新型冠狀病毒肺炎相關性肺曲霉病的發病機制及其診治研究進展

蘇李，陳國忠

武漢大學人民醫院呼吸與危重癥醫學科，武漢 430060

2020 年，新發現的嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）引發的疫情席卷了全世界，SARS-CoV-2 能通過自身刺突蛋白結合血管緊張素轉化酶2（ACE2）進入細胞［1］。ACE2廣泛存在于人體肺臟、心臟和腎臟等重要臟器中，因此SARS-CoV-2可以攻擊各個臟器，使其功能受到損傷。新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）以肺部炎癥為主，同時肺部淋巴結和肺泡等部位也存在廣泛炎癥。氣道物理防御屏障因炎癥損傷被破壞后，更容易遭受曲霉菌感染，從而引起侵襲性肺曲霉病（IFA）。新型冠狀病毒肺炎相關性肺曲霉病（CAPA）是患者感染了COVID-19之后新發的IFA，其病原體主要是煙曲霉菌，其次為黃曲霉菌、白念球菌、假絲酵母菌和毛霉菌［2-3］。CAPA的發病率在重癥COVID-19 患者中為1%～35%［4-5］。一項納入了108 例接受機械通氣治療COVID-19 患者的前瞻性隊列研究顯示，合并與未合并曲霉病的COVID-19 患者病死率分別為44%、19%［6］。因此，COVID-19 患者合并肺曲霉菌感染之后病死率會明顯上升。本文就CAPA 的發病機制及其診斷、治療進展作一綜述，為臨床上合理預防、盡早診斷和早期治療CAPA提供依據。

1 CAPA的發病機制

1.1 直接損傷機制 SARS-CoV-2的刺突蛋白可與人體細胞表面的ACE2 受體蛋白結合進入細胞內，而人體細胞中跨膜絲氨酸蛋白酶（TMPRSS2）則可以加速這一過程［7］。SARS-CoV-2 可以進入氣道上皮、2 型肺泡上皮、血管內皮細胞和肺巨噬細胞，使上皮連接斷裂、上皮纖毛清除功能受損、細胞功能喪失，導致氣道對曲霉菌防御的天然屏障被破壞，從而使COVID-19患者更容易繼發曲霉菌感染［8］。

1.2 免疫損傷機制 SARS-CoV-2 感染早期，人體的炎癥因子和趨化因子水平會逐漸升高，如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素6（IL-6）、IL-10、IL-1b等。當這些炎癥因子處于適當水平時有利于人體清除病毒感染，但當其水平過高時，引發的細胞因子風暴會傷害人體器官，同時降低人體免疫力。IL-10在調節細胞免疫反應中起關鍵作用，并參與各種炎癥反應，可以引起吞噬細胞聚集，從而限制曲霉菌對局部組織的破壞；然而當IL-10 過度表達時，會導致患者自身免疫能力下降，從而對曲霉易感，形成IFA［9］。

2 CAPA的診斷現狀

2.1 CAPA 的診斷標準 根據2020 年ECMM/ISHAM發布的CAPA臨床共識［2］，將CAPA分為3類，即確診的CAPA、可能的CAPA 和擬診的CAPA。確診的CAPA 應至少滿足下列2 條中的1 條：①組織病理學或直接顯微鏡檢測發現真菌菌絲，顯示真菌侵襲性生長并伴隨組織損傷；②通過培養、顯微鏡、組織學或聚合酶鏈反應（PCR）等檢測技術，從肺部的無菌標本或活檢標本中發現曲霉菌。可能的CAPA患者至少滿足下列4條中的1條：①支氣管肺泡灌洗液（BALF）顯微鏡鏡檢出真菌成分；②BALF 曲霉菌培養或PCR 檢測陽性；③血清半乳甘露聚糖（GM）指數>0.5，血清GM 側向流動分析指標（LFA）>0.5；④BALF 中GM 指數≥1.0 或BALF 中GM 側向流動分析指標≥1.0。擬診的CAPA 至少滿足下列5 條中的1條：①除BALF 以外的樣本中顯微鏡檢測到真菌成分；②除BALF 以外的樣本中曲霉菌培養陽性；③除BALF 以外的樣本中單次GM 指數>4.5；④除BALF以外的樣本中GM 指數陽性兩次或兩次以上；⑤除BALF以外的樣本GM 指數>1.2加上另一種除BALF以外的樣本真菌學檢測陽性（PCR或LFA）。

2.2 CAPA的診斷方法

2.2.1 傳統的真菌學診斷方法 診斷CAPA 的金標準是肺部組織活檢，或無菌部位樣本的培養，或組織病理學檢查［10］。但大多數合并肺曲霉菌感染的COVID-19 患者病情嚴重，需要有創呼吸機支持，并且血流動力學不穩定，因此侵入性獲取下呼吸道標本的檢測方法并不是首選。

