID-19-associated candidiasis, CAC)[22]。CAC的發(fā)病率和病死率在不同國(guó)家和地區(qū)表現(xiàn)不同[22]。例如西班牙的一份研究顯示，CAC(念珠菌尿、念珠菌血、腹內(nèi)念珠菌病)的發(fā)病率為0.4%(4/989)，病死率達(dá)50%[23]。另一份英國(guó)研究發(fā)現(xiàn)，使用呼吸機(jī)后，CAC(念珠菌血)的發(fā)病率為12.6%(17/135)，病死率達(dá)47.1%%(8/17)[9]。迄今為止，念珠菌感染多以白念珠菌(C.albicans)為主，其次是耳念珠菌(C.auris)[24]。

COVID-19引發(fā)的免疫反應(yīng)并不是CAC的發(fā)病原因。人體抵御念珠菌的一些重要免疫細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，其含量并沒(méi)有受SARS-CoV-2的影響而減少。COVID-19重癥患者支氣管肺泡灌洗的單細(xì)胞分析結(jié)果顯示，患者體內(nèi)仍存在大量單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[25]，表明這些免疫細(xì)胞與CAC無(wú)關(guān)。

導(dǎo)致CAC的主要原因可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是ICU中的患者易患侵襲性念珠菌病的常見(jiàn)因素，例如糖尿病、需要血液透析的腎衰竭、腹部手術(shù)、三腔導(dǎo)尿管、胃腸外營(yíng)養(yǎng)、接受多種抗生素治療、在ICU停留時(shí)間超過(guò)7d以及既往的腹部感染等[26]。在ICU中廣泛使用的留置中心靜脈導(dǎo)管，也是常見(jiàn)念珠菌的入口[27]。另一類(lèi)與COVID-19有關(guān)。一方面，COVID-19導(dǎo)致的嚴(yán)重呼吸衰竭患者需要體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)技術(shù)治療[28]。ECMO使用較多的血管導(dǎo)管(包括中心靜脈導(dǎo)管，肺動(dòng)脈和外周動(dòng)脈導(dǎo)管以及ECMO套管)。由于ECMO具有凝血傾向，因此，微生物病原體容易黏附到導(dǎo)管上，從而引起感染；此外，白細(xì)胞在肺毛細(xì)血管和外周組織中的隔離和ECMO管路對(duì)白細(xì)胞的黏附和溶解，引起白細(xì)胞減少癥?？梢?jiàn)ECMO的使用使人體容易感染念珠菌[24]。另一方面，CAC也與臨床上治療COVID-19的皮質(zhì)類(lèi)固醇有關(guān)[29]。皮質(zhì)類(lèi)固醇對(duì)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞有免疫抑制作用，導(dǎo)致患者容易患侵襲性念珠菌病。

COVID-19患者Fe離子失調(diào)，出現(xiàn)高鐵蛋白血癥[30-31]。念珠菌能分泌高親和性的Fe離子載體，從鐵蛋白中獲取Fe離子，也使患者具有較高的感染風(fēng)險(xiǎn)[22]。

3 毛 霉

毛霉目(Mucorales)中的少數(shù)種類(lèi)引起毛霉病(mucormycosis)，是一種比較罕見(jiàn)的黑色真菌感染。隨著COVID-19的蔓延，印度出現(xiàn)大量的COVID-19相關(guān)毛霉病例(COVID-19 associated mucormycosis，CAM)[8]。對(duì)來(lái)自4個(gè)ICU(法國(guó)、德國(guó)、墨西哥和土耳其)的COVID-19患者的分析發(fā)現(xiàn)，CAM的發(fā)病率為0.3%～0.8%[32]。對(duì)來(lái)自18個(gè)國(guó)家的80例(其中印度病例占大多數(shù)，為42例)CAM分析顯示，CAM的病死率為49%，同時(shí)高達(dá)46%的患者失明[32]。毛霉感染患者最多的部位是鼻眶/鼻腦，其次是肺部、皮膚和胃腸道[33]。毛霉感染主要是由根霉(Rhizopusspp.)引起[33]。

引發(fā)CAM的因素有糖尿病、酮癥酸中毒、皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物治療、細(xì)胞因子風(fēng)暴以及高濃度毛霉孢子等，其中糖尿病是重要危險(xiǎn)因素[33]。由于印度是全球第二大糖尿病患者聚集地(患病率約為8.9%)，其中高達(dá)42%的患者未被診斷[8]，導(dǎo)致毛霉病得以在印度大爆發(fā)。

