艱難梭菌在兒童腸道定植和感染的研究進展?

苗瑞雪，汪志凌，周 偉，朱 渝，溫 楊，鄧建軍 綜述，萬朝敏△ 審校

(四川大學華西第二醫院:1.兒科；2.出生缺陷與相關婦兒疾病教育部重點實驗室；3.檢驗科，成都 610041)

艱難梭菌(clostridium difficile,CD)是含芽孢的革蘭陽性厭氧桿菌，是抗生素相關性腹瀉及醫源性感染常見的病原菌之一。人類腸道固有菌群對CD有抵抗作用，在抗生素等因素作用下腸道菌群發生紊亂，CD得以在腸道生長、繁殖、致病。CD感染的發生與宿主的免疫狀態、腸道菌群穩態及細菌的毒力因素密切相關。該菌侵犯機體腸道后，可表現為無癥狀定植和不同程度的感染。定植在整個人群中的發生率不同，兒童，尤其2歲以下的嬰幼兒定植率高，這可能與尚不成熟的腸道功能及不穩定的腸道菌群有關。盡管兒童定植率較高，但嚴重感染如偽膜性腸炎、中毒性巨結腸并不多見。兒童處于生長發育不斷完善的階段，其消化道功能及腸道菌群尚處于不穩定狀態，故CD感染、定植的流行病學特點及影響因素可能與成人不盡相同。本文對CD在兒童腸道的定植、感染進行綜述。

1 CD概況

CD是一種嚴格厭氧含有芽孢的革蘭陽性桿菌，有孢子及繁殖體兩種形式，較多存在醫療衛生機構、托兒所等場所，也可存在于土壤等自然環境。1935年CD首次在新生兒糞便中被檢出，但因少有報道其致病性而未引起廣泛關注，直到1977年發現其能夠引起偽膜性腸炎才作為病原菌被重視[1]。本世紀初，CD的高毒力菌株BI/NAP1/027在北美及歐洲國家的暴發流行導致疾病的復發率及病死率明顯增加，從而引起人們高度重視，相關研究亦逐漸增加。

CD以孢子的形式通過糞-口途徑進行傳播。孢子具有較強的耐受性，可以抵抗高熱、酸性、抗生素等，能夠在污染區域內長時間生存，因此給治療、清除及預防帶來了極大挑戰。

CD侵犯宿主后呈現不同形式，其中無任何臨床表現的患者目前國內外描述比較模糊，而最常見的兩種表述方式是定植和無癥狀攜帶，本文采用CD定植(clostridium difficile colonization,CDC)描述該部分群體。有臨床癥狀者稱為CD感染(clostridium difficile infection,CDI)，輕者僅表現為輕微腹瀉，嚴重者可以出現重度腹瀉、偽膜性腸炎、中毒性巨結腸，部分可伴有發熱、血便、膿毒癥等表現。定植和感染是CD作用于宿主的兩種表現形式，目前認為當機體不能產生充分的免疫反應時將導致CDI，反之，則呈現為CDC狀態[2-3]。

2 流行病學

近年來，全球CD的感染率及檢出率明顯升高，主要與以下3個方面有關：(1) 抗生素的廣泛使用，腸道屏障遭到破壞，CD侵犯增加；(2)檢測水平的不斷提高，檢測手段的靈敏度和特異度增加；(3)高毒力菌株所致CD的暴發流行。隨著CD的暴發流行，成人嚴重病例的報道相應增多，而兒童CDI的發病率雖然有所增高，但疾病的嚴重程度并沒有明顯改變[4]，這可能與感染菌株的類型及兒童的腸上皮細胞缺乏相應受體有關。在成人，高毒力菌株的感染率高達50.0%[5]，而兒童僅為19.4%[6]。

