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一、肺孢子菌的前世今生1909年的Chagas和1910年的Carinii首先将所发现的肺孢子菌包囊描述为寄生虫，认为它与枯氏锥虫(Trypanosoma cruzi)有关。
1912年Delanoe夫妇研究了大鼠肺部的肺孢子菌感染并建立了动物模型，明确该虫种是一种新的病原体，将其命名为卡氏肺孢子虫（Pneumocystis carinii）。
1952年Vanek和Jirovec在营养不良儿童及新生儿的“浆细胞间质性肺炎”中发现肺孢子菌，确认它可以引起人类疾病。后来对其核糖体小亚基rRNA的核酸序列分析证实其属于真菌，更名为卡氏肺孢子菌。肺孢子菌的种属特异性非常明显，不同的哺乳动物感染有其特异的肺孢子菌，互相之间无交叉感染性。
2001年正式将感染人肺组织的命名为耶氏肺孢子菌（Pneumocystis jiroveci，PJ)；将感染大鼠的仍命名为卡氏肺孢子菌（Pneumocystis carinii)，而将人肺孢子菌感染引起的肺炎称为肺孢子菌肺炎（Pneumocystis Pneumonia，PCP)，这个命名仍然延续以往的名称，以保持人类肺孢子菌感染研究文献的一致性。
二、肺孢子菌的生命周期肺孢子菌在宿主体内有两种生存形态（图 1）：包囊和滋养体。包囊：细胞壁厚而硬，细胞浆包含多形性卵圆形囊内小体，可多达八个。滋养体：具有多形性，能进行阿米巴样活动，细胞壁薄软。
包囊是宿主间传播的主要形式，机体吸入包囊而感染，包囊进入宿主肺部后释放子孢子，继而进入阿米巴样滋养体期。滋养体为主要的致病形式，寄生于肺泡上皮细胞和肺泡间隔内，通过粘附I型肺泡上皮细胞感染宿主，激活特异的信号传导途径，使得肺孢子菌在体内持续增殖。
图1 耶氏肺孢子菌的生存形态：包囊和滋养体（引自Topley and Wilson’s Microbiology and Microbial Infections: Volume 4 Medical Mycology, 9th ed. New York: Arnold Publishing; 1998. p. 674.）
三、PCP的易感人群肺孢子菌是一种机会性致病真菌，经呼吸道吸入肺内，多为隐性感染，或定植于上呼吸道及下呼吸道中，当宿主免疫力降低时，可以引起严重的急性肺孢子菌肺炎（PCP）。
易感宿主包括：- 先天性T细胞或B细胞免疫缺陷患者；
- 曾接受免疫抑制疗法、化疗及长期系统使用糖皮质激素患者；
- HIV感染的患者；
- 营养不良的婴幼儿患者。
在这些人群中，既往呼吸道病毒感染、巨细胞病毒感染和既往肺部疾病可能导致肺孢子菌肺炎，症状通常在免疫重建过程中出现。HIV阴性、免疫缺陷的患者，肺孢子菌肺炎的患病风险约为5%～15%。
四、PCP的临床及影像表现肺孢子菌在肺泡中迅速繁殖及扩散，引起炎症反应，产生大量泡沫状嗜酸性渗出物。肺泡内渗出物由菌体、大量表面糖蛋白、来自肺部的蛋白样渗出物以及巨噬细胞和炎性细胞碎片组成；同时，多形核白细胞和淋巴细胞浸润肺泡间质。渗出物充满肺泡腔甚至呼吸细支气管、终末细支气管，阻碍了肺部的气体交换和弥散功能，患者一般表现为明显的低氧血症、呼吸困难、无痰性咳嗽，通常伴有发热。PCP影像学表现为双侧以肺门为中心的弥散性透过度降低，呈磨玻璃样改变，主要涉及肺泡和肺间质（图2）。
图2 PCP患者的肺部CT影像
五、PCP的微生物诊断1.形态学诊断呼吸道标本镜检可作为 PCP 诊断的金标准[1]，以BALF、诱导痰等标本染色镜检查见特征性包囊、滋养体为依据，其中BALF为首选标本。临床上，六胺银染色( gomort methenamine silver stain，GMS) 使用最广泛，其对包囊有特异性染色效果[2]，包囊壁染成灰黑色或深褐色，部分囊壁可见括号状结构，但不能识别滋养体和囊内小体。由于包囊与滋养体的比例一般为 1:10，故GMS 染色法容易漏检，敏感度低且费时。Giemsa 和 Wrights 法可使包囊内小体和滋养体呈淡蓝色，便于与其他真菌鉴别。
近年来建立的荧光染色法和Calcofluor White（荧光白）染色法，易于快速辨认包囊，操作简便可行。综上所述，传统染色方法虽然是诊断PCP的金标准，但其敏感性仍然较低（40%～70%），阴性染色结果还远远不足以排除PCP的诊断，可能会延迟PCP的诊断和治疗。
