艰难梭菌感染:一种新的威胁

汪 玥，熊志刚，孙自镛

(华中科技大学同济医学院附属同济医院，湖北 武汉 430030)

艰难梭菌感染(clostridium difficile infection，CDI)和艰难梭菌相关性疾病(clostridium difficile associated disease，CDAD)是由产毒素性艰难梭菌感染引起的，以腹泻、结肠炎或罕见的肠梗阻为主要临床表现的感染性疾病。艰难梭菌是住院患者抗生素相关性腹泻的重要病因，导致患者住院时间延长、病死率增高、平均住院费用增加。以往认为，重症CDAD及死亡病例较为少见，因此在很长时间内低估了CDI的重要性。近年来，艰难梭菌高毒力株的出现，导致感染人数明显增多，疾病严重程度增加［1］，成为一种新的威胁。

1 病原学

1935年首次分离艰难梭菌时，认为该菌属正常菌群，直至上世纪70年代发现克林霉素相关性结肠炎时，方确认艰难梭菌为致病菌。目前认为，艰难梭菌是医院内腹泻、伪膜性结肠炎(pseudomembranous colitis，PMC)的主要病因，但很少导致脓肿、伤口感染、骨髓炎、胸膜炎、腹膜炎、败血症、泌尿生殖道感染。

艰难梭菌为梭菌属，专性厌氧的革兰阳性杆菌，大小为1.3～1.6 μm×3.6～6.4 μm，无荚膜，芽孢卵圆形，位于菌体次极端;耐热，在干燥、消毒剂环境中存活数月;存在于衣服、医院家具和环境中，可经粪-口途径传播。艰难梭菌产生两种毒素，即A毒素和B毒素。只有产毒株导致临床表现。A毒素既是肠毒素，又是致病力较弱的细胞毒素;B毒素是一种细胞毒素，毒力强。此外，亦存在A毒素阴性，B毒素阳性的菌株(A-B+菌株)。近年分离的导致北美、欧洲多次临床表现严重的疾病暴发的艰难梭菌(North American pulsed-field gel electrophoresis type 1，NAP1)对加替沙星、莫西沙星耐药，产生第三种毒素，称为二元毒素。

2 流行病学

艰难梭菌是条件致病菌，存在于健康成人和儿童。自1978年证实艰难梭菌是抗生素相关性腹泻的病因以来，CDI的发病率和严重程度逐年升高。据估计，每年社区获得性CDAD发病率至少为7.6/ 100000，接受抗菌药物处方的门诊患者发病率为1/ 5000。CDI每年导致美国住院患者(30～300)万例腹泻及结肠炎，重症病房3～25例/10000患者住院日。在美国，医院获得性 CDAD病例从1996年82000例上升到2003年178000例，发病率增长了一倍［2］，同时，CDAD病死率亦明显升高，从1999年5.7/1000000上升到2004年23.7/1000000，增长了四倍。在英国，医院内致死性CDI病例快速上升，由1990年的1000例上升为2003年超过35000例，2004年65岁以上CDI患者达44488例。研究表明，CDI归因死亡率30天为6.9%，12个月为16. 7%［3］。欧洲各国CDAD流行率不尽相同，总体呈增长趋势［4］。亚洲的研究亦显示呈增长趋势［5，6］。

艰难梭菌分布广泛且存在地域差异。对16个国家(包括13个欧洲国家)近900株细菌研究发现，BI/NAP1/027(核糖体027型)株是北美和3个欧洲国家的主要流行株，核糖体001型株是其余10个欧洲国家的主要流行株。然而，菌株的分布是在不断变化的。英国和瑞士2007～2008年主要流行株是核糖体027型(41.3%)，其次为核糖体106型(20.2%)，曾为主要流行株的核糖体 001型仅占7.8%［7］。目前，尚不了解既往低危险因素人群发生严重CDAD的菌株类型，可能是其它毒素变异株和/或医院流行株导致。

3 发病机制

CDAD发生的基本条件是抗菌药物接触和新近艰难梭菌感染。此外，宿主易感性或菌株毒力也是重要的影响因素，决定了患者表现为无症状定植抑或感染［8］。研究表明，50%以上定植患者为无症状携带者，可能与机体正常的免疫功能有关。

