“最小生物”與免疫系統(tǒng)的博弈，解讀肺炎支原體肺炎背后的秘密

車翀

【受訪專家】 ?趙德育 南京市兒童醫(yī)院內(nèi)科主任兼呼吸科主任、南京醫(yī)科大學(xué)兒內(nèi)科教研室主任，醫(yī)學(xué)博士，主任醫(yī)師、教授、博士研究生導(dǎo)師。中華醫(yī)學(xué)會兒科分會第14～16屆呼吸學(xué)組委員、第18屆呼吸學(xué)組肺血管疾病協(xié)作組副組長，中國醫(yī)師協(xié)會兒科分會呼吸學(xué)組委員，江蘇省醫(yī)學(xué)會兒科分會委員、第7～8屆呼吸學(xué)組組長，南京醫(yī)學(xué)會兒科分會第11～12屆主任委員，南京市變態(tài)反應(yīng)分會副主任委員，國家兒童醫(yī)學(xué)中心呼吸專科聯(lián)盟副組長。對兒科常見疾病，尤其是在兒童呼吸道疑難疾病、支氣管哮喘、重癥肺炎、慢性咳嗽等疾病的診斷和處理方面具有豐富的臨床經(jīng)驗。

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支原體：介于細(xì)菌與病毒之間的“最小生物”

人類很早就發(fā)現(xiàn)了支原體引起的疾病。1693年，就有德國醫(yī)生首先報道了一例當(dāng)?shù)氐呐魅拘孕啬し窝撞±＿@個病在很長一段時間內(nèi)都是歐洲畜牧業(yè)的大敵。19世紀(jì)初，牛傳染性胸膜肺炎在整個歐洲流行起來，1843年，美國也報道了當(dāng)?shù)氐氖桌±．?dāng)時，對這個疾病的研究雖然很多，但一直沒人發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這個疾病的病原微生物究竟是什么。

在 17 世紀(jì)后葉，荷蘭人安東尼·列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）發(fā)明了顯微鏡，這也讓他成為第一個觀察到細(xì)菌這種微生物的人。200多年過去，雖然人們對細(xì)菌的觀察已經(jīng)比較成熟，但當(dāng)時的科學(xué)家們卻還是怎么都找不到這種牛傳染性胸膜肺炎的病原體，這就不得不讓人懷疑，這個疾病的背后，是不是潛藏著另外一種病原微生物。1889年，在法國巴斯德研究所工作的兩位醫(yī)生， 率先從牛傳染性胸膜肺炎的病灶中分離出一種微生物。他們經(jīng)過培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，這種微生物的菌落非常小，菌體不易染色，很難進行形態(tài)學(xué)方面的鑒定，于是，當(dāng)時只能籠統(tǒng)地將它稱為胸膜肺炎微生物（PPO）。從那以后，人們在羊、犬、鼠及禽類等動物的病灶中， 不斷發(fā)現(xiàn)類似的微生物，于是學(xué)者們將這一類微生物統(tǒng)稱為類胸膜肺炎微生物（PPLO）。

1937年，也就是人類首次直接在電子顯微鏡下觀察到病毒的第二年，這種類胸膜肺炎微生物在人體中被發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)50年代，人們首次從體外培養(yǎng)的細(xì)胞中分離出了這種微生物，隨后，這種微生物在各種生物體內(nèi)被越來越多地分離出來。這些類胸膜肺炎微生物在液體培養(yǎng)基中生長時，大都呈現(xiàn)有分支的絲狀，所以有人就將它稱為“支原體”。1956年，國際細(xì)菌學(xué)組織正式命名這類微生物為支原體。

第二次世界大戰(zhàn)前后，有專家發(fā)現(xiàn)，有一種肺炎在軍隊和學(xué)校中小規(guī)模流行，患者主要是兒童與青年人。該肺炎與人們所熟知的肺炎鏈球菌肺炎不同，X 線片上沒有大葉狀陰影，痰內(nèi)也培養(yǎng)不出肺炎鏈球菌。當(dāng)時人們不能找出該肺炎的病因，就將它稱為非典型肺炎。此后，一位叫伊頓（Eaton）的科學(xué)家從患者的痰中分離出一種病原體，他發(fā)現(xiàn)該 病原體具有病毒的某些特點，但也不完全像病毒，它能夠感染雞胚，但無法感染細(xì)胞。這種介于細(xì)菌與病毒間的病原體當(dāng)時就被稱為“伊頓因子”，這種非典型肺炎也被認(rèn)為是由“伊頓因子”引起的。

