肺炎链球菌呼吸道感染的再认识

刘 青，施 毅

(南京军区南京总医院呼吸与危重症医学科，江苏 南京 210002)

肺炎链球菌至今仍然是社区获得性呼吸道感染的重要病原体，有关肺炎链球菌的研究已经比较广泛而深入。但近年来，在肺炎链球菌的微生物学特性、流行病学、药物代谢学/药效学、耐药机制及治疗指南等方面都有了新的认识。本文着重介绍近几年肺炎链球菌感染研究的新进展，主要从肺炎链球菌呼吸道感染的现状、青霉素折点的调整、氟喹诺酮耐药特点、生物膜耐药机制及治疗等方面进行阐述。

1 肺炎链球菌呼吸道感染的现状

肺炎链球菌是呼吸道感染的重要病原体，至今仍然是社区获得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)的首要病原体［1，2］，也是轻中度慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)急性加重(AECOPD)的重要病原体之一，如国外研究显示引起AECOPD的病原体中有10%～15%为肺炎链球菌，仅仅次于流感嗜血杆菌(20%～30%)和鼻病毒(20% ～25%)［3］;但重度 AECOPD的主要病原体为铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等，肺炎链球菌的比率则很低(5%)［1］。此外，肺炎链球菌在医疗机构相关性肺炎(health care-associated pneumonia，HCAP)的致病菌中也占有一定的比例［4］。2011年中国CHINET细菌耐药性监测的结果显示革兰阳性菌占28.5%(16872/59287)，其中肺炎链球菌检出率为 6.66%(1124/16872)［5］;我科 2010 ～ 2012年开展肺炎链球菌耐药性变迁研究，在分离的147株肺炎链球菌中，呼吸道来源的菌株占93.2%。Cilloniz等［2］观察门诊CAP患者的治疗效果发现，治疗失败或需要重新收住院的情况非常少;其中肺炎链球菌肺炎常见的肺部并发症有胸腔积液、脓胸及多肺叶浸润，这些患者重症监护病房(ICU)入住率、休克发生率较高，临床症状较重，但并未导致病死率增高，甚至对抗菌药物的耐药率较无并发症患者分离的肺炎链球菌还要低［6］，说明还有很多问题需要进一步探讨。总之，肺炎链球菌在呼吸道感染，尤其是CAP中仍然占有重要地位。

2 肺炎链球菌临床株青霉素折点的调整及对流行病学的影响

以前，美国临床与实验室标准化委员会(Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI)根据最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration，MIC)值判定肺炎链球菌对青霉素敏感性的标准为:敏感(S)≤0.06 μg/ml，中介(I)0.12 ～ 1 μg/ml，耐药(R)≥2μg/ml。2008年1月CLSI将青霉素(非口服)对肺炎链球菌的折点进行了调整，非脑膜炎分离株的敏感折点从≤0.06μg/ml调整为≤2μg/ml，耐药(R)调整为≥8μg/ml;脑膜炎分离株敏感的折点仍然为≤0.06μg/m l，但耐药折点从≥2μg/m l调整为≥0.12 μg/ml［7］。可以看出，对非脑膜炎分离株的敏感折点放宽松，而对脑膜炎分离株的耐药折点收严格。

肺炎链球菌对青霉素敏感性折点修改的理论基础主要为:①微生物学依据，包括青霉素对肺炎链球菌的MIC分布、药物耐药机制、同类药物的交叉耐药及不同检测方法的关联;SENTRY细菌耐药监测网的数据显示，如果按照敏感折点≤0.06μg/ml判读，只有68%的菌株对青霉素敏感，而按照MIC≤2 μg/m l的敏感新折点判读，高达93%的菌株对青霉素敏感，与其他β-类酰胺类的敏感率相当［8］。②药物代谢动力学/药效学依据，包括药物在血中的代谢、蛋白结合率及体外或动物模型药物杀菌作用的相关信息;青霉素是时间依赖性杀菌药物，2MU q4h或4MU q6h静脉给药方法均支持非脑膜炎分离株以青霉素MIC≤2μg/m l为敏感折点;由于青霉素相对很难渗透至脑脊液，故血液等其他体液中青霉素需要达到较高的浓度才能使其通过血脑屏障进入脑脊液而达到杀菌效果的浓度，所以将脑膜炎分离株对青霉素的耐药折点调整为≥0.12μg/ml。③临床数据，包括使用剂量、频率及依据MIC的临床效果评估;在研究导致青霉素单药治疗失败的折点时，发现用青霉素单药治疗(每日剂量≥10 MU)MIC为2～8μg/ml的患者未见病死率升高［8］。因此，综合以上三方面的数据，将非脑膜炎分离株敏感的折点调整为≤2μg/ml，脑膜炎分离株耐药折点调整为≥0.12μg/ml。青霉素敏感折点调整的目的是希望缩小肺炎链球菌对青霉素的敏感率与青霉素治疗效果之间的差距。

