毛霉菌病诊治新进展

2023-07-29马路园董宇飞申川王亚东赵彩彦

国际流行病学传染病学杂志 2023年2期

马路园董宇飞申川王亚东赵彩彦

1 河北医科大学第三医院感染科，石家庄 050051; 2 河北医科大学第一医院骨科，石家庄 050031

毛霉菌病又称接合菌病，是一种由接合菌亚门、毛霉目、毛霉科中的多种条件致病性真菌（主要为根霉菌和毛霉菌）所致的发病急、进展快、病死率高的疾病。人类主要通过吸入孢子而发生感染，其次通过外伤、手术或烧伤导致的皮肤破损而感染，偶可通过摄入不洁食物感染。毛霉菌病作为侵袭性真菌感染的一种，因其发病率低于曲霉菌、念珠菌、隐球菌等常见真菌病，在临床极易被忽视。本文综述毛霉菌感染的研究现状，总结其诊治新进展，旨在辅助临床上及时识别毛霉菌感染，提高治疗效果。

一、流行现状及易感因素

目前毛霉菌病流行病学资料大多来自病例报告，糖尿病患者是发生毛霉菌感染的主要人群，其次是外伤患者[1]。中国和印度作为人口大国，糖尿病患者基数大，毛霉菌病发病率较高，在36%~40%之间[2]。一项对中国大陆毛霉菌感染的研究发现，我国毛霉菌病以肺毛霉菌病最为常见占42.1%，肾毛霉菌病占5.1%[3]。毛霉菌病感染后死亡率因基础疾病和感染部位而异，一般波动在40%~80%[4]。回顾2001 年1 月至2020年7 月中国毛霉菌感染数据，毛霉菌感染的总死亡率为37.2%，播散性毛霉菌病死亡率最高，约为63.9%，其次是鼻-眶-脑毛霉菌病（rhino-orbital cerebral mucormycosis, ROCM），为54.4%，而皮肤毛霉菌病死亡率最低，约为17.1%[3]。最新研究发现，全球COVID-19 患者发生毛霉菌感染后总死亡率达38.32%，显著高于单纯COVID-19 患者，主要为ROCM[5]。

免疫功能与毛霉菌病密切相关，研究证实，毛霉菌病的主要危险因素包括糖尿病及其诱发的糖尿病酮症酸中毒、恶性肿瘤、激素或免疫抑制剂的应用、器官或骨髓移植、中性粒细胞减少、创伤、铁超负荷、静脉吸毒和营养不良等[2]。糖尿病是毛霉菌病最常见的危险因素，在我国、印度、南美洲以及中东和北非地区的研究中均有报道，而在欧洲地区血液系统恶性肿瘤是毛霉菌最常见的危险因素[3,6-8]。另外，季节性温度和湿度的变化会影响空气中的颗粒浓度和毛霉菌的生长，从而导致毛霉菌病发病率的增加[9]。研究发现，许多毛霉菌病病例可能与医院环境、建筑工地、空气过滤器污染或各种与医疗保健相关的器械和设备有关[2]。近年来，有研究发现SARS-CoV-2 感染或其他病毒感染可引发免疫抑制、鼻腔微生物群失衡均易诱发毛霉菌感染[10]。部分发展中国家将工业氧气作为医用氧应用，亦是导致毛霉菌病高发的重要医源性危险因素[11]。

