“最小生物”与免疫系统的博弈，解读肺炎支原体肺炎背后的秘密

车翀

【受访专家】  赵德育 南京市儿童医院内科主任兼呼吸科主任、南京医科大学儿内科教研室主任，医学博士，主任医师、教授、博士研究生导师。中华医学会儿科分会第14～16届呼吸学组委员、第18届呼吸学组肺血管疾病协作组副组长，中国医师协会儿科分会呼吸学组委员，江苏省医学会儿科分会委员、第7～8届呼吸学组组长，南京医学会儿科分会第11～12届主任委员，南京市变态反应分会副主任委员，国家儿童医学中心呼吸专科联盟副组长。对儿科常见疾病，尤其是在儿童呼吸道疑难疾病、支气管哮喘、重症肺炎、慢性咳嗽等疾病的诊断和处理方面具有丰富的临床经验。

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支原体：介于细菌与病毒之间的“最小生物”

人类很早就发现了支原体引起的疾病。1693年，就有德国医生首先报道了一例当地的牛传染性胸膜肺炎病例。这个病在很长一段时间内都是欧洲畜牧业的大敌。19世纪初，牛传染性胸膜肺炎在整个欧洲流行起来，1843年，美国也报道了当地的首例病例。当时，对这个疾病的研究虽然很多，但一直没人发现导致这个疾病的病原微生物究竟是什么。

在 17 世纪后叶，荷兰人安东尼·列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）发明了显微镜，这也让他成为第一个观察到细菌这种微生物的人。200多年过去，虽然人们对细菌的观察已经比较成熟，但当时的科学家们却还是怎么都找不到这种牛传染性胸膜肺炎的病原体，这就不得不让人怀疑，这个疾病的背后，是不是潜藏着另外一种病原微生物。1889年，在法国巴斯德研究所工作的两位医生， 率先从牛传染性胸膜肺炎的病灶中分离出一种微生物。他们经过培养后发现，这种微生物的菌落非常小，菌体不易染色，很难进行形态学方面的鉴定，于是，当时只能笼统地将它称为胸膜肺炎微生物（PPO）。从那以后，人们在羊、犬、鼠及禽类等动物的病灶中， 不断发现类似的微生物，于是学者们将这一类微生物统称为类胸膜肺炎微生物（PPLO）。

1937年，也就是人類首次直接在电子显微镜下观察到病毒的第二年，这种类胸膜肺炎微生物在人体中被发现。20世纪50年代，人们首次从体外培养的细胞中分离出了这种微生物，随后，这种微生物在各种生物体内被越来越多地分离出来。这些类胸膜肺炎微生物在液体培养基中生长时，大都呈现有分支的丝状，所以有人就将它称为“支原体”。1956年，国际细菌学组织正式命名这类微生物为支原体。

第二次世界大战前后，有专家发现，有一种肺炎在军队和学校中小规模流行，患者主要是儿童与青年人。该肺炎与人们所熟知的肺炎链球菌肺炎不同，X 线片上没有大叶状阴影，痰内也培养不出肺炎链球菌。当时人们不能找出该肺炎的病因，就将它称为非典型肺炎。此后，一位叫伊顿（Eaton）的科学家从患者的痰中分离出一种病原体，他发现该 病原体具有病毒的某些特点，但也不完全像病毒，它能够感染鸡胚，但无法感染细胞。这种介于细菌与病毒间的病原体当时就被称为“伊顿因子”，这种非典型肺炎也被认为是由“伊顿因子”引起的。

直到 20 世纪 60 年代，海弗利克（Hayflick）医生在开发能够为支原体复制提供胆固醇和蛋白质的新型实验性培养基时，从蛋黄样本中分离出了这种“伊顿因子”，确认了其支原体的身份。

这种能够造成肺炎和其他多种疾病的支原体， 其实是目前发现的能独立生存、自我复制的最小的细胞样生物。它的直径一般是0.1～0.3微米，仅为细菌的1/10。大部分针对细菌的过滤器它都能通过，所以我们也说，支原体是介于细菌和病毒之间的微生物。

除了会造成感染性疾病外，支原体还会污染大量的体外培养细胞。由于它无处不在，可以进行自我复制并且能独立生存，在很长一段时间内，有57%～92%的体外培养细胞都受到了支原体的污染。支原体不仅能通过针对细菌尺寸设计的过滤装置，还能抵抗常用的抗生素，这对生物细胞学研究带来了非常大的困扰。

独有的特性，独特的致病过程 

支原体除了体积很小，它最大的特点是没有细胞壁，这一点区别于细菌。目前认为，支原体是由有细胞壁的革兰氏阳性菌进化而来的，在演变的过程中细胞壁因为某些原因突变丢失了。完全没有细胞壁，也解释了支原体许多独特的性质，比如对渗透压、消毒剂非常敏感，对青霉素类抗生素“有免疫力”，也会形成独特的“煎蛋样菌落”。