事实上，几乎所有抗菌药物均可导致CDAD，以头孢菌素类、克林霉素和氟喹诺酮类风险较高［9］。艰难梭菌繁殖体或孢子经口摄入后，在小肠中孢子芽生为繁殖体。当抗菌药物使用导致肠道正常菌群破坏时，艰难梭菌在肠道隐窝内繁殖，释放毒素A和B，导致免疫反应和黏膜损伤［10］。通常，毒素A侵袭中性粒细胞和单核细胞，毒素B破坏结肠上皮细胞，出现严重的炎症反应，破损的黏膜和细胞碎片在肠道内形成伪膜，导致结肠炎、伪膜性结肠炎及水样腹泻。

BI/NAP1/027菌株在体外产生毒素A和毒素B的浓度显著高于普通菌株，分别达16倍和23倍［1］。这可能与致病位点中tcdC区的移码突变有关，在正常情况下该基因片段产物可抑制毒素产生［11］。BI/ NAP1/027菌株的另一个特点是产生二元毒素，导致更严重的腹泻［12］，其致病机制尚不清楚。目前认为，BI/ NAP1/027菌株的毒力是增强的毒素A和毒素B、二元毒素以及其它毒力因子叠加的结果。

在CDAD的发生中，宿主年龄是重要的影响因素。近期研究表明，65岁以上患者CDAD临床表现更为严重，发病率和病死率最高［2］。这可能与免疫力低下和基础疾病有关。其它危险因素还包括严重的基础疾病、免疫抑制、化疗、胃肠道手术、鼻饲和胃酸抑制等［9］。最近研究发现，重症CDAD发生于过去认为低危险因素人群，包括无严重基础疾病的年轻人、围产期妇女、无抗菌药物暴露史的人群［13］。

社区成人和住院患者艰难梭菌定植率存在显著差异，分别为3%和20% ～40%［14，15］。尽管社区获得性CDI越来越多地被人们所认识，但CDAD仍以医院获得性感染为主。

4 临床表现

患者感染艰难梭菌产毒株，轻者导致腹泻，重者诱发突发性结肠炎或中毒性巨结肠，导致败血症，甚至死亡。CDI通常发生于艰难梭菌定植后，平均发病时间2～3天［16］。

艰难梭菌腹泻可见粘液便或隐血便，黑便和血便罕见。约半数患者还可出现发热、痉挛、腹部不适和外周血白细胞增多。肠道外临床表现包括关节炎和菌血症，但十分罕见［17］。此外，结肠全切的患者可能发生艰难梭菌性回肠炎或结肠袋炎［18］。严重的CDI患者可发展为肠梗阻或毒素性扩张，出现腹部疼痛和膨胀而无腹泻症状。重症艰难梭菌性结肠炎的并发症包括脱水、电解质紊乱、低白蛋白血症、毒素性巨结肠、肠穿孔、低血压、肾衰竭、系统性免疫反应综合症、败血症等［19］。患者出现无法解释的白细胞增多，考虑CDI时，送检大便标本检测病原菌或毒素。

5 诊断

早期诊断是预防重症CDAD并发症和疾病传播的关键。快速诊断主要依赖于临床经验，住院并近期有抗菌药物暴露史的腹泻患者应高度怀疑此病。

CDI诊断应结合临床表现和实验室检测结果。美国医院流行病学会(Society for Healthcare Epidemiology of America，SHEA)和美国感染性疾病协会(Infectious Diseases Society of America，IDSA)推荐的诊断依据包括:①出现腹泻，24小时或更短时间内腹泻3次以上;②粪便检出产毒性艰难梭菌或其毒素，或结肠镜或组织病理学发现伪膜性结肠炎［20］。少数病例(＜1%)出现肠梗阻和结肠扩张而少有腹泻或无腹泻，诊断困难，需要从直肠或通过内镜从结肠取粪便标本进行细菌培养或毒素检测。