图3 PCP患者BALF六胺银染色，可见深褐色耶氏肺孢子菌包囊（引自https://wellcomecollection.org/works/mm8y2psq/images?id=skh8z6sz）
2.血清学检测①1，3-β-D-葡聚糖（G试验）：是诊断PCP的方法之一。检测的是PJ包囊细胞壁的主要组成部分，其特点是阴性预测值高。在非HIV感染的免疫抑制合并PCP患者中，G试验的阳性率为90%～100%，敏感度和特异度分别为94.8%和86.3%。Damiani等[3]认为下呼吸道标本PCR结合G试验可区分PCP和肺孢子菌定植，由于PCP发病时肺孢子菌处于快速有性繁殖扩增阶段，肺孢子菌定植时处于静止或低速无性繁殖阶段，这也是G试验结合定量PCR能区分PCP与肺孢子菌定植的理论基础。②主要表面糖蛋白( major surface glycoprotein，MSG)抗体：MSG是PJ细胞壁的重要成分。Daly等合成了3段覆盖Msg基因全长的重组表达片段用于检测患者体内MSG抗体，发现MSG抗体用于肺孢子菌检测具有重要意义[4]。然而，健康人也可能携带肺孢子菌导致抗体检测阳性，因此确定易感人群抗体的基线水平，观察其动态变化更有意义。③血乳酸脱氢酶（lactic dehydrogenase，LDH）：LDH升高有助于PCP的诊断，尤其对HIV患者。LDH在病情进展较快时显著升高，有效治疗后下降，可动态反映PCP患者肺部炎症反应及病变的严重程度，与患者氧合指数的下降呈正相关，但LDH无特异性，作为预测参数的作用有限。
其他一些血清学标志物，如S-腺苷甲硫氨酸（s-adenosylmethionine，SAM）、IL -8、Ⅱ型肺泡上皮细胞糖蛋白(krebs von den lungen - 6 antigen，KL-6) 均可辅助PCP的诊断。总体上，血清学的标志物缺乏令人满意的特异度，虽然具有一定的辅助诊断价值，但需结合其他检查加以鉴别。
3.PCR方法① 普通PCR引物设计大多为针对 18S rRNA、16SrRNA、5S rRNA、二氢叶酸合成酶基因、线粒体大亚基 rRNA 基因、MSG基因等进行设计，较常用的为线粒体大亚基 rRNA 基因，敏感度为99% ，特异度为91% ，但不能区分感染和定植。② 环介导恒温扩增法（loop - mediated isothermal amplification，LAMP)LAMP用于PCP的检测简便快速易行，扩增PJ核内核糖体小亚基18S rDNA，较普通PCR更灵敏更特异，且不与念珠菌、曲霉和隐球菌等其他真菌存在交叉反应。LAMP 法灵敏度和阳性预测价值达95.4% 和91.3%，可用于PCP的早期诊断[5]，尤其是对非AIDS患者，但同样不能区分感染和定植。③Real-time PCR（RT-PCR）RT-PCR克服了普通PCR和存在的不能定量和假阳性等缺点，可用于区分感染和定植。DNA拷贝数＜103拷贝/反应可作为PJ定植的阈值，敏感度和特异度达100% 和 80%。但由于PCR检测平台及宿主状态的差异，阈值的设定仍存在争议；另外，特异性引物的设计，使得PCR方法的诊断价值在识别混合感染方面有限，而这在免疫功能低下的PCP患者中很常见。
4.宏基因组二代测序技术（metagenomics next-generation sequencing, mNGS）从原始标本中提取总DNA或RNA（通常随后逆转录为DNA）、片段化、文库制备和深度测序，mNGS对病原学的检测具有无偏好测序的优点。对于免疫功能受损患者而言，肺部多种病原体混合感染的发生概率明显增高，利用mNGS技术对此类患者的呼吸道标本进行病原微生物的检测可明显提高诊断的敏感性（100%）、特异性（96.3%）和时效性。此外，血液和 BALF 样本的 mNGS 在检测PJ方面表现出良好的一致性。
六、治疗复方磺胺甲噁唑是磺胺甲噁唑和甲氧苄啶制成的复合片(SMZ-TMP)，目前仍然是临床预防和治疗PCP的一线药物。治疗PCP时磺胺甲噁唑(SMZ)推荐剂量为75～100 mg/kg，甲氧苄啶(TMP)的推荐剂量为15～20 mg/kg。目前我国临床常用的为复方新诺明，每片含活性成分为SMZ 400 mg和TMP 80 mg。有案例报告提示当患者用SMZ-TMP治疗失败或患者无法耐受SMZ-TMP时，卡泊芬净联合克林霉素作为PCP的挽救治疗方案获得成功[6]。
