格特隐球菌性脑膜炎的临床特征和实验室检查研究进展!
隐球菌病(cryptococcosis)是一种人和动物的全身性真菌病,由新型隐球菌(Cryptococcus neoformans,C.neoformans)和格特隐球菌(Cryptococcus gattii,C.gattii)感染引起。隐球菌可感染几乎所有的器官和组织,且对中枢神经系统有很强的倾向性,与其特异性毒力因素有关:如促进穿透血脑屏障的特异性金属蛋白酶、脲酶、透明质酸水平增加和提高神经免疫调节的漆酶活性,以及在缺乏营养的大脑环境中促进生存的机制,如自噬和高亲和力糖转运蛋白。因此, 隐球菌感染的患者常表现为脑膜炎。格特隐球菌一直被认为是一种澳大利亚的地方性病原体,20世纪90年始逐渐出现在加拿大和美国,引起学者们的重视。格特隐球菌性脑膜炎的临床表现、实验室检查、治疗和预后与隐球菌性脑膜炎不同。文中将综述格特隐球菌性脑膜炎的临床特征、实验室检查的研究进展。
1、格特隐球菌性脑膜炎的临床特征
1.1 流行病学美国大多数实验室未将隐球菌鉴定到物种水平,且为自愿报告。因此,格特隐球菌病的流行病学调查非常不完整。加拿大温哥华市每年的格特隐球菌病发病率为8.5-37例/100万居民,但澳大利亚发生率每年仅为0.94例/100万居民。这一现象与温哥华市要求强制上报格特隐球菌感染有关。格特隐球菌引起的隐球菌病在全球的发病率(20%)明显低于新型隐球菌(80%)。非洲地区很少报道格特隐球菌感染,人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)阳性的隐球菌病患者中有2.2%-12.3%是由格特隐球菌引起的。
格特隐球菌主要分布于热带和亚热带夏季湿热的地区,如澳大利亚北部和南美洲。研究发现,免疫功能正常的格特隐球菌病患者可出现在温带夏季温暖干燥的地区,如:加拿大、美国和中国。而且利用传统和分子学检测方法在热带和温带地区的土壤、树木和鸟粪等自然环境中发现了格特隐球菌。温带地区出现格特隐球菌感染的可能原因包括:气候变化、旅行人数的增加和人为活动等,但确切的机制仍然未知。感染格特隐球菌的患者中,男性多于女性,成人多于儿童。这可能与成年男性更多的暴露于自然环境有关。 以往认为格特隐球菌主要感染免疫功能正常的个体。然而, 报告显示这些免疫功能正常的感染者往往有一些潜在的疾病,可能与免疫抑制有关,全球也报告了HIV阳性患者感染格特隐球菌性脑膜炎的。
1.2 发病机制格特隐球菌通过呼吸进入人体,潜伏在肺内淋巴结,经血液传播而发展为肺和中枢神经系统感染。格特隐球菌通过两种途径进入中枢神经系统,其一为跨细胞途径:格特隐球菌经血液进入大脑,通过其荚膜上的透明质酸与脑微血管内皮细胞表面的CD44受体结合,进入内皮细胞。通过改变内皮细胞渗透性进入血管周围间隙,再通过脲酶、漆酶、磷脂酶B1和丝氨酸蛋白酶参与促进其迁移。其二为细胞旁途径:格特隐球菌是一种兼性胞内病原体,能够在吞噬细胞酸性环境中存活和增殖,并将其作为“特洛伊木马”形式进入血管周围间隙,被吞噬细胞释放的隐球菌,分泌金属蛋白酶突破星形细胞之间的紧密连接进入脑实质。
1.3 临床表现格特隐球菌性脑膜炎是一种亚急性脑膜炎,临床表现为头痛和精神状态改变,以及发热、恶心和呕吐等共性症状。格特隐球菌容易产生隐球菌瘤,对治疗反应较慢、潜伏期较长,容易产生严重的中枢神经系统炎症、高颅压和神经系统后遗症。 典型表现为头痛、呕吐和颈强直,还可能出现脑神经受累、视觉和听力下降或丧失、小脑功能异常、部分肢体无力、癫发作和精神状态异常(性格改变、意识不清和昏迷)。
