肺炎鏈球菌呼吸道感染的再認識

劉 青，施 毅

(南京軍區南京總醫院呼吸與危重癥醫學科，江蘇 南京 210002)

肺炎鏈球菌至今仍然是社區獲得性呼吸道感染的重要病原體，有關肺炎鏈球菌的研究已經比較廣泛而深入。但近年來，在肺炎鏈球菌的微生物學特性、流行病學、藥物代謝學/藥效學、耐藥機制及治療指南等方面都有了新的認識。本文著重介紹近幾年肺炎鏈球菌感染研究的新進展，主要從肺炎鏈球菌呼吸道感染的現狀、青霉素折點的調整、氟喹諾酮耐藥特點、生物膜耐藥機制及治療等方面進行闡述。

1 肺炎鏈球菌呼吸道感染的現狀

肺炎鏈球菌是呼吸道感染的重要病原體，至今仍然是社區獲得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)的首要病原體［1，2］，也是輕中度慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)急性加重(AECOPD)的重要病原體之一，如國外研究顯示引起AECOPD的病原體中有10%～15%為肺炎鏈球菌，僅僅次于流感嗜血桿菌(20%～30%)和鼻病毒(20% ～25%)［3］;但重度 AECOPD的主要病原體為銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等，肺炎鏈球菌的比率則很低(5%)［1］。此外，肺炎鏈球菌在醫療機構相關性肺炎(health care-associated pneumonia，HCAP)的致病菌中也占有一定的比例［4］。2011年中國CHINET細菌耐藥性監測的結果顯示革蘭陽性菌占28.5%(16872/59287)，其中肺炎鏈球菌檢出率為 6.66%(1124/16872)［5］;我科 2010 ～ 2012年開展肺炎鏈球菌耐藥性變遷研究，在分離的147株肺炎鏈球菌中，呼吸道來源的菌株占93.2%。Cilloniz等［2］觀察門診CAP患者的治療效果發現，治療失敗或需要重新收住院的情況非常少;其中肺炎鏈球菌肺炎常見的肺部并發癥有胸腔積液、膿胸及多肺葉浸潤，這些患者重癥監護病房(ICU)入住率、休克發生率較高，臨床癥狀較重，但并未導致病死率增高，甚至對抗菌藥物的耐藥率較無并發癥患者分離的肺炎鏈球菌還要低［6］，說明還有很多問題需要進一步探討。總之，肺炎鏈球菌在呼吸道感染，尤其是CAP中仍然占有重要地位。

2 肺炎鏈球菌臨床株青霉素折點的調整及對流行病學的影響

以前，美國臨床與實驗室標準化委員會(Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI)根據最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentration，MIC)值判定肺炎鏈球菌對青霉素敏感性的標準為:敏感(S)≤0.06 μg/ml，中介(I)0.12 ～ 1 μg/ml，耐藥(R)≥2μg/ml。2008年1月CLSI將青霉素(非口服)對肺炎鏈球菌的折點進行了調整，非腦膜炎分離株的敏感折點從≤0.06μg/ml調整為≤2μg/ml，耐藥(R)調整為≥8μg/ml;腦膜炎分離株敏感的折點仍然為≤0.06μg/m l，但耐藥折點從≥2μg/m l調整為≥0.12 μg/ml［7］。可以看出，對非腦膜炎分離株的敏感折點放寬松，而對腦膜炎分離株的耐藥折點收嚴格。

肺炎鏈球菌對青霉素敏感性折點修改的理論基礎主要為:①微生物學依據，包括青霉素對肺炎鏈球菌的MIC分布、藥物耐藥機制、同類藥物的交叉耐藥及不同檢測方法的關聯;SENTRY細菌耐藥監測網的數據顯示，如果按照敏感折點≤0.06μg/ml判讀，只有68%的菌株對青霉素敏感，而按照MIC≤2 μg/m l的敏感新折點判讀，高達93%的菌株對青霉素敏感，與其他β-類酰胺類的敏感率相當［8］。②藥物代謝動力學/藥效學依據，包括藥物在血中的代謝、蛋白結合率及體外或動物模型藥物殺菌作用的相關信息;青霉素是時間依賴性殺菌藥物，2MU q4h或4MU q6h靜脈給藥方法均支持非腦膜炎分離株以青霉素MIC≤2μg/m l為敏感折點;由于青霉素相對很難滲透至腦脊液，故血液等其他體液中青霉素需要達到較高的濃度才能使其通過血腦屏障進入腦脊液而達到殺菌效果的濃度，所以將腦膜炎分離株對青霉素的耐藥折點調整為≥0.12μg/ml。③臨床數據，包括使用劑量、頻率及依據MIC的臨床效果評估;在研究導致青霉素單藥治療失敗的折點時，發現用青霉素單藥治療(每日劑量≥10 MU)MIC為2～8μg/ml的患者未見病死率升高［8］。因此，綜合以上三方面的數據，將非腦膜炎分離株敏感的折點調整為≤2μg/ml，腦膜炎分離株耐藥折點調整為≥0.12μg/ml。青霉素敏感折點調整的目的是希望縮小肺炎鏈球菌對青霉素的敏感率與青霉素治療效果之間的差距。