“支原体的种类很多，其中肺炎支原体是儿童呼吸道感染最常见的病原体之一。”赵主任介绍道，“肺炎支原体有两个类似吸盘的结构，即肺炎支原体丝状体顶端的P1和P30黏附蛋白，可牢固地黏附于上皮细胞的表面。”气道上皮细胞表面有一层会自主摆动的结构——纤毛，它们具有定向摆动的能力，且非常敏感，可将痰液及侵入呼吸道的病原体排出体外。当纤毛功能受损时，气道痰液排出能力下降，气道内的痰液增多后会刺激气道，引起咳嗽、咳痰。肺炎支原体侵入呼吸道后，会借滑行运动定位于纤毛间，借助两个黏附蛋白牢固地黏附于上皮细胞的表面受体，抵抗纤毛的清除和吞噬细胞的吞噬。同时，黏附蛋白也具有直接的细胞毒性，其分泌的社区获得性呼吸窘迫综合征毒素可造成上皮细胞空泡化、纤毛功能丧失等气道黏膜损伤。另一方面，机体的免疫炎性反应、细胞因子产生的炎症级联放大效应以及机体自身免疫机制等共同参与了肺炎支原体复杂的致病机制。

支原体肺炎发生的具体过程，也与常见的细菌性肺炎、病毒性肺炎不同。“细菌感染常常具有侵袭性，可破坏组织、细胞，引起局部组织的炎症、渗出、坏死和化脓，也会侵入血液引起败血症;而病毒感染是侵入机体细胞内，病毒在机体的细胞内大量复制，造成细胞死亡。”赵主任表示，肺炎支原体是在几乎不进入细胞的情况下引起炎症与免疫反应。“如果将我们的呼吸道组织理解成我们的家，细菌感染就像是家里闯进一群‘彪形大汉，抢了家里的东西还把房子破坏了，一片狼藉;病毒感染就像是几个小精灵闯进了家里，进入墙体内，闹了个天翻地覆;而支原体，就像是来了几个孔武有力的‘莽汉，默默地站在家门口和墙边，把家围起来，推拉摇晃，释放毒素，损害我们的家。”

肺炎支原体除了对气道的局部损伤外，另一个特点就是免疫炎症反应。典型的肺炎支原体肺炎多见于年长儿，这与机体的免疫炎症反应有关。当肺炎支原体感染新生儿、婴幼儿后，由于他们免疫炎症反应弱，往往只是有些咳嗽、气喘等局部症状。而五岁以上的儿童，免疫功能逐渐健全，当支原体入侵呼吸道，吸附在纤毛表面时，机体产生的大量肺炎支原体抗体就会和肺炎支原体这个抗原相结合，抗原抗体结合后会吸引炎症细胞、炎症介质在肺间质中浸润。“所以我们常说，肺炎支原体肺炎是一种间质性肺炎，它损伤肺间质、损伤呼吸道纤毛，早期很少侵犯肺泡。呼吸道的纤毛损伤导致痰液排出困难，患者就会用力咳嗽排痰，而强烈的免疫炎症反应，会造成发热。所以咳嗽、发热是肺炎支原体肺炎最为典型的两个症状。”而这两个症状，在呼吸道疾病，尤其是呼吸道感染性疾病中，堪称普遍，需要与其他上呼吸道感染、肺炎进行鉴别诊断，这也是肺炎支原体肺炎诊断的必要步骤。

肺炎支原体肺炎引起的发热也与细菌感染不同。细菌的细胞壁往往存在内毒素——脂多糖分子，人体对它极其敏感，极微量（1～5纳克/公斤体重）内毒素就能引起体温上升，所以细菌感染往往会造成高热，同时孩子会伴有明显的感染中毒症状，精神萎靡。而支原体并没有这种蕴含内毒素的细胞壁，支原体感染引起的发热常常与过强的免疫炎症反应有关，所以轻症支原体感染往往是低热，重症肺炎肺炎支原体肺炎的高热常常与免疫炎症反应过强有关，由于没有内毒素，孩子没有明显的感染中毒症状，当体温降至正常时孩子通常精神状态很好。

