艱難梭菌感染

李星星 陶亮

抗生素濫用和隨之大量產生的抗生素耐藥菌是當今全球公共健康、食品安全和經濟發展的最大威脅之一，它深刻地影響著我們每一個人，無論性別、年齡和國籍。一份2016年進行的調查顯示，全球每年有不少于70萬名患者死于耐藥菌感染。據估計，這個數字到2050年將上升到1000萬人，這比所有類型的癌癥死亡人數加起來（約每年800萬）還要多！

美國疾病預防控制中心2019年最新發布的北美耐藥菌威脅報告里列出了包括碳青霉烯抗性不動桿菌、耳念珠菌、艱難梭菌、碳青霉烯抗性腸桿菌、耐藥淋病奈瑟氏菌在內的5種緊急威脅耐藥菌，以及數十種嚴重威脅和憂慮威脅的其他耐藥菌。其中，艱難梭菌近年來在全球各地造成了一系列爆發性感染，自2013年起被美國疾病預防控制中心列為最高級別威脅的耐藥病菌，它也可以看作是當今耐藥菌問題爆發的一個典型縮影。

艱難梭菌（Clostridioides difficile）是一種專性厭氧的革蘭氏陽性細菌，形狀多為桿狀、棒狀、梭狀，可產生芽孢。該菌最早于1935年由哈爾（I. Hall）和奧圖爾（E. OToole）在健康嬰兒的腸道中分離得到，因其在實驗室條件下分離培養非常困難而得名“艱難”。

雖然研究者很早就發現艱難梭菌的培養物對實驗動物有毒害作用，然而由于艱難梭菌最初分離自健康嬰兒，且沒有其他相關致病報道，于是艱難梭菌在發現后的數十年內一直被認為是正常腸道細菌之一，因而被人們所長期忽視。直到20世紀70年代，一系列研究指出艱難梭菌與偽膜性結腸炎的發生直接相關。自20世紀末，艱難梭菌感染相關疾病病例數量急劇增加，在醫療水平發達地區尤為嚴重，一般認為這與工業化國家抗生素濫用情況更為嚴重有關[1]。至此，艱難梭菌從默默無聞逐漸走向人們關注的健康問題焦點。

艱難梭菌感染的致病機制

艱難梭菌對多種抗生素，包括氨基糖苷類抗生素、林可霉素、四環素、紅霉素、克林霉素、青霉素、頭孢菌素、喹諾酮類抗生素等廣泛具備較高的耐藥性[2]。此外，艱難梭菌的芽孢能夠抵御高溫、干燥、消毒劑等各種極端條件，在自然環境中長期存活。

艱難梭菌偶見于健康人群腸道中，由于腸道正常菌群的存在，艱難梭菌通常難以定植，一般不會引發疾病。然而對于廣譜抗生素、免疫抑制劑或化療藥物長期或大量使用的病人，人體正常腸道菌群遭到破壞后，容易發生艱難梭菌的侵入定植和大量繁殖，引發包括偽膜性腸炎、腹瀉、腸穿孔、巨結腸、感染性休克等多種疾病癥狀，嚴重威脅生命[2]。更重要的是，由于艱難梭菌的復合耐藥特性和芽孢的存在，抗生素治療艱難梭菌感染往往效果不佳，難以根除，許多患者在治療結束后一段時期內會再度復發。

已知艱難梭菌可以產生3種外毒素：毒素A、毒素B和二元毒素（C. difficile transferase， CDT），艱難梭菌利用這些毒素作為“武器”來破壞人體的腸道上皮層，引發壞死和炎癥，使機體出現各種疾病癥狀。艱難梭菌的致病能力完全依賴于其表達的外毒素，尤其是毒素B。臨床發現，分離到的致病菌株幾乎都包含毒素B，同時動物模型實驗顯示，對毒素基因進行缺失敲除后的艱難梭菌幾近喪失致病的能力。因此，研究艱難梭菌毒素與宿主細胞的相互作用方式一直以來都是理解艱難梭菌發病過程的關鍵核心。近年來，研究者們在艱難梭菌毒素作用的分子機制方面取得了一系列突破性的進展，初步闡明了部分毒素靶向宿主細胞的底物和受體。其中，筆者所在團隊鑒定了艱難梭菌毒素A和毒素B重要的宿主細胞受體[3，4]，并進一步建立了艱難梭菌毒素B的各種變異體序列的分類圖譜[5]，這些研究對艱難梭菌感染臨床的毒理學和病理學有著重要意義，并極大地有助于指導新的檢測和治療手段的開發。

