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侵袭性真菌病的患病率及病死率呈持续上升趋势,而且耐药形势堪忧,常见的病原真菌包括念珠菌、曲霉、隐球菌和毛霉等。刘伟教授介绍,据统计,侵袭性曲霉病全球新发病例20万人,死亡率高达29%~80%;毛霉感染漏诊率高,治疗困难,死亡率高达25%~50%;播散性镰刀菌病的死亡率更是超过75%。宿主免疫状态严重受损,病原真菌对抗真菌药物耐药性增加,新发病原真菌种类明显增加,疾病临床特征迥异,多种因素共同作用严重影响患者健康。
我国多中心的侵袭性真菌病监测始于2009年,由北京协和医院徐英春教授牵头建立了中国医院侵袭性真菌病监测网(CHIF-NET)。目前,CHIF-NET总网参与医院已近百家、覆盖29个省级行政区域。刘伟教授以他所在团队近年来所开展的对念珠菌和曲霉药物敏感性监测的数据及相关的耐药机制进行详细阐述。
念珠菌的耐药情况
我国的China-SCAN项目中进行了一项大型前瞻性多中心研究。研究人员在67个重症监护病房(ICU)内,获得249例患者的389株真菌分离株。其中,白色念珠菌占比约40.1%,非白色念珠菌约占59.9%。此外还分离出希木龙念珠菌、季也蒙念珠菌、菌膜念珠菌和一些其他罕见念珠菌。药物敏感性监测结果显示,白色念珠菌(156株)对氟康唑(FLC)耐药者15株、剂量依赖性敏感(SDD)株7株、敏感株134株;部分菌株对伏立康唑(VRC)和伊曲康唑(ITC)存在交叉耐药。热带念珠菌(67株)中2株对FLC耐药。光滑念珠菌(50株)中有2株对FLC耐药,48株对FLC不敏感,7株对卡泊芬净(CAS)不敏感。所有分离株均对CAS和两性霉素B(AMB)敏感,但氟康唑在大多数非白色念珠菌中的敏感性较低,值得进一步关注。刘伟教授团队进一步研究揭示,ICU病房患者口腔念珠菌可能是这群患者念珠菌血症的感染来源,药泵基因高表达是希木龙念珠菌对三唑类耐药的原因,并率先完成对多药耐药希木龙念珠菌的De Novo基因组测序。
此外,北京大学第一医院团队近期发表了一项超过10年的真菌监测研究结果,数据显示,尽管白色念珠菌是主要的检出菌株,但随着时间推移,非白色念珠菌感染率不断增加。检出念珠菌对棘白菌素的敏感性较好。唑类抗真菌药物交叉耐药在热带念珠菌中占29.4%,在光滑念珠菌中占23.1%。
由北京大学刘伟教授团队牵头的近期一项联合全国九家三甲医院开展的中国真菌耐药性监测研究(China Antimicrobial Resistance Surveillance Trial—Fungi, CARST-Fungi)中,分离到念珠菌269株,丝状真菌84株。其中,23株念珠菌对三唑类药物交叉耐药,包括9株白色念珠菌、8株热带念珠菌、4株光滑念珠菌、1株C. parapsilosis sensu stricto和1株C. metapsilosis。5株念珠菌为多药耐药,其中2株白色念珠菌和1株热带念珠菌对三唑类和5- 氟胞嘧啶(5-FC)耐药;2株光滑念珠菌对棘白菌素和泊沙康唑(POS)耐药(表1),并揭示药泵基因高表达和靶酶基因突变是光滑念珠菌对多药耐药的原因。
表1 药敏结果
在该研究中,120株白色念珠菌中,分别有10株、6株、11株和5株分别对POS、VRC、ITC和FLC耐药;120株对AMB和棘白菌素都敏感,9株对5-FC耐药。40株热带念珠菌中分别有19(47.5%)、8、2和12株对POS、VRC、ITC和FLC耐药,40株对AMB和棘白菌素都敏感,2株对5-FC耐药。36株光滑念珠菌中,8、20(55.6%)株对POS和VRC耐药,2株对FLC耐药,其余34株为SDD,36株对ITC均敏感,2株对棘白菌素交叉耐药;36株对AMB、5-FC均敏感。
耳念珠菌
耳念珠菌最早在2009年由日本学者报告为新发现真菌种类,此后在韩国、美国和欧洲各国均有报道。耳念珠菌的多重耐药特点引起全球广泛关注。我国的耳念珠菌最早由北京大学人民医院王辉教授和中科院黄广华教授于2018年首次报告,表现出对抗真菌药物敏感;同年中国医科大学第一医院也对16例耳念珠菌感染病例进行回顾分析,除对氟康唑耐药外对其他抗真菌药物敏感。此后我国的耳念珠菌感染病例零散报道,并没有发生广泛传播;值得注意的是,我国分离出的耳念珠菌菌株并未表现出多重耐药特性;但是需要持续监测。
念珠菌的耐药机制
念珠菌对唑类药物大多是由于唑类药物作用靶基因突变造成靶酶的氨基酸突变导致,但是在一些耐药的菌株中未检测到靶酶的基因突变,说明还存在其他耐药机制(图1)。除了基因突变和染色体重复导致的念珠菌产生耐药性,念珠菌还可以在插管的部位形成生物膜,而生物膜的形成也使得其对抗真菌药物的敏感性下降。