CAPA 的診斷一般應用經典的真菌學檢測方法。痰是臨床上一種容易獲得的標本，但是痰培養曲霉菌陽性并不一定表示感染，也可能是曲霉菌定植，因此COVID-19 痰培養陽性應該結合臨床資料進一步核實。GM 試驗診斷中性粒細胞減少的IFA患者的敏感度為70%，然而在非中性粒細胞減少的IFA 患者中，GM 試驗的敏感度約為25%，同時抗真菌藥物的使用也會降低GM 試驗的敏感度［11］。（1-3）-β-D-葡聚糖（BDG）是真菌細胞壁的一種成分，可以在肺念珠菌病和肺孢子菌肺炎患者體液中檢測到，因此不是IFA 的特異性標志物。當沒有確診IFA時，血液中BDG 陽性沒有太大臨床意義。分子生物學方法，如曲霉菌PCR 和PCR-酶聯免疫吸附試驗（PCR-ELISA），也可用于IFA 的診斷，BALF 曲霉菌PCR 診斷IFA 的敏感度能達到56%［12］，而血清樣本的敏感度只有11%［13］。分子生物學方法可以檢測曲霉菌耐藥基因，所以更多用來判斷患者感染的曲霉菌是否具有耐藥性。

氣管抽吸物（TA）和BALF 可用于PCR、GM 或培養診斷IFA［14-17］。由于TA 來自上呼吸道，因此TA 的相關試驗為陽性，則跟痰培養一樣需要結合患者的其他臨床資料共同分析。BALF 來自于下呼吸道，其GM 試驗、PCR 和細菌培養的陽性率比血清更高，診斷效果更好。支氣管鏡檢仍然是CAPA 診斷的基礎，可以直接觀察氣道有沒有侵襲性病變，從而診斷IFA。不過在第一波COVID-19 流行期間，支氣管鏡檢和支氣管肺泡灌洗被認為會使COVID-19 患者呼吸道產生病毒性氣溶膠，從而增加工作人員感染COVID-19的風險［14］。但在后續研究中發現，按照世界衛生組織要求的標準流程、團隊配合以及安全防護措施的采用，可以成功避免這一風險。

非定向支氣管灌洗（NBL）是一種新技術，獲取樣本多來自于下呼吸道，且產生病毒性氣溶膠的風險較小［16］。因此，2020 的CAPA 共識將以NBL 為樣本進行GM試驗作為CAPA的診斷標準，不過其檢測的準確性還需要更多研究證明，但也不失為對CAPA診斷方法的一次強有力的補充。

其他較新的診斷方法還有曲霉菌定量PCR 或GM 側向血流試驗等，這些化驗方法操作簡單，不需要傳統PCR 的復雜實驗室設備，一個小時內就能得出結果，避免了傳統轉基因檢測需要花費大量時間［12］。

2.2.2 影像學診斷方法 影像學檢查是CAPA 診斷不可或缺的重要證據，胸部X 線片難以區分IFA和其他疾病，而早期胸部CT 是發現或提示IFA 的首選影像學方法。在中性粒細胞減少的IFA 患者中，典型的影像表現為周圍有磨玻璃樣浸潤的肺結節，稱為“暈征”，這是因為曲霉菌累及血管區域并導致出血，在此基礎上出現壞死液化，就會產生“空氣新月征”［18］。大約30%的非中性粒細胞減少的IFA 患者會出現胸膜附近的孤立性結節。非特異性浸潤和實變是IFA 最常見的影像學表現，這些病變可能與COVID-19的嚴重病變重合，因此需要結合其他臨床資料和檢查來進一步確診［2-14］。

3 CAPA的治療

CAPA的治療包括兩個方面，一是針對COVID-19的治療，主要為免疫調節劑、抗病毒治療以及支持對癥治療，二是抗真菌治療。

3.1 免疫調節劑 免疫調節劑的抗炎特性可以減輕重癥COVID-19 患者體內高水平炎癥因子的有害作用，同時對于患者全身的細胞因子風暴也具有調控作用［19］。就COVID-19患者的免疫過程而言，在疾病早期需要免疫刺激劑來增強免疫功能，從而抑制疾病發展，而疾病后期則需要免疫抑制劑控制細胞因子風暴帶來的器官損傷。重癥監護室（ICU）中的重癥COVID-19患者更多的還是使用免疫抑制劑，如地塞米松、甲基強的松龍、潑尼松龍、氫化可的松和托珠單抗等［20］。盡管使用免疫抑制劑可以降低接受有創呼吸機輔助通氣和吸氧治療的COVID-19 患者的28 d 病死率，但對于病情較輕的患者來說弊大于利，且這些藥物可以抑制患者自身的免疫系統，從而增加患者對侵襲性真菌感染的易感性［21］。因此，COVID-19 患者使用免疫調節劑要全面評估患者的基礎狀況，如病變嚴重程度、免疫功能及合并癥等。