SARS-CoV-2進(jìn)一步加劇糖尿病患者血糖異常，增加CAM的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[34]。SARS-CoV-2感染胰島細(xì)胞，導(dǎo)致胰島β細(xì)胞損傷和內(nèi)源性胰島素分泌減少，影響人體對(duì)血糖的控制[35]。此外，過(guò)度升高的IL-6水平損害患者的胰島素受體和胰島素受體底物-1的磷酸化，引起胰島素抵抗，導(dǎo)致COVID-19患者血糖異常[34]。另外，由于COVID-19重癥患者呈現(xiàn)高鐵蛋白血癥[31]，導(dǎo)致胞內(nèi)活性氧(ROS)和肝細(xì)胞死亡。與此同時(shí)，IL-6刺激鐵蛋白合成并下調(diào)游離鐵的輸出，細(xì)胞內(nèi)鐵含量過(guò)高[36]。在組織受到損傷后，鐵蛋白失去結(jié)合的鐵離子，導(dǎo)致血清中出現(xiàn)更高水平的游離鐵，引發(fā)酮癥酸中毒[37]。由于印度對(duì)于COVID-19的治療比較簡(jiǎn)陋，多數(shù)患者服用皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物并居家隔離，在患有糖尿病的背景下，服用過(guò)量的皮質(zhì)類(lèi)固醇誘導(dǎo)的高血糖癥和免疫抑制，是導(dǎo)致毛霉感染的主要原因。此外，COVID-19和糖尿病相互作用導(dǎo)致的內(nèi)皮損傷、內(nèi)皮炎和血栓形成更容易使患者感染毛霉[38]。

由于印度人口多、醫(yī)療簡(jiǎn)陋，使用未經(jīng)消毒的醫(yī)療產(chǎn)品導(dǎo)致高濃度毛霉孢子也使患者具有較高的毛霉感染風(fēng)險(xiǎn)[39]。

4 小 結(jié)

SARS-CoV-2引發(fā)的免疫系統(tǒng)紊亂、嚴(yán)重呼吸衰竭等癥狀、重癥所用血管導(dǎo)管等儀器以及治療COVID-19藥物的使用，導(dǎo)致患者容易受到侵襲性真菌的感染。目前，由于臨床醫(yī)學(xué)不能快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)真菌感染，因此，COVID-19患者是否合并感染真菌感染具有一定的復(fù)雜性。值得注意的是，全球超過(guò)3億人罹患嚴(yán)重的真菌性疾病，每年因此喪生的人高達(dá)160多萬(wàn)，但此現(xiàn)象一直被公眾、媒體和學(xué)術(shù)界忽視[40]。因此，大量真菌性疾病患者是否容易感染SARS-CoV-2，且感染后更易轉(zhuǎn)為重癥或死亡，即前期的嚴(yán)重性真菌感染是否有助SARS-CoV-2的感染，不得而知。但可以肯定的是，SARS-CoV-2的感染會(huì)增加真菌感染的發(fā)病率和病死率。換言之，新冠疫情之下，真菌感染具有一定的嚴(yán)峻性。

由于SARS-CoV-2高度適應(yīng)人類(lèi)，具有極強(qiáng)的傳播能力[41]，因此，同其他病毒相比，SARS-CoV-2的防控難度增大。特別是，新冠疫情爆發(fā)以來(lái)，SARS-CoV-2相繼出現(xiàn)各種變異毒株，如α、β、γ、δ、λ、ο等毒株，其中δ毒株毒力最強(qiáng)且具有較強(qiáng)的傳播力，致使疫情一度更加嚴(yán)重。目前，ο毒株是主要的流行性毒株，盡管其毒性較δ毒株下降且感染人體后主要存在于咽部，但其傳播力較δ毒株更強(qiáng)[42]，因此，真菌合并感染的復(fù)雜性和嚴(yán)峻性進(jìn)一步增加。

自COVID-19爆發(fā)以來(lái)，我國(guó)采取嚴(yán)格的管控措施和“動(dòng)態(tài)清零”政策，新冠疫情得到有效控制，但國(guó)際上由于政治干擾以及文化差異，疫情防控不佳，疫情呈現(xiàn)一波又一波的態(tài)勢(shì)。鑒于此，大量國(guó)家放松管控措施，“躺平”與COVID-19共存，真實(shí)的感染和死亡人數(shù)可能遠(yuǎn)超官方統(tǒng)計(jì)。最近，《柳葉刀》期刊上的一份研究顯示，截至2021年12月31日，COVID-19導(dǎo)致的全球死亡人數(shù)高達(dá)1 800多萬(wàn)，是官方統(tǒng)計(jì)的三倍之多[43]。毫無(wú)疑問(wèn)，國(guó)際抗疫舉措提高了真菌合并感染的復(fù)雜性和嚴(yán)峻性。

新冠疫情自爆發(fā)至今已有2年之多，科學(xué)界還沒(méi)有研發(fā)出特效藥物。盡管已有多款疫苗上市，極大地降低了重癥發(fā)病率和死亡率，但疫苗仍未能有效阻止疫情的傳播。因此，基于上述原因，在新冠疫情消失之前，SARS-CoV-2與真菌的合并感染將給臨床醫(yī)學(xué)和科學(xué)界帶來(lái)挑戰(zhàn)。