目前实验室诊断方法主要包括:①细菌培养:用环丝氨酸头孢西丁果糖琼脂培养基进行厌氧培养。需时72小时，敏感性为89%～100%。优点是灵敏度高、可获得菌株，分离菌可进一步用于分子分型，获知细菌传播机制，是流行病学研究的基础。缺点是不能确定菌株是否产毒素，且培养周期长。由于艰难梭菌定植率高，故仅水样便或稀便才需培养。正常大便，艰难梭菌培养阳性，提示为定植而非感染，除非怀疑发生肠梗阻(发生率低于1%)。②毒素检测:组织细胞毒素检测被认为是诊断的金标准，需时48小时，敏感性为94%～100%。优点为可检测A-B+菌株。缺点为检测时间较长，操作繁琐，检测结果可能因操作者的经验存在差异。目前临床实验室最常用于检测毒素A和B的方法是酶免疫分析法，这种方法操作简便、快速(2小时)，可检测AB+菌株。虽然这种方法特异性较高，但是其敏感性比组织细胞毒素检测方法低(70%～87%)，可能漏检B毒素低浓度的菌株(B毒素毒力强，低浓度也可致病)。检测两次或三次大便标本可以提高敏感性10%甚至更高［21］。需要注意的是，应同时检测毒素A和B，以利于A-B+菌株的检出。③谷氨酸脱氢酶检测:谷氨酸脱氢酶是艰难梭菌与梭菌属其它细菌共同的非毒素蛋白质，采用乳胶凝集试验，操作简单、快速(15～45分钟)，敏感性为58%～92%，可检测A-B+菌株，但不能确定是否产生毒素，与其它厌氧菌存在交叉反应。④基因诊断:采用聚合酶链技术可检测毒素A、毒素B、二元毒素，以及高毒力的菌株，敏感性高。

除实验室诊断技术以外，内镜检查用于诊断PMC，特点为快速(2小时)，但敏感性较低(51%)。

6 治疗

CDAD治疗的基本原则是尽可能停用诱发CDI的抗菌药物，后者可能增加CDI复发的风险。一项以甲硝唑治疗CDAD的研究结果表明，治疗期间继续使用抗菌药物组，治疗失败率为41%，停用抗菌药物组均治疗成功［22］。

治疗方法首选口服，疗程至少10天。SHEA和IDSA成人CDI临床指南(2010)推荐治疗方案如下［20］:①轻至中度感染的初次治疗:血白细胞计数≤15000/μl，血肌酐水平低于发病前1.5倍，单用甲硝唑治疗，500 mg，3次/日，口服10～14日。②重症感染的初次治疗:血白细胞计数＞15000/μl，血肌酐水平高于或等于发病前1.5倍，单用万古霉素治疗，125 mg，4次/日，口服10～14日。③重症感染合并并发症的初次治疗:表现为低血压或休克、肠梗阻、巨结肠，用万古霉素500 mg，4次/日，口服或鼻饲;加用甲硝唑500 mg，3次/日，静脉滴注。完全肠梗阻时，用万古霉素滴注。④首次复发的治疗与初次复发相同，第二次复发可用万古霉素逐渐减量和/或冲击疗法。甲硝唑不应用作复发一次以上CDI治疗和长期治疗用药，因为具有累积神经毒性作用的潜在危险。

值得注意的是，BI/NAP1/027菌株对包括C-8-甲氧基氟喹诺酮、莫西沙星和加替沙星在内的氟喹诺酮类普遍高水平耐药［23］。尽管该菌早已存在，但是先前的菌株对氟喹诺酮类较为敏感，未造成暴发流行。BI/NAP1/027流行株的出现可能与氟喹诺酮类广泛使用造成的抗菌药物选择性压力相关。

7 预防和控制

预防和控制CDAD发生的措施包括合理使用抗菌药物和减少艰难梭菌水平传播，即手卫生、接触隔离、环境清洁和消毒等。不推荐常规监测无症状携带者和环境中的艰难梭菌［20］。

［1］Warny M，Pepin J，Fang A，et al.Toxin production by an emerging strain of Clostridium difficile associated with outbreaks of severe disease in North America and Europe［J］.Lancet，2005，366:1079-1084.

［2］McDonald LC，Owings M，Jernigan DB.Clostridium difficile infection in patients discharged from US short-stay hospitals，1996-2003［J］.Emerg Infect Dis，2006，12:409-415.

［3］Redelings MD，Sorvillo F，Mascola L.Increase in Clostridium difficile-related mortality rates，United States，1999-2004［J］.Emerg Infect Dis，2007，13:1417-1419.