盡管兒童CDI的嚴重程度及高毒力菌株的感染率不及成人，但該群體有其自身特點。兒童，尤其是2歲以下的嬰幼兒有較高的定植率，隨著年齡的增長定植率逐漸下降[7]。HUNG等[3]總結1984-2014年病例數大于200例的相關研究，結果顯示：成年住院患者的定植率為2.1%～23.2%,而新生兒及嬰幼兒的定植率可高達44.0%[8]。兒童較高的定植率可能與腸上皮細胞缺乏相應受體有關。目前我國兒童CDC、CDI的流行病學資料較少，其現狀需要全國范圍的流行病學的監測資料來總結。

3 CDC、CDI機制

當人們接觸到被污染的環境，孢子能夠抵抗胃酸的作用進入腸道并停留在回腸，如腸道菌群在抗生素使用、輔食添加等因素的影響下出現紊亂，CD得以定植。正常的腸道菌群對CD有定植抵抗[11]，宿主腸道微生態環境的破壞是CDC、CDI的首要條件，腸道正常微生態環境被破壞后，主要通過以下兩個方面影響CD的定植、感染：(1)改變膽汁酸的代謝來影響孢子的萌發及繁殖體的生長[9]。初級膽汁酸在回腸及結腸細菌的作用下轉變為次級膽汁酸，次級膽汁酸對CD有毒性作用，所以在腸道菌群及屏障功能完好的情況下CD不能順利地在腸道定植。如宿主暴露于抗生素使用等危險因素時，腸道菌群的多樣性及數量均有所下降，對初級膽汁酸的代謝能力減弱，導致腸道內蓄積大量的初級膽汁酸，進而促進了孢子的萌發；同時，次級膽汁酸生成的減少使得其對CD的毒性作用減弱，有利于CD的孢子萌發和生長繁殖。(2)競爭營養物質。正常的腸道菌群能夠和外來致病菌競爭腸道提供的營養物質，腸道微生態遭到破壞有利于CD獲取營養及生長。毒力菌株及非毒力菌株均能夠在腸道內定植[10]，見圖1。

CD主要產生毒素A(TcdA)和毒素B(TcdB)，均為葡萄糖基轉移酶，分別由位于致病決定區域(PaLoc)內的TcdA和TcdB基因編碼。因其毒力基因有較高的相似度[11-12]，兩毒素生物化學活動相似，均有腸毒性及細胞毒性，在致病機制中具有協同作用。目前認為TcdB是主要的致病因素。Rho家族是真核細胞肌動蛋白骨架的調節子[13]，當產毒菌株定植在腸道后，毒素與腸上皮細胞上的相應受體結合通過內吞作用進入細胞質，作用于腸黏膜上皮細胞RhoGTPas(Rho家族鳥苷三磷酸酶),糖基化修飾RhoA、Rac、Cdc42等蛋白使其失活，細胞內信號通路發生改變[14]。導致腸上皮細胞肌動蛋白骨架及細胞間的緊密連接遭到破壞從而引起細胞凋亡。另外，毒素通過抑制Rho蛋白改變腸上皮層的通透性引起分泌性腹瀉并刺激腸上皮細胞和大量炎性細胞表達趨化因子及細胞炎性因子產生炎性反應[15-16]，腸道內中性粒細胞浸潤，加重腸道組織損傷，這是形成偽膜性腸炎的重要環節[17]。除上述固有免疫反應外，毒素還能刺激機體發生特異性免疫反應，產生持久免疫記憶的抗毒素抗體，強大的抗體反應對CD相關疾病的發生有保護作用[18]。有研究表明低抗體濃度患者更易表現為活動性感染且有較高復發率[19]。

CD還可以表達另一種更強的毒素-二元毒素(clostridium difficile binary toxin,CDT)，可以增加TcdA和TcdB的毒性作用[20]，但該毒素具體的發病機制目前尚不清楚。