青霉素折點調整前，2005年CHINET細菌耐藥監測示肺炎鏈球菌對青霉素的不敏感率為61%［9］。折點改變后，2011年CHINET肺炎鏈球菌耐藥監測顯示兒童分離株對青霉素敏感率為73.6%，成人分離株青霉素敏感率高達93.1%［5］;2005～2010年中國12家教學醫院分離的1031株肺炎鏈球菌，2010年分離株青霉素耐藥率最高，僅為6%［10］;臺灣及國外的研究也顯示肺炎鏈球菌非腦膜炎分離株的青霉素耐藥率明顯下降［11～13］，但腦膜炎分離株的青霉素耐藥率有所升高［12，13］。因此，青霉素折點調整后，肺炎鏈球菌非腦膜炎分離株對青霉素的敏感率明顯升高，可以指導臨床治療用藥。

3 肺炎鏈球菌對氟喹諾酮類耐藥特點

喹諾酮類是由化學合成的一類抗菌藥物，可以通過人工改造而改變其抗菌譜及抗菌活性。氟喹諾酮類具有抗菌譜廣、抗菌活性強、血藥濃度高等特點，從而廣泛應用于臨床。近年來隨著臨床應用的增多，耐藥株開始出現，2011年CHINET肺炎鏈球菌耐藥監測結果顯示左氧氟沙星的耐藥率＜2%，莫西沙星耐藥率＜1%［5］;在北美，左氧氟沙星的耐藥率為1%左右，莫西沙星的耐藥率則在0.1%左右［14］。雖然目前氟喹諾酮類的耐藥率較低，仍不能對此放松警惕。肺炎鏈球菌對氟喹諾酮類的耐藥機制主要為DNA解旋酶和DNA拓撲異構酶IV突變，細菌編碼的外排泵蛋白也會導致低水平耐藥［15］。此外，患者的基礎疾病及應用抗生素情況也與肺炎鏈球菌對氟喹諾酮類耐藥密切相關，有研究證實COPD及高齡是肺炎鏈球菌對氟喹諾酮類耐藥的危險因素［16］，長期使用皮質類固醇，醫療機構相關性感染及發病前3月內用過喹諾酮類也與肺炎鏈球菌對氟喹諾酮類的耐藥有關［17］。也有研究發現低劑量氟喹諾酮類的使用可能會增加氟喹諾酮類耐藥的風險［18］。因此，在著眼于控制感染的同時，也應考慮氟喹諾酮類防細菌耐藥突變的能力。1999年Zhao和Drlica提出了防突變濃度(mutant prevention concentration，MPC)的概念;MPC是指抑制第一步或下一步耐藥突變株生長所需的最低抗菌藥物濃度，當藥物濃度高于MPC時，病原菌必須同時發生2次或更多次耐藥突變才能生長，因此MPC代表一個嚴格限制耐藥突變株選擇的抗菌藥物濃度閾值;抗菌藥物對耐藥突變菌株的選擇能力主要取決于MPC與MIC間的濃度差范圍，即耐藥突變選擇窗(mutant selection window，MSW)和感染部位的抗菌藥物濃度，只有抗菌藥物濃度在病原菌的MSW之內時，耐藥突變株才會被選擇性富集擴增;不過可以通過聯合其他抗菌藥物或改變藥物劑量來縮小MSW，從而防止突變的發生［19］。ATS/IDSA 在CAP、HAP等診療指南中推薦左氧氟沙星給藥方法為 750mg qd［4，20］;而國內一項研究對臨床分離的 25株肺炎鏈球菌進行MPC測定并結合藥動學參數，認為莫西沙星400 mg qd、左氧氟沙星500 mg qd的給藥方案有希望防止肺炎鏈球菌突變的發生［21］。劉又寧等在合理應用喹諾酮類抗茵藥物治療下呼吸道感染專家共識中強調，我國喹諾酮類抗菌藥物不規范使用的現象較突出，且對新的用藥劑型和給藥方案尚缺乏循證醫學證據，我國目前仍在沿用傳統的用藥劑量和給藥方案，如左氧氟沙星的用量仍多為400 mg qd［22］。這些都提示，結合氟喹諾酮類的耐藥機制及我國目前的用藥現狀，推進氟喹諾酮類抗菌藥物的規范化使用對控制耐藥有重要作用。