直到 20 世紀(jì) 60 年代，海弗利克（Hayflick）醫(yī)生在開發(fā)能夠為支原體復(fù)制提供膽固醇和蛋白質(zhì)的新型實驗性培養(yǎng)基時，從蛋黃樣本中分離出了這種“伊頓因子”，確認(rèn)了其支原體的身份。

這種能夠造成肺炎和其他多種疾病的支原體， 其實是目前發(fā)現(xiàn)的能獨立生存、自我復(fù)制的最小的細(xì)胞樣生物。它的直徑一般是0.1～0.3微米，僅為細(xì)菌的1/10。大部分針對細(xì)菌的過濾器它都能通過，所以我們也說，支原體是介于細(xì)菌和病毒之間的微生物。

除了會造成感染性疾病外，支原體還會污染大量的體外培養(yǎng)細(xì)胞。由于它無處不在，可以進行自我復(fù)制并且能獨立生存，在很長一段時間內(nèi)，有57%～92%的體外培養(yǎng)細(xì)胞都受到了支原體的污染。支原體不僅能通過針對細(xì)菌尺寸設(shè)計的過濾裝置，還能抵抗常用的抗生素，這對生物細(xì)胞學(xué)研究帶來了非常大的困擾。

獨有的特性，獨特的致病過程?

支原體除了體積很小，它最大的特點是沒有細(xì)胞壁，這一點區(qū)別于細(xì)菌。目前認(rèn)為，支原體是由有細(xì)胞壁的革蘭氏陽性菌進化而來的，在演變的過程中細(xì)胞壁因為某些原因突變丟失了。完全沒有細(xì)胞壁，也解釋了支原體許多獨特的性質(zhì)，比如對滲透壓、消毒劑非常敏感，對青霉素類抗生素“有免疫力”，也會形成獨特的“煎蛋樣菌落”。

“支原體的種類很多，其中肺炎支原體是兒童呼吸道感染最常見的病原體之一。”趙主任介紹道，“肺炎支原體有兩個類似吸盤的結(jié)構(gòu)，即肺炎支原體絲狀體頂端的P1和P30黏附蛋白，可牢固地黏附于上皮細(xì)胞的表面。”氣道上皮細(xì)胞表面有一層會自主擺動的結(jié)構(gòu)——纖毛，它們具有定向擺動的能力，且非常敏感，可將痰液及侵入呼吸道的病原體排出體外。當(dāng)纖毛功能受損時，氣道痰液排出能力下降，氣道內(nèi)的痰液增多后會刺激氣道，引起咳嗽、咳痰。肺炎支原體侵入呼吸道后，會借滑行運動定位于纖毛間，借助兩個黏附蛋白牢固地黏附于上皮細(xì)胞的表面受體，抵抗纖毛的清除和吞噬細(xì)胞的吞噬。同時，黏附蛋白也具有直接的細(xì)胞毒性，其分泌的社區(qū)獲得性呼吸窘迫綜合征毒素可造成上皮細(xì)胞空泡化、纖毛功能喪失等氣道黏膜損傷。另一方面，機體的免疫炎性反應(yīng)、細(xì)胞因子產(chǎn)生的炎癥級聯(lián)放大效應(yīng)以及機體自身免疫機制等共同參與了肺炎支原體復(fù)雜的致病機制。

支原體肺炎發(fā)生的具體過程，也與常見的細(xì)菌性肺炎、病毒性肺炎不同。“細(xì)菌感染常常具有侵襲性，可破壞組織、細(xì)胞，引起局部組織的炎癥、滲出、壞死和化膿，也會侵入血液引起敗血癥;而病毒感染是侵入機體細(xì)胞內(nèi)，病毒在機體的細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制，造成細(xì)胞死亡。”趙主任表示，肺炎支原體是在幾乎不進入細(xì)胞的情況下引起炎癥與免疫反應(yīng)。“如果將我們的呼吸道組織理解成我們的家，細(xì)菌感染就像是家里闖進一群‘彪形大漢，搶了家里的東西還把房子破壞了，一片狼藉;病毒感染就像是幾個小精靈闖進了家里，進入墻體內(nèi)，鬧了個天翻地覆;而支原體，就像是來了幾個孔武有力的‘莽漢，默默地站在家門口和墻邊，把家圍起來，推拉搖晃，釋放毒素，損害我們的家。”