图1 念珠菌的耐药机制
曲霉的耐药情况
曲霉对唑类药物的耐药现象最早由英国曼彻斯特大学的David Denning团队1997年报道,随后各国开始报道曲霉耐药现象。我国最早由北京大学第一医院刘伟教授所在团队于2004年发现对伊曲康唑耐药的烟曲霉菌株,随后开始了对曲霉药物敏感性的连续监测,在国际上首次分离到对伏立康唑耐药的黄曲霉菌株并阐明了其耐药机制。解放军疾病预防控制中心韩黎教授团队在草莓园土壤中分离出对唑类高耐药的曲霉菌株;基础研究方面,南京师范大学陆玲教授团队发现钙离子在烟曲霉对唑类和氧化应激敏感性中发挥作用。
北京大学第一医院(北大医院)对1999年至2019年间检测的706株病原性曲霉菌菌株进行分型和抗真菌药物敏感性分析,结果显示,其中666株是野生型(WT)。临床分离的菌株对ITC、VRC、POS、AMB和CAS均有较好的敏感性,对野生型曲霉菌的敏感性分别为96.2%、98.4%、97.8%、98.6%和99.6%;基于上述监测数据,首次提出了我国烟曲霉和黄曲霉药敏试验时的ECV。20年监测数据分析表明,三唑类药物对非烟曲霉的菌株抗真菌活性最高,烟曲霉的抗真菌药物耐药性存在增加趋势,黄曲霉的耐药趋势减低,而土曲霉和黑曲霉没有明显耐药趋势改变。同时值得注意的是,已经检出了多重耐药的曲霉菌株,包括对伊曲康唑和泊沙康唑交叉耐药,对伊曲康唑、伏立康唑和泊沙康唑交叉耐药以及同时对两性霉素B和卡泊芬净耐药的多重耐药者。
黄曲霉和烟曲霉的耐药机制
北京大学第一医院刘伟教授团队首先于2012年从引起侵袭性肺曲霉病的组织中分离到耐VRC的黄曲霉,经过基因测序、定点突变和基因转化等手段揭示,cyp51C基因中的T778G突变可导致黄曲霉产生VRC耐药性。2015年,印度Paul R. A.等人证实cyp51C基因中的T1025C(Y319H)也可致黄曲霉对VRC耐药。
刘伟教授还讲述了他在一名10岁女性急性淋巴细胞白血病患者中发现多重耐药的烟曲霉菌株的过程。该患者在化疗过程中出现高热,给予头孢匹胺等抗细菌和VRC预防性抗真菌治疗;检出烟曲霉菌后发现对VRC和ITC耐药,于是更换为AMB治疗,而后痊愈。
在治疗一名慢性肺部空洞患者的过程中,刘伟教授团队分离出对VRC耐药的烟曲霉菌株。耐药监测结果显示,该菌株对伊曲康唑(ITZ)和艾沙康唑(ISZ)耐药,POS对该菌株的MIC较高,对AMB和特比萘芬(TBF)敏感。研究人员发现尽管靶酶基因没有突变,但是该菌株的3-羟基-3-甲基-戊二酰基辅酶A (HMG- CoA)还原(hmg1)基因W272C氨基酸发生置换,hmg1基因中该位点突变是在国际上首次发现的导致烟曲霉对三唑类耐药的新突变。随后,刘伟教授与以色列特拉维夫大学的Nir Osherov合作对一株耐三唑类的烟曲霉经基因测序、定点突变和基因转化等手段,确定系由hmg1基因E306K新突变所致。
基于烟曲霉的耐药机制研究,刘伟教授团队开发了一种新型广谱特异性等位基因TaqMan实时荧光定量PCR方法。该方法不仅具有快速、敏感性高的特性,而且可以在半天内从敏感菌株混合物中检测到不足1%的耐三唑药物的烟曲霉菌株。
少见曲霉菌的耐药性机制
在耐药菌株的监测中,刘伟教授团队还发现了一些对三唑类耐药的少见曲霉,譬如由FKS1的T1213A突变导致对卡泊芬净耐药的Aspergillus nidlans(构巢曲霉)、由cyp51A的G441S突变所致耐三唑类药物的Aspergillus luchuensis。Aspergillus luchuensis通常是在东亚地区进行食物发酵过程中利用,譬如制作泡菜或者普洱茶;于是,刘伟教授提出包括茶叶在内的农作物在进行发酵工艺制作过程中,残留在叶面的唑类农药与发酵所用的Aspergillus luchuensis等霉菌进行接触,则可诱导出对三唑类耐药的曲霉菌耐药株。经发酵过程诱导曲霉耐药性这一推断,是继环境农药使用及人体长期抗真菌治疗可导致曲霉菌株耐药的主张之后,在国际上提出的曲霉获得性耐药的又一个新型途径。
图2 曲霉的耐药机制小结
近年来,伴随着侵袭性真菌病发病的日益增多,真菌耐药机制的研究也在不断深入。而真菌耐药及机制研究,也将进一步指导真菌感染的治疗,为改善患者预后起到积极作用。
审校:北京大学第一医院 刘伟
整理:中国医学论坛报 杨璐绫
本文版权属于中国医学论坛报 转载须授权
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