二、发病机制

毛霉菌病的主要发病机制是由于宿主内在防御功能降低、免疫屏障受损、机体过度炎症反应等，产生有利毛霉菌生长、侵袭的环境，导致感染发生。研究发现，毛霉菌病容易侵犯血管、破坏受累器官组织，因此血管内皮细胞及其受体异常引起的内皮细胞功能障碍是诱发毛霉菌感染的重要机制[12]。同时，毛霉菌丝产生的毒素可再次导致血管损伤，从而增强白细胞从血液向组织募集，促进并维持高炎症状态。各种内外因素造成的机体免疫抑制状态均可导致免疫细胞衍生的细胞因子释放减少、粒细胞活化不足、中性粒细胞真菌杀伤能力降低导致抗霉菌免疫反应减弱，诱发毛霉菌感染[13]。除此之外，毛霉菌可通过还原途径调节铁获取基因表达，并以铁蛋白的形式储存在细胞中，增加细胞内铁含量，供给毛霉菌生长需要[14]。各种原因引起的高铁蛋白血症，可引起氧自由基的释放，从而破坏组织并释放游离铁至血液中，铁超载有利于毛霉菌生长和侵袭，引起血栓形成和组织坏死[15]。不仅如此，高血糖、糖皮质激素过度使用和高水平的铁和酮体可上调鼻上皮细胞和血管内皮细胞上葡萄糖调节蛋白78（glucose regulated protein 78，GRP78）受体的表达，增强毛霉菌孢子的黏附，导致毛霉菌病的发生[16-17]。

三、临床特点

毛霉菌感染机体后可分为多种临床类型，主要包括ROCM、肺毛霉菌病、胃肠道毛霉菌病、皮肤/软组织毛霉菌病和播散性毛霉菌病等。毛霉菌病临床表现主要取决于宿主的免疫状态、感染程度和受累器官，常无特异性，突出特点是血管浸润和血栓形成导致的组织坏死。肺毛霉菌病在我国最为常见，其好发于糖尿病伴或不伴高血酮症患者、实体器官移植受者、粒细胞缺乏、血液恶性肿瘤的患者，临床仅表现为发热、咳嗽、呼吸困难等，病变通常累及肺实质，也可延伸到胸壁、肺动脉、主动脉、纵隔或心包，表现为胸痛和咯血等[18]。ROCM 好发于糖尿病伴或不伴高血酮症患者，其最常累及的是鼻和鼻窦，其次是眼眶和脑，大部分发生于男性，感染可能停留在局部，症状与急性鼻窦炎类似，表现为发热、头痛、鼻窦疼痛和鼻塞，且进展迅速[19]，此时临床误诊率较高。真菌扩散至眼内引起眼内炎、巩膜穿孔，患者视力骤降至无光感，甚至丧失眼球，侵及颅内导致颅神经麻痹、复视、眼球突出、眶周肿胀、眶尖综合征等，可危及生命。皮肤/软组织毛霉菌病好发于滥用静脉药物、烧伤/创伤患者，此类疾病较少见，感染可局限于局部或扩展到更深的组织，病变开始表现为红斑和硬化，如皮肤坏死、干溃疡和焦痂等，并逐渐发展为坏死，通常进展为坏死性筋膜炎[15]。胃肠道毛霉菌病好发于实体器官移植受者，回肠末端、盲肠及结肠、食道及胃部受累，可表现为腹胀、发热或胃肠道出血[20]。播散性毛霉菌病好发于实体器官移植受者、粒细胞缺乏、血液恶性肿瘤患者。患者的潜在疾病与感染部位亦有关系，血液系统恶性肿瘤和中性粒细胞减少症患者中肺毛霉菌病多见，ROCM 多见于糖尿病患者，而创伤易导致皮肤毛霉菌病[18]。

四、诊断策略

毛霉菌病的临床表现和体征不具有特异性，使得早期识别和诊断面临着极大挑战。初步诊断需借助影像学检查、组织病理学、临床微生物学以及分子检测等手段来实现，确诊依赖于组织病理学和真菌培养。诊断技术主要包括：（1）传统方法：直接涂片镜检、真菌培养、X 线/CT 检查；（2）非培养的实验室检测方法：真菌抗原检测（如G 试验、GM 试验），真菌抗体检测（如毛霉菌特异性抗体检测）；（3）分子生物学及其他新型检测：PCR、宏基因组下一代测序（metagenomic nextgeneration sequencing，mNGS）、质谱检测等。近年来分子诊断技术、mNGS 逐渐开展并用于侵袭性真菌感染的诊断，实现了毛霉菌病的早期诊断，也将是未来毛霉菌病研究的重要方向。