七、感控要求耶氏肺孢子菌在自然界中没有确定的贮藏所，有可能通过空气传播，但人与人之间的传播尚未得到证实。无症状携带者或受感染的免疫功能低下者在传播中的作用尚不清楚。有研究对耶氏肺孢子菌进行了基因分型，证明了病原体的相关性，支持医院获得感染的论点。使用核酸检测的方法可以在医院病室的空气样本中检测到肺孢子菌，对易感患者进行预防用药可能更有效。目前，仍缺乏基于大数据的肺孢子菌肺炎医院感染控制的建议。
参考文献：[1] Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, Steinbach WJ, Baddley JW, Verweij PE, Clancy CJ, Wingard JR, Lockhart SR, Groll AH et al: Revision and Update of the Consensus Definitions of Invasive Fungal Disease From the European Organization for Research and Treatment of Cancer and the Mycoses Study Group Education and Research Consortium. CLIN INFECT DIS 2020, 71(6):1367-1376.[2] 冯洁, 林金杏, 高诚: 卡氏肺孢子菌的生物学特性简述. 实验动物与比较医学 2018, 38(04):320-324.[3] Damiani C, Le Gal S, Goin N, Di Pizio P, Da CC, Virmaux M, Bach V, Stephan-Blanchard E, Nevez G, Totet A: Usefulness of (1,3) ss-D-glucan detection in bronchoalveolar lavage samples in Pneumocystis pneumonia and Pneumocystis pulmonary colonization. J MYCOL MED 2015, 25(1):36-43.[4] Daly KR, Koch J, Levin L, Walzer PD: Enzyme-linked immunosorbent assay and serologic responses to Pneumocystis jiroveci. EMERG INFECT DIS 2004, 10(5):848-854.[5] Kawano S, Maeda T, Suzuki T, Abe T, Mikita K, Hamakawa Y, Ono T, Sonehara W, Miyahira Y, Kawana A: Loop-mediated isothermal amplification with the Procedure for Ultra Rapid Extraction kit for the diagnosis of pneumocystis pneumonia. J INFECT CHEMOTHER 2015, 21(3):224-226.[6] Di-hong Y, Yuan X, Lu H, Zhou-ye S, Wei-hong G: Efficacy of caspofungin combined with clindamycin for Pneumocystis jirovecii pneumonia in a systemic lupus erythematosus patient: A case report and literature review. Respiratory Medicine Case Reports 2019, 26(C).
往期回顾： 第十二期（下） 探秘病原微生物专栏丨【医院篇】——感染性疾病的预防和控制(下)https://bbs.sific.com.cn/thread-261978-1-1.htm
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发表于 2023-9-5 10:44