肺炎支原體除了對氣道的局部損傷外，另一個特點就是免疫炎癥反應(yīng)。典型的肺炎支原體肺炎多見于年長兒，這與機體的免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)。當(dāng)肺炎支原體感染新生兒、嬰幼兒后，由于他們免疫炎癥反應(yīng)弱，往往只是有些咳嗽、氣喘等局部癥狀。而五歲以上的兒童，免疫功能逐漸健全，當(dāng)支原體入侵呼吸道，吸附在纖毛表面時，機體產(chǎn)生的大量肺炎支原體抗體就會和肺炎支原體這個抗原相結(jié)合，抗原抗體結(jié)合后會吸引炎癥細(xì)胞、炎癥介質(zhì)在肺間質(zhì)中浸潤。“所以我們常說，肺炎支原體肺炎是一種間質(zhì)性肺炎，它損傷肺間質(zhì)、損傷呼吸道纖毛，早期很少侵犯肺泡。呼吸道的纖毛損傷導(dǎo)致痰液排出困難，患者就會用力咳嗽排痰，而強烈的免疫炎癥反應(yīng)，會造成發(fā)熱。所以咳嗽、發(fā)熱是肺炎支原體肺炎最為典型的兩個癥狀。”而這兩個癥狀，在呼吸道疾病，尤其是呼吸道感染性疾病中，堪稱普遍，需要與其他上呼吸道感染、肺炎進行鑒別診斷，這也是肺炎支原體肺炎診斷的必要步驟。

肺炎支原體肺炎引起的發(fā)熱也與細(xì)菌感染不同。細(xì)菌的細(xì)胞壁往往存在內(nèi)毒素——脂多糖分子，人體對它極其敏感，極微量（1～5納克/公斤體重）內(nèi)毒素就能引起體溫上升，所以細(xì)菌感染往往會造成高熱，同時孩子會伴有明顯的感染中毒癥狀，精神萎靡。而支原體并沒有這種蘊含內(nèi)毒素的細(xì)胞壁，支原體感染引起的發(fā)熱常常與過強的免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)，所以輕癥支原體感染往往是低熱，重癥肺炎肺炎支原體肺炎的高熱常常與免疫炎癥反應(yīng)過強有關(guān)，由于沒有內(nèi)毒素，孩子沒有明顯的感染中毒癥狀，當(dāng)體溫降至正常時孩子通常精神狀態(tài)很好。

肺泡滲出少也是肺炎支原體肺炎的一個臨床特點。大多數(shù)肺部炎癥，尤其是細(xì)菌造成的肺炎中，肺泡會有較多的滲出液。醫(yī)生通過聽診器就可以聽到呼吸時氣體通過肺泡中的液體所產(chǎn)生的細(xì)濕啰音。但肺炎支原體肺炎早期常常不侵犯肺泡，肺泡的炎癥滲出少，所以聽診時會聽不到濕啰音，“如果醫(yī)生經(jīng)驗不夠豐富或是疏忽，就容易漏診肺炎。所以我們建議，如果孩子有明顯的發(fā)熱、咳嗽，病程超過3天，哪怕肺部聽不見細(xì)濕啰音，也要拍一張胸片進行檢查。因為肺炎支原體肺炎早期常常聽不到濕羅音，當(dāng)臨床懷疑肺炎支原體肺炎時要及時拍胸片，以免漏診，也請廣大家長能充分理解。”趙主任如是說。

支原體的檢測都是如何進行的?

現(xiàn)在針對肺炎支原體肺炎的檢測手段并不少，在臨床診治中，運用檢查手段綜合判斷其實是一件較為復(fù)雜的事情。

·支原體培養(yǎng)

支原體培養(yǎng)陽性是判斷支原體感染的金標(biāo)準(zhǔn)，但支原體生長緩慢，對培養(yǎng)環(huán)境要求苛刻，培養(yǎng)時間長，一般只用于臨床研究。