肺泡渗出少也是肺炎支原体肺炎的一个临床特点。大多数肺部炎症，尤其是细菌造成的肺炎中，肺泡会有较多的渗出液。医生通过听诊器就可以听到呼吸时气体通过肺泡中的液体所产生的细湿啰音。但肺炎支原体肺炎早期常常不侵犯肺泡，肺泡的炎症渗出少，所以听诊时会听不到湿啰音，“如果医生经验不够丰富或是疏忽，就容易漏诊肺炎。所以我们建议，如果孩子有明显的发热、咳嗽，病程超过3天，哪怕肺部听不见细湿啰音，也要拍一张胸片进行检查。因为肺炎支原体肺炎早期常常听不到湿罗音，当临床怀疑肺炎支原体肺炎时要及时拍胸片，以免漏诊，也请广大家长能充分理解。”赵主任如是说。

支原體的检测都是如何进行的 

现在针对肺炎支原体肺炎的检测手段并不少，在临床诊治中，运用检查手段综合判断其实是一件较为复杂的事情。

·支原体培养

支原体培养阳性是判断支原体感染的金标准，但支原体生长缓慢，对培养环境要求苛刻，培养时间长，一般只用于临床研究。

有一种可在临床应用的支原体快速培养试剂盒，基于高营养和快速生长因子使支原体快速生长，检测者可通过培养基颜色变化来判断支原体的存在。赵主任介绍，支原体没有细胞壁，同时能在体外独立生存，所以就可以在培养基里加入抗生素。这些抗生素主要通过使细菌细胞壁缺损来达到杀菌效果，支原体没有细胞壁，也就相当于对加注的抗生素免疫了。如此操作后，培养皿里的细菌就被杀灭了，同时培养皿也没有活细胞来供病毒生长，在如此环境下还能够生长的，有较大的概率就是支原体。

支原体在代谢的过程中会形成一些酸性的代谢产物，当培养基中出现了颜色变化（pH值发生改变）时就可以间接判定培养皿中支原体生长了。”赵主任坦言，这样的检测实际上是比较“粗糙”的。“临床中，它的阳性率在50%～60%，还是比较低的。另外真菌也难以被抗生素杀死，如果真菌污染了样本势必会造成结果不准确。”由于敏感性及特异性不高，临床不推荐。

·支原体抗体检测——IgG、IgM 检测

“人体感染肺炎支原体后，能产生特异性IgM和IgG类抗体。”赵主任介绍道，“抗体一般在感染后1周出现，3～4周达高峰，以后逐渐降低。由于肺炎支原体感染的潜伏期为2～3周，当患者出现症状而就诊时，部分患者IgM抗体已达到相当高的水平，因此IgM抗体阳性可作为急性期感染的诊断指标。如IgM抗体阴性，也不能否定肺炎支原体感染，须检测IgG抗体。IgG较IgM出现晚，须进行动态观察，如发现显著升高则提示近期感染，显著降低说明处于感染后期。IgG与IgM同时测定，可提高诊断率，达到指导用药、提高疗效之目的。

需要注意的是，肺炎支原体抗体可以在患儿的体内存在6个月甚至1年以上，故感染后不需要短时间内反复复查支原体抗体，因为单纯支原体抗体阳性不能作为支原体感染的诊断标准，需要结合临床。另外，抗体在体内产生需要时间，婴幼儿由于免疫功能不完善、产生抗体的能力较低，可能出现假阴性或低滴度的抗体，因此，临床上早期检测支原体主要是靠抗原检测，也就是直接检测样本中是否存在支原体。

·支原体抗原检测

“现在临床上常用的是DNA和RNA检测。我们直接去检测样本中是否存在支原体的遗传物质——DNA，如果有，那支原体肯定存在。”但是，DNA测定只能判断是否存在支原体，却无法分辨是否存活。DNA相对来说比较稳定，在很多考古学的研究中，我们有时甚至能对数千年前遗存的生物标本进行DNA的检测。“支原体的DNA也有这样的特性。即使支原体在我们的体内已经死去了，只要没有排出，还是能检测出支原体的DNA。”赵主任告诉我们，单纯从是否存在DNA这点上，无法判断是既往感染还是现症感染，还需要看DNA检出的量和临床症状来综合考虑。

RNA的检测就相对更精确了，RNA是支原体分泌的蛋白，只有活着的支原体才能去分泌RNA，所以如果检测到了支原体RNA，那么我们就可以认为存在活的支原体。“但这种检测也不是完美的，它比较‘金贵，不仅价格较高，而且RNA非常脆弱，分解速度快、易被破坏，样本保存起来相对困难。往往取样之后就要迅速接受检测，这对于实验室条件以及标本取样的条件要求都更高。”

现在临床上还有二代测序技术，从基因序列上来判断病原体的身份。

临床上检测支原体的方法很多。不同的方法有各自的优缺点，需要医生综合评估。“所以，我们一直强调，医生诊治疾病时主要看患者病情，实验室检验结果是提供参考，需要医生结合临床病情进行综合判断。”赵主任强调道。