艱難梭菌感染的流行病學研究

艱難梭菌常見于醫院和社區的外源性感染和交叉感染，數據顯示艱難梭菌感染導致了20%左右的抗生素相關性腹瀉，以及90%～100% 的假膜性腸炎[6]。僅2011年，美國艱難梭菌感染患者約50萬人，并造成2.9萬人死亡，國家經濟負擔約4.5億～30億美元[7]。在歐洲，2018年統計數據顯示，20個主要歐洲經濟體國家的住院患者中艱難梭菌感染發病率高達每萬人次42.9例，其中病死率約3.9%。在我國，一份2007—2008年上海復旦大學附屬華山醫院的統計顯示，該院住院病人艱難梭菌感染發病率約每萬人次17.1例[8]。最近一項包括37 663名患者的隨機效應研究顯示，亞洲總體艱難梭菌感染發病率與北美和歐洲相似，而與中東和南亞地區相比，東亞地區的艱難梭菌感染患病率最高。整體而言，艱難梭菌感染相關疾病已經成為一個全球性健康問題，發病態勢嚴峻。

病原菌的基因分型對其診斷、溯源、治療、傳播途徑發現和流行病學監控等具有重要的意義。對艱難梭菌分型的傳統方法包括核糖體分型（ribotyping， RT）、脈沖凝膠電泳法分型、限制性內切酶分析、多位點序列分型（multilocus sequence typing， MLST）、基因組單核苷酸多態性分型等，其中RT和MLST具有較高的性價比和精確度，是目前最常用的兩種分型方法。

地域間的流行菌株分布存在顯著差異是艱難梭菌感染流行病學上的另一個特點。例如2002年在北美國家首先發現的高毒力艱難梭菌流行菌株，其核糖體分型為RT027，多位點序列分型ST01，可同時產毒素A、毒素B和二元毒素。臨床數據顯示，屬于該分型的流行菌株傳播性強、易引起復發、預后較差。在此之后，RT027/ST01型菌株逐漸蔓延至英國、歐洲大陸、澳大利亞、 墨西哥、 智利和韓國等地。目前RT027/ST01型艱難梭菌是北美和英國地區主要的流行菌株。亞洲地區也偶有RT027/ST01型菌株的報道，但是其聚集和爆發性與原發地差異較大，并非當地的流行株。而在中國地區，主要的艱難梭菌流行菌株為RT017/ST37、RT046/ST35、RT012/ST5、 RT078/ST11等。

此外，艱難梭菌感染發病率可能還與包括飲食在內的各種生活習慣相關。2000年后在北美等地區RT027/ST01型菌株的感染發病率普遍偏高，有研究顯示可能和當地人大量使用海藻糖作為代糖有關。另外有研究提示高脂、高蛋白的飲食習慣或有可能影響艱難梭菌感染，而高碳水化合物飲食則或許會起到預防保護作用。

艱難梭菌感染的診斷和治療

目前已經建立起艱難梭菌的臨床診斷相對標準的流程。艱難梭菌檢測的金標法是利用專用篩選培養基進行分離培養，艱難梭菌菌落形態扁平、粗糙、邊緣不整齊，具有典型的刺激氣味。接下來的細胞毒性試驗，是進一步檢測其是否為產毒菌株的金標手段。然而該方法的一大缺點是耗時過長，整個完整過程可能需要2～4天才能完成。相對而言，核酸擴增試驗、酶聯免疫法、實時鏈式聚合酶反應、環介導等溫擴增法等方法簡單快速，在靈敏度和特異性方面則各有優劣。由于實驗室檢測無法區分無癥狀攜帶和感染病癥，疾病的診斷還需要結合臨床表征，當患者滿足以下兩個條件時可認為是發生了感染性疾病而非無癥狀攜帶：一是出現中/重度腹瀉、腸梗阻或中毒性巨結腸；二是糞便檢測到產毒艱難梭菌菌體或其毒素，或者內鏡下或組織病理檢查顯示為偽膜性腸炎[9]。

治療艱難梭菌感染的首要原則是隔離引起感染的危險因素。由于艱難梭菌可產生耐酒精的芽孢，日常清潔工作更應全面仔細，例如可使用肥皂替代消毒酒精進行手部清潔。因艱難梭菌感染患者多為長期住院及患有部分基礎性疾病的人群，開展艱難梭菌感染治療時應盡可能停止正在使用的廣譜抗生素類藥物，轉而使用窄譜抗生素或者尋求其他替代藥物。之后再根據患者感染的嚴重程度，采取分級治療。