4 CDC、CDI的危險因素

疾病的發生及其嚴重程度主要取決于宿主的免疫狀態和病原體的毒力因素。下面主要對CDC的影響因素進行闡述。

目前CDC公認的危險因素是抗生素使用。所有抗生素均與CD相關性疾病的發生有關，其中克林霉素、頭孢菌素及喹諾酮類藥物被認為具有更高的風險[21]。抗生素使用可能破壞腸道的微生態屏障，促使CD在腸道內定植。在不同的研究中，設定的抗生素使用距發病的觀察時間不盡相同，最早可追溯至發病前6個月。令人感興趣的一項關于新生兒及嬰幼兒定植研究中發現，母親孕期使用抗生素是嬰幼兒CDC的獨立危險因素，推測可能是由于母體內的抗生素通過臍血進入胎兒體內，從而影響胎兒甚至出生后嬰幼兒期的腸道功能及菌群形成發揮作用。該研究提示：在研究兒童尤其是嬰幼兒高定植率的機制時，應緊密聯結母孕狀態。近期住院史也被認為是CDC的危險因素[22]。CDI患者住院期間排泄的孢子能夠廣泛污染周圍的環境，不易被酒精消毒劑及清潔劑類的洗手液所清除而長期存在[23]，所以醫療機構是傳播CD的重要場所，長期接觸醫療機構可增加與病原菌的接觸，增加了定植的概率。

兒童輔食的添加是影響CDC的危險因素。新生兒出生前腸道是無菌的，在生產過程、進食等因素的影響下新生兒腸道逐漸出現菌群，隨著腸道功能、飲食及營養不斷變化，菌群的數量及成分也不斷發生變化，2歲基本趨于穩定[24]。輔食添加階段是嬰幼兒食物成分過渡時期，也是影響腸道菌群變化的重要時期，腸道菌群成分及數量的改變可能對CDC產生影響。母乳喂養與嬰幼兒CDC的關系目前存在爭議，有研究顯示，母乳喂養較非母乳喂養CDC率更低[4]，但另一些研究認為斷乳以后嬰幼兒腸道菌群多樣性增加，同時CD檢出率也增加[25]。

此外，高齡、化療藥物使用、糖皮質激素使用、腎功能不全及嚴重疾病也被認為是CDC、CDI的重要危險因素，這些因素可能通過影響機體的免疫狀態而起作用[5,26]。

5 治療和預防

CD相關性疾病的治療措施根據CD在體內的狀態及感染的嚴重程度而定。停用抗生素是首要且關鍵的措施[27]。對于CDC群體，目前比較統一的認識是不需要介入治療也無需預防性用藥；在兒童，對于輕-中度腹瀉患者，一般給予口服甲硝唑；對于重癥如嚴重腹瀉、偽膜性腸炎、中毒性巨結腸等患者及甲硝唑治療無效的輕-中度患者，萬古霉素為首選藥物；對于首次復發的患者建議按照初次治療的方案進行治療，而再次復發的患者，則需要改變用藥模式，應該以“倒金字塔”的模式給予萬古霉素治療[28]。即使采用規范化治療，仍有約20%的患者存在多次復發或出現難治性感染，這部分患者給整個疾病的控制帶來較大的難題，針對這部分患者，目前推薦的治療方案是糞便菌群移植(fecal microbiota transplantation,FMT)，它是將健康人群糞便中的功能菌群通過胃管或灌腸的方法移植到患者的胃腸道內，從而重建新的腸道菌群，恢復腸道功能[29]。研究表明，FMT的治愈率高達95%，是一項有發展前途的治療方式，推薦用于多次復發或難治性病例中[30]。我國目前開展兒童FMT的醫療機構還比較少，需要逐步努力建立菌群庫、進行臨床試驗及方法推廣，以達到與國際接軌。

CDC患者無臨床癥狀，但因其攜帶CD并排泄孢子，是一個龐大的不可忽視的潛在傳染源。預防CD水平傳播的防控措施包括：對CDI患者進行隔離醫護人員在接觸不同的患者應該佩戴手套避免作為中間人員進行傳播；嚴格遵從手衛生管理制度；常規酒精消毒液并不能有效清除病原菌，宜采用皂液和流動水洗手。

目前，CDC如何進展為感染的機制還不是很清楚，兒童期的定植、感染如何影響日后成人的發病情況及嚴重程度仍是個值得探索的領域。CDC雖然不呈現臨床癥狀，但作為龐大的細菌儲存源應當引起重視。