50%-60%的格特隐球菌性脑膜炎患者可出现颅内压升高(压力>200mmH2O,1mmH2O=0.0098kPa)。尽管颅内压升高不是死亡的危险因素,但可预测12个月后的神经后遗症和(或)死亡(P<0.05)。 颅内压升高由脑实质炎症、间质水肿和脑脊液吸收减少引起。脑脊液流出减少可能是因为菌体及其荚膜在蛛网膜颗粒处引起炎症反应,影响蛛网膜绒毛细胞对脑脊液的吸收所致。
格特隐球菌性脑膜炎患者在诊断或治疗期间容易出现炎症后遗症,如脑积水,可能与格特隐球菌诱导的促炎细胞因子分泌水平更高有关。眼部并发症也较明显,特别是颅内压升高时,常出现视乳头水肿。此外,视力模糊、视野缺损、眼外肌麻痹、瞳孔调节功能受损、脉络膜炎、视网膜出血、眼内炎、视神经萎缩等均有见报道。
接受抗真菌治疗的隐球菌性脑膜炎患者在接受抗逆转录病毒治疗前症状缓解,在接受抗逆转录病毒治疗后症状加重或复发,称为免疫重建炎症综合征(immune reconstitution inflammatory syndrome,IRIS),偶见于怀孕和免疫功能受损的格特隐球菌性脑膜炎患者。免疫功能正常HIV阴性的格特隐球菌性脑膜炎患者,甚至会出现更严重的中枢神经系统症状,表现为IRIS样综合征或无菌性蛛网膜炎。
2、实验室检查
2.1 检测格特隐球菌的意义 新型隐球菌主要易感染HIV阳性和器官移植的患者,全球范围内发病率较高,而格特隐球菌性脑膜炎较少见,易被误诊或漏诊。因此,格特隐球菌的鉴定诊断很重要。
宿主的免疫状态无明显区别时,格特隐球菌性脑膜炎患者有更严重的临床表现。需要接受更长时间的抗真菌药物治疗或手术治疗,积极降低颅内压和早期使用地塞米松治疗。格特隐球菌性脑膜炎病死率更高,早期诊断对于格特隐球菌性脑膜炎的治疗和预后至关重要。
分子检测技术在真菌学领域的应用,对格特隐球菌和新型隐球菌的遗传多样性和基因型的流行病学提供了更详细的认识。研究发现,不同分子型的格特隐球菌毒力不同,临床表现和对药物的敏感性也不同,因此分子学检测对诊断十分重要。
2.2 隐球菌的一般检测方法目前隐球菌的常用检测方法主要用于检测新型隐球菌,分为真菌学、生理生化和分子学鉴定。真菌学鉴定主要包括:脑脊液墨汁染色、阿利新兰染色、脑脊液细胞学迈-格-姬(MGG)染色和脑脊液隐球菌培养。生理生化实验多采用商品化试剂, 目前常用的API-20C Aux可在72h内检测出新型隐球菌。分子学方法检测隐球菌荚膜抗原有:乳胶凝集实验、酶联免疫吸附法及侧流免疫层析法等。其中,侧流免疫层析法简单、快速,敏感度和特异度均较高,可应用于临床的快速筛查。这些方法可检查隐球菌,但进一步鉴别新型隐球菌和格特隐球菌还需使用其他检测方法。
2.3 格特隐球菌的鉴别方法
2.3.1 真菌学方法L型刀豆氨酸-甘氨酸-溴麝香草酚蓝(L-canavanine-glycine-bromothymol blue,CGB)培养基可在27℃的环境下,40-44h检测(大多数分离株在24h时无生长)格特隐球菌。 如果菌落周围培养基变为蓝色,结果为阳性;保持黄绿色,结果为阴性,敏感度和特异度分别为93%和100%。
2.3.2 分子生物学方法分子生物学方法不仅可以鉴别格特隐球菌,还可以确定其分子型,包括:多重PCR检测,随机扩增多态性DNA、PCR指纹图谱分析、限制性片段长度多态性分析、扩增片段长度多态性分析和多位点序列分析。多重PCR检测临床样本的敏感度和特异度为94.8%和98.5%,目前尚无其他分子学检测方法敏感度和特异度的报道。
3、诊断与鉴别诊断
3.1 诊断格特隐球菌性脑膜炎是一种亚急性脑膜炎,临床表现为头痛、发热、恶心、呕吐和精神状态改变,缺乏特异性。 影像学检查除隐球菌瘤外,无其他特异性表现。因此,对于任何伴有中枢神经系统感染相关症状和体征的患者,无论其是否有免疫功能缺陷,均应考虑格特隐球菌性脑膜炎的可能,进一步行腰椎穿刺脑脊液检查。 首先使用脑脊液染色、荚膜抗原检测等常用检测方法确定隐球菌,然后使用L型刀豆氨酸-甘氨酸-溴麝香草酚蓝培养鉴别格特隐球菌,还可以使用分子生物学及宏基因组二代测序等方法进一步确定分子型。