針對輕中度患者可采取藥物治療的方式，甲硝唑和萬古霉素是目前臨床推薦的治療艱難梭菌感染的抗生素藥物。患者有腹瀉癥狀，但無其他腸炎類癥狀，可口服甲硝唑或經胃管給藥治療；對于內鏡檢查發現偽膜的患者，要配合萬古霉素治療。在接受藥物治療的過程中，患者應堅持按照標準療程（10～14天）積極配合；避免接受治療時，使用可誘發艱難梭菌感染的抗菌類藥物，若無法避免時，可通過延長抗艱難梭菌感染藥物使用時間達到更好的治療效果；盡可能避免止瀉劑的使用，其可能導致腸阻塞等更加嚴重的副作用；住院期間進行接觸隔離，妥善處理代謝污物。對于更加嚴重的病患，如發現腸梗阻、腸穿孔、中毒性巨結腸，則應該考慮外科手術切除的方式，如采取的是結腸次全切除保留直腸的患者，術后可配合藥物進一步治療。接受外科手術的患者，往往病情較為嚴重，預后也相對較差，且結腸切除的病死率高達25%～75% [9]。

另外在臨床上存在一部分病例，在完成療程后仍反復出現復發，原因可能是患者體內細菌芽孢殘留，或者因為仍處于艱難梭菌感染高風險環境中而引發二次感染。對于這類復發感染情況，抗生素治療極難將其治愈。目前已有多種非抗生素依賴的艱難梭菌治療手段處于不同的開發階段，如中和毒素抗體、艱難梭菌疫苗、抗生素腸道酶解劑等。其中特別值得一提的是糞菌移植法（fecal microbiota transplantation， FMT），其展現出了令人期待的應用價值和前景。

FMT旨在通過建立新的腸道菌群，實現新的菌群—宿主相互作用以達到治療的目的。FMT治療過程中對糞菌供體有嚴格的要求，其用藥史、病史、感染和常見病原體是體檢時基本的篩查指標。對于受體，應根據患者情況和接受移植的途徑做相應的準備，如經胃腸鏡下的灌注，推薦移植前給予質子泵抑制劑以減少胃酸分泌，給予促胃動力藥促進胃蠕動，縮短輸注時間等。當自供體收集到符合標準的糞菌后，醫療操作人員應盡快對其進行稀釋離心、過濾微濾等純化操作，將新鮮糞菌制成可用于移植的菌液或糞菌膠囊。制備好的菌液應盡快移植至受體體內，或將菌體膠囊冷凍保藏備用。FMT的移植路徑通常包括上行的口服及鼻腸管給藥和下行結腸鏡給藥。FMT治療難治性或反復性艱難梭菌感染有很好的效果，2013年美國將FMT納入研究型新藥管理，2016年美國食品藥品監督管理局發布FMT治療艱難梭菌感染納入新藥臨床試驗的新規，進一步規范約束FMT的使用，也從側面印證了其在艱難梭菌感染治療中的潛在價值。

艱難梭菌感染作為抗生素濫用帶來的一個次生問題，已經嚴重威脅全球公共健康。以艱難梭菌為例的耐藥菌大量出現，無時無刻不在警示我們，人類與病菌的斗爭是永不停歇的。在當下時期，正確、規范、有節制地使用抗生素來延緩耐藥菌的出現已經刻不容緩。同時，堅持進行有關病原菌生理和致病機制的基礎研究，積極探索多種類的防治手段將是未來對抗病原菌感染的新思路。

[1]Kelly C P， Pothoulakis C， LaMont J T. Clostridium difficile colitis. New England Journal of Medicine， 1994， 330（4）： 257-62.

[2]Leffler D A， Lamont J T. Clostridium difficile infection. New England Journal of Medicine， 2015， 372（16）： 1539-48.

[3]Tao L， Zhang J， Meraner P， et al. Frizzled proteins are colonic epithelial receptors for C. difficile toxin B. Nature， 2016， 538（7625）： 350-5.

[4]Tao L， Tian S， Zhang J， et al. Sulfated glycosaminoglycans and lowdensity lipoprotein receptor contribute to Clostridium difficile toxin A entry into cells. Nature Microbiology， 2019， 4：1760-1769.

[5]Shen E， Zhu K， Li D， et al. Subtyping analysis reveals new variants and accelerated evolution of Clostridioides difficile toxin B. Communications Biology， 2020， 3（1）： 347.

[6]Magill S S， Edwards J R， Bamberg W， et al. Multistate pointprevalence survey of healthcare-associated infections. New England Journal of Medicine， 2014， 370（13）： 1198-208.

[7]Lessa F C， Mu Y， Bamberg W M， et al. Burden of Clostridium difficile infection in the United States. New England Journal of Medicine， 2015， 372（9）： 825-34.

[8]Huang H， Fang H， Weintraub A， et al. Distinct ribotypes and rates of antimicrobial drug resistance in Clostridium difficile from Shanghai and Stockholm. Clinical Microbiology and Infection， 2009， 15（12）： 1170-3.

[9]Bagdasarian N， Rao K， Malani P N. Diagnosis and treatment of Clostridium difficile in adults： a systematic review. The Journal of the American Medical Association， 2015， 313（4）： 398-408.

關鍵詞：抗生素濫用 細菌耐藥 艱難梭菌感染 致病機制診斷和治療 ■