有一種可在臨床應(yīng)用的支原體快速培養(yǎng)試劑盒，基于高營養(yǎng)和快速生長因子使支原體快速生長，檢測者可通過培養(yǎng)基顏色變化來判斷支原體的存在。趙主任介紹，支原體沒有細(xì)胞壁，同時能在體外獨立生存，所以就可以在培養(yǎng)基里加入抗生素。這些抗生素主要通過使細(xì)菌細(xì)胞壁缺損來達到殺菌效果，支原體沒有細(xì)胞壁，也就相當(dāng)于對加注的抗生素免疫了。如此操作后，培養(yǎng)皿里的細(xì)菌就被殺滅了，同時培養(yǎng)皿也沒有活細(xì)胞來供病毒生長，在如此環(huán)境下還能夠生長的，有較大的概率就是支原體。

支原體在代謝的過程中會形成一些酸性的代謝產(chǎn)物，當(dāng)培養(yǎng)基中出現(xiàn)了顏色變化（pH值發(fā)生改變）時就可以間接判定培養(yǎng)皿中支原體生長了。”趙主任坦言，這樣的檢測實際上是比較“粗糙”的。“臨床中，它的陽性率在50%～60%，還是比較低的。另外真菌也難以被抗生素殺死，如果真菌污染了樣本勢必會造成結(jié)果不準(zhǔn)確。”由于敏感性及特異性不高，臨床不推薦。

·支原體抗體檢測——IgG、IgM 檢測

“人體感染肺炎支原體后，能產(chǎn)生特異性IgM和IgG類抗體。”趙主任介紹道，“抗體一般在感染后1周出現(xiàn)，3～4周達高峰，以后逐漸降低。由于肺炎支原體感染的潛伏期為2～3周，當(dāng)患者出現(xiàn)癥狀而就診時，部分患者IgM抗體已達到相當(dāng)高的水平，因此IgM抗體陽性可作為急性期感染的診斷指標(biāo)。如IgM抗體陰性，也不能否定肺炎支原體感染，須檢測IgG抗體。IgG較IgM出現(xiàn)晚，須進行動態(tài)觀察，如發(fā)現(xiàn)顯著升高則提示近期感染，顯著降低說明處于感染后期。IgG與IgM同時測定，可提高診斷率，達到指導(dǎo)用藥、提高療效之目的。

需要注意的是，肺炎支原體抗體可以在患兒的體內(nèi)存在6個月甚至1年以上，故感染后不需要短時間內(nèi)反復(fù)復(fù)查支原體抗體，因為單純支原體抗體陽性不能作為支原體感染的診斷標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合臨床。另外，抗體在體內(nèi)產(chǎn)生需要時間，嬰幼兒由于免疫功能不完善、產(chǎn)生抗體的能力較低，可能出現(xiàn)假陰性或低滴度的抗體，因此，臨床上早期檢測支原體主要是靠抗原檢測，也就是直接檢測樣本中是否存在支原體。

·支原體抗原檢測

“現(xiàn)在臨床上常用的是DNA和RNA檢測。我們直接去檢測樣本中是否存在支原體的遺傳物質(zhì)——DNA，如果有，那支原體肯定存在。”但是，DNA測定只能判斷是否存在支原體，卻無法分辨是否存活。DNA相對來說比較穩(wěn)定，在很多考古學(xué)的研究中，我們有時甚至能對數(shù)千年前遺存的生物標(biāo)本進行DNA的檢測。“支原體的DNA也有這樣的特性。即使支原體在我們的體內(nèi)已經(jīng)死去了，只要沒有排出，還是能檢測出支原體的DNA。”趙主任告訴我們，單純從是否存在DNA這點上，無法判斷是既往感染還是現(xiàn)癥感染，還需要看DNA檢出的量和臨床癥狀來綜合考慮。

RNA的檢測就相對更精確了，RNA是支原體分泌的蛋白，只有活著的支原體才能去分泌RNA，所以如果檢測到了支原體RNA，那么我們就可以認(rèn)為存在活的支原體。“但這種檢測也不是完美的，它比較‘金貴，不僅價格較高，而且RNA非常脆弱，分解速度快、易被破壞，樣本保存起來相對困難。往往取樣之后就要迅速接受檢測，這對于實驗室條件以及標(biāo)本取樣的條件要求都更高。”

現(xiàn)在臨床上還有二代測序技術(shù)，從基因序列上來判斷病原體的身份。

臨床上檢測支原體的方法很多。不同的方法有各自的優(yōu)缺點，需要醫(yī)生綜合評估。“所以，我們一直強調(diào)，醫(yī)生診治疾病時主要看患者病情，實驗室檢驗結(jié)果是提供參考，需要醫(yī)生結(jié)合臨床病情進行綜合判斷。”趙主任強調(diào)道。