青霉素折点调整前，2005年CHINET细菌耐药监测示肺炎链球菌对青霉素的不敏感率为61%［9］。折点改变后，2011年CHINET肺炎链球菌耐药监测显示儿童分离株对青霉素敏感率为73.6%，成人分离株青霉素敏感率高达93.1%［5］;2005～2010年中国12家教学医院分离的1031株肺炎链球菌，2010年分离株青霉素耐药率最高，仅为6%［10］;台湾及国外的研究也显示肺炎链球菌非脑膜炎分离株的青霉素耐药率明显下降［11～13］，但脑膜炎分离株的青霉素耐药率有所升高［12，13］。因此，青霉素折点调整后，肺炎链球菌非脑膜炎分离株对青霉素的敏感率明显升高，可以指导临床治疗用药。

3 肺炎链球菌对氟喹诺酮类耐药特点

喹诺酮类是由化学合成的一类抗菌药物，可以通过人工改造而改变其抗菌谱及抗菌活性。氟喹诺酮类具有抗菌谱广、抗菌活性强、血药浓度高等特点，从而广泛应用于临床。近年来随着临床应用的增多，耐药株开始出现，2011年CHINET肺炎链球菌耐药监测结果显示左氧氟沙星的耐药率＜2%，莫西沙星耐药率＜1%［5］;在北美，左氧氟沙星的耐药率为1%左右，莫西沙星的耐药率则在0.1%左右［14］。虽然目前氟喹诺酮类的耐药率较低，仍不能对此放松警惕。肺炎链球菌对氟喹诺酮类的耐药机制主要为DNA解旋酶和DNA拓扑异构酶IV突变，细菌编码的外排泵蛋白也会导致低水平耐药［15］。此外，患者的基础疾病及应用抗生素情况也与肺炎链球菌对氟喹诺酮类耐药密切相关，有研究证实COPD及高龄是肺炎链球菌对氟喹诺酮类耐药的危险因素［16］，长期使用皮质类固醇，医疗机构相关性感染及发病前3月内用过喹诺酮类也与肺炎链球菌对氟喹诺酮类的耐药有关［17］。也有研究发现低剂量氟喹诺酮类的使用可能会增加氟喹诺酮类耐药的风险［18］。因此，在着眼于控制感染的同时，也应考虑氟喹诺酮类防细菌耐药突变的能力。1999年Zhao和Drlica提出了防突变浓度(mutant prevention concentration，MPC)的概念;MPC是指抑制第一步或下一步耐药突变株生长所需的最低抗菌药物浓度，当药物浓度高于MPC时，病原菌必须同时发生2次或更多次耐药突变才能生长，因此MPC代表一个严格限制耐药突变株选择的抗菌药物浓度阈值;抗菌药物对耐药突变菌株的选择能力主要取决于MPC与MIC间的浓度差范围，即耐药突变选择窗(mutant selection window，MSW)和感染部位的抗菌药物浓度，只有抗菌药物浓度在病原菌的MSW之内时，耐药突变株才会被选择性富集扩增;不过可以通过联合其他抗菌药物或改变药物剂量来缩小MSW，从而防止突变的发生［19］。ATS/IDSA 在CAP、HAP等诊疗指南中推荐左氧氟沙星给药方法为 750mg qd［4，20］;而国内一项研究对临床分离的 25株肺炎链球菌进行MPC测定并结合药动学参数，认为莫西沙星400 mg qd、左氧氟沙星500 mg qd的给药方案有希望防止肺炎链球菌突变的发生［21］。刘又宁等在合理应用喹诺酮类抗茵药物治疗下呼吸道感染专家共识中强调，我国喹诺酮类抗菌药物不规范使用的现象较突出，且对新的用药剂型和给药方案尚缺乏循证医学证据，我国目前仍在沿用传统的用药剂量和给药方案，如左氧氟沙星的用量仍多为400 mg qd［22］。这些都提示，结合氟喹诺酮类的耐药机制及我国目前的用药现状，推进氟喹诺酮类抗菌药物的规范化使用对控制耐药有重要作用。