4 生物膜的耐藥機制

生物膜是微生物形成的固著狀態的生物群落，其重要性在于生物膜內細菌對抗菌藥物敏感性降低及具有逃避宿主免疫防御的能力;與遺傳因素導致的細菌耐藥不同，生物膜內細菌耐藥具有可逆性與不穩定性的特點。近年對肺炎鏈球菌生物膜的研究顯示肺炎鏈球菌可以在體內外形成生物膜［23］，因此生物膜形成也與肺炎鏈球菌對抗菌藥物耐藥密切相關。生物膜對抗菌藥物耐受的可能機制有:抗菌藥物不容易滲透到生物膜內;生長速度減慢;異質性，即生物膜內細菌生長速度、營養、信號分子等都不同于浮游細菌;密度感知系統(quorum sensing，QS);生物膜表型等［24］;此外，細菌不同的代謝活性、成倍增加的細菌數量也不同程度引起生物膜內細菌對抗菌藥物耐受;生物膜還可能會導致細菌突變水平的增加，從而影響耐藥［25］。目前有關抗菌藥物對肺炎鏈球菌生物膜活性的研究很少，最近有研究報道高于MIC的阿莫西林、紅霉素和左氧氟沙星對生物膜內細菌的活性弱于浮游細菌［26］。也有研究認為通過早期應用有效抗菌藥物可以阻止生物膜的形成，最有希望的治療方法是用酶溶解生物膜基質及干擾信號傳導而增加抗菌藥物的敏感性［25］。盡管有關肺炎鏈球菌生物膜的研究及生物膜相關的感染取得一定的進展，許多生物膜形成的分子機制及細胞外基質的形成與降解仍是將來研究的重點。

5 治療

由于青霉素(靜脈給藥)折點的調整，肺炎鏈球菌非腦膜炎株對青霉素的敏感性明顯增高，因此青霉素仍然是治療肺炎鏈球菌感染(腦膜炎除外)的優先選擇［11］，我國指南建議治療肺炎鏈球菌引起的CAP時，需提高青霉素劑量，建議240萬單位靜脈注射，1次/4～6 h，若肺炎鏈球菌為高水平耐藥或存在耐藥高危因素，建議使用頭孢曲松、頭孢噻肟或呼吸喹諾酮類［27］;BTS(應該胸科協會)指南建議肺炎鏈球菌肺炎的治療首選青霉素G靜脈用藥，劑量為1.2 g，4次/日，或口服阿莫西林500 mg至1 g，3次/日［28］。IDSA/ATS指南建議應用青霉素 G 600～1000萬 U/d;或高劑量阿莫西林1 g，3次/日;或阿莫西林/克拉維酸2 g，2次/日。我國肺炎鏈球菌對大環內酯類的耐藥率居高不下［5］，在懷疑為肺炎鏈球菌所致CAP時不宜單獨應用大環內酯類［27］;但美國IDSA/ATS發表的CAP指南中建議既往體健、無肺炎鏈球菌耐藥危險因素的CAP推薦使用大環內酯類抗菌藥物［20］，可見國內外指南對大環內酯類在CAP中的使用存有差異，可能主要因國內外肺炎鏈球菌對大環內酯類的耐藥率不同。氟喹諾酮類因為對肺炎鏈球菌有較強的活性及抗菌譜廣，也是CAP的主要抗菌藥物之一，尤其是肺炎鏈球菌引起的中重度感染。IDSA/ATS指南中也建議對于有合并癥、免疫功能受損、接受免疫抑制劑治療、3個月內接受過其他抗菌藥物治療或存在其他多藥耐藥肺炎鏈球菌感染危險因素的門診CAP患者以及不需要入住ICU的普通CAP住院患者，推薦左氧氟沙星、吉米沙星和莫西沙星等呼吸喹諾酮類藥物作為一線治療藥物;而對青霉素耐藥的肺炎鏈球菌肺炎，若頭孢曲松、頭孢噻肟或呼吸喹諾酮類治療效果欠佳，可用萬古霉素或利奈唑胺替代治療［20］。當然，選擇用藥時還要考慮當地流行病學特點及臨床資料。

6 總結

近幾年有關肺炎鏈球菌研究的進展主要是青霉素折點的改變及生物膜概念對肺炎鏈球菌耐藥機制的影響，對肺炎鏈球菌有了一個新的認識。希望能夠引領臨床醫生重新理解青霉素與肺炎鏈球菌的關系，氟喹諾酮類正確使用的重要性，以及關注生物膜對肺炎鏈球菌耐藥的影響。

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