1. 传统检测技术

毛霉菌的传统检测手段包括直接涂片镜检、真菌培养及非特异抗原、抗体检测，直接涂片显微镜下发现并经真菌培养可确诊毛霉菌感染。病理组织经苏木精-伊红、高碘酸-希夫和Grocott-Gomori 六胺银染色等染色后在显微镜下观察，宽而少隔、分枝不规则、角度大，近似矩形的菌丝即毛霉菌菌丝，这是快速诊断毛霉菌感染的重要依据[4]。另外，组织病理学检查可以将样本中真菌与污染区分开来，确定是否存在血管入侵，还可以揭示与其他霉菌的共感染，因此推荐对组织样本进行真菌病理学检测[21]。病原体培养对于毛霉菌病的诊断至关重要，它可以鉴定到属种水平，同时可进行药敏试验。在缺乏组织学证据时，真菌培养是诊断肺毛霉菌病的核心。然而，毛霉菌生长条件苛刻，真菌培养基上培养1~7 d 才可见到生长，即使在真菌涂片上看到菌丝培养也仅有50%的阳性率[1]，因此诊断难度较大。

2. 影像学检查

影像学检查是毛霉菌感染的重要辅助诊断依据，其中以CT 和MRI 最为常用，两者在不同类型的毛霉菌感染诊断中各有优势，但在检测软组织侵犯方面MRI 较为敏感[22]。ROCM型感染后，鼻窦和眼眶增强CT、大脑和眼眶的MRI 及增强扫描对判断受累程度至关重要，而ROCM 累及下鼻甲及鼻窦MRI 可显示黏膜不同程度的增厚，累及眶周MRI 常可发现脓肿。CT 或MRI 血管造影可发现与血管血栓形成相关的梗死、真菌性栓子和额叶脓肿等[23]。MRI 对肺部病变（尤其是结节性病变）的表征不明确，常表现为单发或多发肺实变伴空洞、小结节、晕轮征、反向晕轮征、空腔、楔形浸润以及与胸膜炎疼痛相关的胸腔积液等。反向晕轮征是肺毛霉菌病典型的早期CT 表现，也是诊断肺毛霉菌病的重要线索，肺动脉CT 血管造影可进一步发现血管闭塞[24]。其他如胃肠道MRI 常无特异性表现。

3. PCR 检测

毛霉菌PCR 试剂盒可用于检测血清、组织和各种分泌物样本。PCR 检测覆盖常见的毛霉目物种，灵敏度超过90%，特异性超过95%[25]，新鲜样本检测优于石蜡包埋组织。一项法国前瞻性多中心研究评估qPCR 在诊断血清样本侵袭性毛霉菌病的价值，结果显示其诊断灵敏度为85%，特异性约90%，且具有约98%的阴性预测值[26]。因此，毛霉目PCR 可用于检测循环毛霉菌目DNA，辅助临床诊断毛霉菌病，同时可在治疗过程中进行随访、监测治疗效果。

4. 特异性抗体检测

近年来，利用毛霉菌特异性单克隆抗体进行免疫组织化学染色可辅助区分曲霉菌和毛霉菌，有助于弥补组织形态学诊断的局限[27]。 Shibata 等[28]开发了一种酶联免疫吸附法检测接种小鼠血清中根霉属特异性抗原水平，辅助诊断毛霉菌感染，结果发现毛霉菌感染小鼠特异抗体水平显著高于曲霉感染小鼠。一项新的回顾性研究应用单克隆抗体和抗曲霉菌抗体对13 例确诊为毛霉菌病的患者和20 例侵袭性曲霉病患者的组织进行免疫组织化学染色，发现特异性抗体对毛霉菌病诊断灵敏度和特异性均为100%[29]。另一项国内研究综合评估多种技术诊断毛霉菌病的价值，包括PCR、毛霉目特异性分子探针荧光原位杂交技术以及抗根霉属抗体进行的免疫组织化学染色技术，结果证实联合诊断是一种独立于培养且稳健的方法，阳性率可达100%[30]。因此，特异性抗体可视为临床有效诊断毛霉菌病的关键手段之一。