3.2 鉴别诊断隐球菌属有30多个种型,常见的致病种型仅有新型隐球菌和格特隐球菌, 因为新型隐球菌和格特隐球菌能够在37℃下生存,并且存在其他致病因素,如产生黑色素和保护性荚膜。格特隐球菌性脑膜炎的流行病学、临床表现、实验室检查、治疗和预后与隐球菌性脑膜炎均不同,可根据这些特征鉴别。
4、治疗及预后
4.1 治疗抗真菌药物治疗的一线治疗方案自1997年以来没有明显变化,分为3步:诱导期(两性霉素B和氟胞嘧啶,×2周)、巩固期(氟康唑400-800mg/d,×8周)和维持期(氟康唑200mg/d,×1年)。多项研究表明, 两性霉素B与氟胞嘧啶联合应用对格特隐球菌的清除最为迅速,两药联合应用较单用两性霉素B更有利于预后。
目前, 格特隐球菌性脑膜炎的治疗建议与新型隐球菌性脑膜炎相似,诱导期首选两性霉素B(0.7-1.0mg/kg/d)与氟胞嘧啶(100mg/kg/d)联合应用,随后改用氟康唑400-800mg/d,也可选用伊曲康唑200mg/d,伏立康唑4mg/kg(12h 1次)。但格特隐球菌性脑膜炎患者需要延长两性霉素B和氟胞嘧啶的疗程,因为预后与两药联合使用的疗程有关,治疗的诱导期需要更长,平均为6周。格特隐球菌对抗真菌药物的敏感度与新型隐球菌不同,格特隐球菌VG II基因型对氟康唑的敏感度较低,对伏立康唑和泊沙康唑的敏感度持续存在,提示在巩固期应使用伏立康唑替代氟康唑。 氟康唑和伊曲康唑对格特隐球菌VG II基因型的最低有效浓度分别为32μg/mL和0.5μg/mL,显著高于新型隐球菌VN I基因型(分别为8μg/mL和0.25μg/mL)。一项国际共识研究发现,氟康唑对不同分子型的格特隐球菌的最低有效浓度不同:VG I、VG IIa和VG III为8mg/L;VG IV为16mg/L;VG II为328mg/L。尽管缺乏随机试验,越来越多的临床经验以及流行病学和微生物学数据支持在治疗的持续阶段使用广谱咪唑类药物。
抗真菌药物治疗的同时需要更积极处理并发症。颅内压升高与不良预后有关,因此预防颅内压升高引起的继发性脑损伤是治疗的一个焦点,需要在抗真菌药物治疗的同时进行脑脊液引流降低颅内压。常用方法包括:反复腰穿引流、置管持续外引流(分为侧脑室引流和腰大池置管引流)、Ommaya囊植入引流术和脑室-腹腔分流术。颅内压升高的患者,尤其是症状持续或恶化时,即便脑脊液菌量增加、抗体滴度增高,也应尽早使用激素。而且接受激素治疗患者的视力下降和失明的发生率有所降低。
4.2 预后免疫功能正常的隐球菌性脑膜炎患者中,格特隐球菌的预后比新型隐球菌差。加拿大不列颠哥伦比亚省在1999至2007年,共有218例(平均每年每百万人中有5.8例)感染格特隐球菌,19例死于中枢神经系统疾病(病死率8.7%)。美国太平洋西北部在2004至2011年,约有100例感染格特隐球菌患者,病死率为33%。感染格特隐球菌免疫功能正常的患者通常在数周或数个月内表现为较轻的亚急性感染,可与其他感染性或非感染性疾病相混淆。诊断不及时可能导致预后不良。格特隐球菌还可引起症状较重的脑膜炎,导致患者的预后较差。格特隐球菌的不同基因型也与预后相关,VG I基因型的预后比VG II基因型差,而VG IIb基因型预后比VG IIa基因型差。
5、结论
与新型隐球菌性脑膜炎比较,中国格特隐球菌性脑膜炎发病率较低,但近年来随着格特隐球菌检测方法的应用,发病率不断增高,临床对其认识尚不足。大部分医院缺乏隐球菌分型检测设备,无法快速获得分型诊断以指导临床诊疗。因此,重视了解格特隐球菌性脑膜炎的临床特征、实验室检测、诊断和治疗极有必要。
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