3.2 抗病毒治療 目前較為一致的意見是，應該在COVID-19 患者病程早期使用具有潛在抗病毒作用的藥物，特別是對于具有重癥高危因素及有重癥傾向的患者，臨床建議利巴韋林和α-干擾素或洛匹那韋/利托那韋聯合應用，不推薦使用羥氯喹或聯合使用阿奇霉素，不推薦三種以上的抗病毒藥物聯用，且當出現不可耐受的不良反應時應盡早停止使用相關藥物［1］。瑞德西韋是一種腺苷類似物的前體藥物，被證明能抑制病毒依賴性RNA 的核糖核酸聚合酶。一項針對服用抗病毒藥物的COVID-19 成年患者的雙盲隨機對照試驗結果顯示，瑞德西韋將患者中位恢復時間明顯縮短至11 d，而安慰劑組為15 d，但是應用瑞德西韋時可能出現惡心、嘔吐、肝功能損傷、低血壓和呼吸衰竭等不良反應［22］。最近的一項研究發現，多聚ADP-核糖聚合酶1 抑制劑美富派利布（CVL218）在體外可以阻斷SARS-CoV-2 復制，且沒有明顯的不良反應［23］。與瑞德西韋相比，在病毒感染的早期應用美富派利布效果更好，且具有更少的不良反應。聯合用藥可以提高藥物療效和減少不良反應，如瑞德西韋加巴利替尼。而基于計算機理論分析提出的西羅莫司與放線霉素聯用、巰基嘌呤與褪黑素聯用、托瑞米芬與大黃素聯用，以上聯合抗病毒用藥方案正在進行相應的實驗研究，相信在不遠的將來能成為治療COVID-19的新選擇［24］。

3.3 抗真菌治療 給予COVID-19 患者預防性抗真菌藥物是具有一定積極作用的。一項來自美國福斯特市的研究顯示，給ICU 中沒有確診的CAPA 患者預防性霧化吸入兩性霉素B 脂質體12.5 mg 后，CAPA 發病率有所下降［25］。國外一項研究表明，一旦CAPA 患者抗真菌治療時間延遲，其病死率就會升高，提示CAPA 患者的抗真菌治療應該越早越好［26］。國際治療指南中推薦伏立康唑為治療IFA 的一線藥物，伏立康唑是治療IFA的基礎藥物，也是最常用的藥物，但也有缺點，如治療窗口狹窄、具有神經毒性和肝臟毒性、藥物濃度監測（TDM）在重癥CAPA患者難以實施等［27］。伏立康唑主要通過CYP2C19、CYP2C9和CYP3A4代謝，可與治療COVID-19的其他藥物發生復雜的相互作用，還可能增強其對患者心血管的毒性損傷［28］。當患者因COVID-19疾病本身損害或因治療COVID-19 藥物造成QT 間期延長時，應用伏立康唑會有進一步延長QT間期的風險。

相對而言，艾沙康唑有著更好的藥代動力學表現及更小的藥物相互作用，且不良反應更小，是很好的伏立康唑替代治療藥物［29］。棘球菌素對于曲霉菌的抑菌活性有限，因此不被作為治療IFA 的一線選擇；但其應用時患者具有很好的耐受性，藥物相互作用較小，且與其他抗真菌藥物具有協同作用，因此是聯合抗真菌藥物的極佳選擇［30］。在進行抗真菌治療的同時也要意識到真菌耐藥的問題，利用分子生物學方法可以快速檢測出曲霉菌的耐藥基因或者通過表型方法進行抗真菌藥敏試驗（AFST），都將為CAPA 患者的治療藥物選擇帶來極大的正面作用。在沒有進行AFST 條件的實驗室中，可以使用最新研究出的一種四孔三唑耐藥篩選板來進行快速篩選［31］。在三唑類藥物耐藥率>10%的地區，推薦使用伏立康唑聯合棘球菌素或者兩性霉素B 脂質體進行治療［32］。不過聯合使用兩性霉素B 時要注意檢測腎功能，一旦患者發生腎功能不全要停止使用，避免帶來不可逆轉的藥物性腎損傷。

目前，新的抗真菌藥物如Ibrexafungerp、Oloro?fimix 和Fosmanogepix 的臨床實驗正在進行。Ibrex?afungerp 在結構上與棘球菌素相似，能抑制真菌（1-3）-β-D-葡聚糖合成酶，對三唑類抗真菌藥物耐藥的曲霉菌具有抗菌活性，其與艾沙康唑連用表現出良好的協同作用。Olorofimix 和Fosmanogepix 則作用于不同的新靶點。這三種新的藥物具有更強的抗菌活性，更小的藥物相互作用以及不良反應，有望成為CAPA患者抗真菌藥物的首選方案。

綜上所述，有的診斷方法仍不能有效地區分CAPA 患者曲霉菌感染和定植，因此需要進一步研究新的標志物和檢測方法來進行判斷；同時要關注真菌的耐藥趨勢，根據患者耐藥情況來針對性用藥，以提高治療效果。