4 生物膜的耐药机制

生物膜是微生物形成的固着状态的生物群落，其重要性在于生物膜内细菌对抗菌药物敏感性降低及具有逃避宿主免疫防御的能力;与遗传因素导致的细菌耐药不同，生物膜内细菌耐药具有可逆性与不稳定性的特点。近年对肺炎链球菌生物膜的研究显示肺炎链球菌可以在体内外形成生物膜［23］，因此生物膜形成也与肺炎链球菌对抗菌药物耐药密切相关。生物膜对抗菌药物耐受的可能机制有:抗菌药物不容易渗透到生物膜内;生长速度减慢;异质性，即生物膜内细菌生长速度、营养、信号分子等都不同于浮游细菌;密度感知系统(quorum sensing，QS);生物膜表型等［24］;此外，细菌不同的代谢活性、成倍增加的细菌数量也不同程度引起生物膜内细菌对抗菌药物耐受;生物膜还可能会导致细菌突变水平的增加，从而影响耐药［25］。目前有关抗菌药物对肺炎链球菌生物膜活性的研究很少，最近有研究报道高于MIC的阿莫西林、红霉素和左氧氟沙星对生物膜内细菌的活性弱于浮游细菌［26］。也有研究认为通过早期应用有效抗菌药物可以阻止生物膜的形成，最有希望的治疗方法是用酶溶解生物膜基质及干扰信号传导而增加抗菌药物的敏感性［25］。尽管有关肺炎链球菌生物膜的研究及生物膜相关的感染取得一定的进展，许多生物膜形成的分子机制及细胞外基质的形成与降解仍是将来研究的重点。

5 治疗

由于青霉素(静脉给药)折点的调整，肺炎链球菌非脑膜炎株对青霉素的敏感性明显增高，因此青霉素仍然是治疗肺炎链球菌感染(脑膜炎除外)的优先选择［11］，我国指南建议治疗肺炎链球菌引起的CAP时，需提高青霉素剂量，建议240万单位静脉注射，1次/4～6 h，若肺炎链球菌为高水平耐药或存在耐药高危因素，建议使用头孢曲松、头孢噻肟或呼吸喹诺酮类［27］;BTS(应该胸科协会)指南建议肺炎链球菌肺炎的治疗首选青霉素G静脉用药，剂量为1.2 g，4次/日，或口服阿莫西林500 mg至1 g，3次/日［28］。IDSA/ATS指南建议应用青霉素 G 600～1000万 U/d;或高剂量阿莫西林1 g，3次/日;或阿莫西林/克拉维酸2 g，2次/日。我国肺炎链球菌对大环内酯类的耐药率居高不下［5］，在怀疑为肺炎链球菌所致CAP时不宜单独应用大环内酯类［27］;但美国IDSA/ATS发表的CAP指南中建议既往体健、无肺炎链球菌耐药危险因素的CAP推荐使用大环内酯类抗菌药物［20］，可见国内外指南对大环内酯类在CAP中的使用存有差异，可能主要因国内外肺炎链球菌对大环内酯类的耐药率不同。氟喹诺酮类因为对肺炎链球菌有较强的活性及抗菌谱广，也是CAP的主要抗菌药物之一，尤其是肺炎链球菌引起的中重度感染。IDSA/ATS指南中也建议对于有合并症、免疫功能受损、接受免疫抑制剂治疗、3个月内接受过其他抗菌药物治疗或存在其他多药耐药肺炎链球菌感染危险因素的门诊CAP患者以及不需要入住ICU的普通CAP住院患者，推荐左氧氟沙星、吉米沙星和莫西沙星等呼吸喹诺酮类药物作为一线治疗药物;而对青霉素耐药的肺炎链球菌肺炎，若头孢曲松、头孢噻肟或呼吸喹诺酮类治疗效果欠佳，可用万古霉素或利奈唑胺替代治疗［20］。当然，选择用药时还要考虑当地流行病学特点及临床资料。

6 总结

近几年有关肺炎链球菌研究的进展主要是青霉素折点的改变及生物膜概念对肺炎链球菌耐药机制的影响，对肺炎链球菌有了一个新的认识。希望能够引领临床医生重新理解青霉素与肺炎链球菌的关系，氟喹诺酮类正确使用的重要性，以及关注生物膜对肺炎链球菌耐药的影响。

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