5. mNGS

mNGS 基于血清、组织、分泌物样本进行的DNA 或RNA检测，可以无偏倚地检测毛霉菌等多种病原微生物，且检测周期短，是实现毛霉菌感染早期诊断的重要手段[31-32]。内转录间隔区域ITS2 是目前应用最多的毛霉菌DNA 检测区域[33]，是毛霉目物种鉴定的重要检测依据。需要注意的是，由于毛霉菌细胞壁比较厚，即使在检测报告中读长数较低，也要考虑其为致病微生物的可能，需进一步采用其他检测方法进行联合验证。但mNGS 检测的人源背景、临床样本复杂多样、缺乏标准数据及统一数据分析流程、价格昂贵、基因量少等因素均是限制其临床应用的重要因素。

五、治疗策略

毛霉菌病的治疗原则为对于疑诊的患者及时启动有效的抗真菌治疗，必要时早期联合手术清除坏死病灶。 2019 年欧洲发布了最新毛霉菌病诊断和管理指南[4]，指出毛霉菌病治疗以外科清创和两性霉素B 抗真菌治疗为主，全身抗真菌药物与外科清创术同样重要，并且重点强调了手术清创对于疾病进展较快、病情危重患者的重要性。近年来，基于毛霉菌发病机制的新型抗菌药物逐渐被开发并应用于临床，未来或可作为控制毛霉菌感染的重要治疗措施。

1. 抗菌药物

目前推荐的毛霉菌治疗药物主要有两性霉素B 脂质体及其复合体静脉制剂、泊沙康唑和艾沙康唑。静脉注射两性霉素B 是治疗毛霉菌病的首选药物[3]。欧洲医学真菌学联合会指南指出，毛霉菌病优先推荐两性霉素B 脂质体（5~10）mg·kg-1·d-1进行一线治疗，但是统计发现，一线抗感染治疗后患者死亡率在33%~100%，其中ROCM 型患者死亡率最高可达100%[34]。对于两性霉素B 治疗应答不佳或不耐受、疾病进展迅速或患者的一般状况较差时可考虑加用艾沙康唑或泊沙康唑[4]。对于存在毛霉菌感染高危因素的患者，推荐使用泊沙康唑进行一级预防。目前毛霉菌病疗程尚不明确，通常需要数周至数月。

2. 手术清创

欧洲医学真菌学联合会指出除全身抗真菌治疗外，尽早对毛霉菌病进行手术治疗，必要时进行病灶的重复切除或清创[4]。部分类型毛霉菌体外对抗真菌药物治疗具有高度敏感性，但在体内效果欠佳，通过外科手术清创方式可有效提高毛霉菌感染治疗效果[35]。研究发现，在COVID-19 引起的侵袭性毛霉菌鼻窦炎患者中，手术联合药物治疗可显著提高毛霉菌感染的根除率[36]，在皮肤毛霉菌感染患者中手术缝合植皮联合药物治疗可大大提高治疗效果、缩短疗程[37]。然而外科手术具有一定的局限性，如孤立的肺毛霉菌病手术获益较大，但播散性毛霉菌病由于累及颅内重要功能区域或主要血管是手术的相对禁忌证[38]。因此，掌握毛霉菌手术适应证，早期识别、必要时及时联合手术清创具有重要临床意义。

3. 新型抗菌药物

抗菌肽作为天然存在的蛋白质，是近年来被证实为抗真菌治疗的候选方案，可以通过直接杀菌特性发挥抗真菌作用。除了全身性抗真菌治疗外，它还可通过靶向机体免疫反应，增强机体抵抗真菌入侵，如在免疫麻痹期，抗菌肽可恢复免疫功能，增强APC 功能，发挥消除毛霉菌的作用[39]。除此之外，新型铁螯合剂疗法、高压氧治疗、IFN-γ 有望成为抗毛霉菌的辅助手段。单克隆抗体、细胞因子免疫疗法、疫苗等是新兴的预防或控制毛霉菌感染的治疗手段，主要通过恢复宿主免疫功能和抑制免疫介导的组织损伤来控制真菌感染，但目前关于它们在毛霉菌病中的应用尚在临床探索阶段[40]。其他如分子遗传学方法和基因组筛选可探索发现控制毛霉菌感染的新靶点，为未来药物研发提供新方向。