［4］Bauer MP，Notermans DW，van Benthem BH，et al.Clostridium difficile infection in European:a hospital-based survey［J］.Lancet，2011，377:63-73.

［5］Chung CH，Wu CJ，Lee HC，et al.Clostridium difficile infection at a medical center in southern Taiwan:incidence，clinical feature and prognosis［J］.J Microbiol Immunol Infect，2010，43:119-125.

［6］Iwashima Y，Nakamura A，Kato H，et al.A retrospective study of the epidemiology of clostridium difficile infection at a university hospital in Japan:genotypic features of the isolates and clinical characteristics of the patients［J］.J Infect Chemother，2010，16:329-333.

［7］Cheknis AK，Sambol SP，Davidson DM，et al.Distribution of Clostridium difficile strains from a North American，European and Australian trial of treatment for Clostridium difficile infections:2005-2007［J］.Anaerobe，2009，15:230-233.

［8］Johnson S，Gerding DN.Clostridium difficile-associated diarrhea［J］.Clin Infect Dis，1998，26:1027-1034.

［9］Bartlett JG.Narrative review:the new epidemic of Clostridium difficile-associated enteric disease［J］.Ann Intern Med，2006，145:758-764.

［10］Kelly CP，Pothoulakis C，Lamont JT.Clostridium difficile colitis［J］.N Engl J Med，1994，330:257-262.

［11］Matamouros S，England P，Dupuy B.Clostridium difficile toxin expression is inhibited by the novel regulator TcdC［J］.Mol Microbiol，2007，64:1274-1288.

［12］Barbut F，Decre D，Lalande V，et al.Clinical features of Clostridium difficile-associated diarrhea due to binary toxin(actin-specific ADP-ribosyltransferase)-producing strains［J］.J Med Microbiol，2005，54:181-185.

［13］Severe Clostridium difficile-associated disease in populations previously at low risk-four states，2005［J］.MMWR Morb Mortal Wkly Rep，2005，54:1201-1205.

［14］Viscidi R，Willey S，Bartlett JG.Isolation rates and toxigenic potential of Clostridium difficile isolates from various patient populations［J］.Gastroenterology，1981，81:5-9.

［15］McFarland LV，Mulligan ME，Kwok RY，et al.Nosocomial acquisition of Clostridium difficile infection［J］.N Engl J Med，1989，320: 204-210.

［16］Kyne L，Warny M，Qamar A，et al.Asymptomatic carriage of Clostridium difficile and serum levels of IgG antibody against toxin A［J］.N Engl J Med，2000，342:390-397.

［17］Wolf LE，Gorbach SL，Granowitz EV.Extraintestinal Clostridium difficile:10 years'experience at a tertiary-care hospital［J］.Mayo Clin Proc，1998，73:943-947.

［18］Freiler JF，Durning SJ，Ender PT.Clostridium difficile small bowel enteritis occurring after total colectomy［J］.Clin Infect Dis，2001，33:1429-1431.

［19］Loo VG，Poirier L，Miller MA，et al.A predominantly clonal multi-institutional outbreak of Clostridium difficile-associated diarrhea with high morbidity and mortality［J］.N Engl J Med，2005，353:2442-2449.

［20］Cohen SH，Gerding DN，Johnson S，et al.Clinical Practice Guidelines for Clostridium diffcile Infection in Adults:2010 Update by the Society for Healthcare Epidemiology of America(SHEA)and the Infectious Diseases Society of America(IDSA)［J］.Infect Control Hosp Epidemiol，2010，31(5):431-455.

［21］Doern GGV，Coughlin RRT，Wu LL.Laboratory diagnosis of Clostridium difficile-associated gastrointestinal disease:comparison of a monoclonal antibody enzyme immunoassay for toxins A and B with a monoclonal antibody enzyme immunoassay for toxin A only and two cytotoxicity assays［J］.J Clin Microbiol，1992，30:2042-2046.

［22］Modena S，Gollamudi S，Friedenberg F.Continuation of antibiotics is associated with failure of metronidazole for Clostridium difficile-associated diarrhea［J］.J Clin Gastroenterol，2006，40:49-54.

［23］Kuijper EJ，Coignard B，Tull P.Emergence of Clostridium difficileassociated disease in North America and Europe［J］.Clin Microbiol Infect，2006，12(Suppl 6):2-18.