慢性阻塞性肺病合并侵袭性肺曲霉病研究进展

摘要：慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种异质性肺部状态，近年来，在COPD背景下侵袭性肺曲霉菌病（IPA）的报道逐年增加，后者常由曲霉菌引起，导致COPD的急性加重，进而出现进行性持续性呼吸困难等。COPD合并IPA与非曲霉菌感染所致COPD急性加重期相比并无特异性临床表现，导致该疾病早期诊治较困难，相较于中性粒细胞减少患者其进展快、死亡率高、预后差，因此，早期识别是否是曲霉菌的感染是存必要的。本文主要就COPD合并IPA危险因素、诊断方法以及治疗策略等进展作阐述, 以期为临床工作提供借鉴。

关键词：肺疾病；慢性阻塞性；侵袭性肺曲霉；进展

中图分类号：R563

Research progress of invasive pulmonary aspergillosis in chronic obstructive pulmonary disease

Jiang Liuxin1   Wu Guixiong2（Corresponding author）   LU Xianni1

1.Graduate School of Youjiang medical University for nationalities,Guangxi Baise 533000

2. Wuzhou People's Hospital, Guangxi Wuzhou 543000

Abstract: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a heterogeneous lung state, and in recent years, there have been increasing reports of invasive pulmonary aspergillosis (IPA) in the context of COPD, which is often caused by Aspergillus, leading to acute exacerbations of COPD, then appears the progressive persistent dyspnea and so on. Compared with acute exacerbation of COPD caused by non-aspergillus infection, COPD with IPA has no specific clinical manifestations, which makes it difficult to diagnose and treat the disease in early stage, compared with neutrophil reduction, patients with aspergillosis have a higher rate of progression, mortality, and poor prognosis. Therefore, early identification of aspergillosis is necessary. In this paper, the risk factors, diagnostic methods and therapeutic strategies of COPD with IPA were reviewed to provide reference for clinical work.

Keyword：lung disease; chronic obstructive； invasive pulmonary aspergillosis; progress;

0 引言

慢性阻塞性肺疾病(GlobalInitiativeon Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD)又称慢阻肺，是一种异质性肺部状态，以慢性呼吸道症状（呼吸困难、咳嗽、咳痰）为特征，是由于气道异常（支气管炎，细支气管炎）和/或肺泡异常（肺气肿）导致的持续性（常为进展性）气流阻塞。慢阻肺患者14天内呼吸困难和（或）咳嗽、咳痰症状加重称为慢性阻塞性肺病急性加重期(Acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, AECOPD)[1]。而过去人们认为导致COPD急性加重的主要病原体是病毒和细菌[2]，因此，COPD急性加重患者经验性地采用抗菌策略。实际上，越来越多的报道曲霉菌是导致COPD恶化的重要病原体[3]。肺结构改变及病程中反复广谱抗生素的使用等，导致COPD患者对曲霉菌的易感性增加。侵袭性肺曲霉菌(invasivepulmonaryaspergillosis, IPA)是曲霉感染呼吸道后表现出的其中一种疾病类型，COPD合并IPA的患者有较高死亡率[4]，其原因多为诊断及治疗的延迟，引起的关注和研究最多。基于此，本文旨在探讨慢阻肺并发侵袭性曲霉菌的研究进展，以期为临床诊疗提供参考。

1 背景

目前已知有 250 多种曲霉菌，但据认为只有不到 40 种会导致人类感染，烟曲霉是最常见的感染菌种。曲霉菌广泛存在于空气中，曲霉孢子最常由呼吸运动进入肺部，宿主免疫的差异是曲霉菌孢子定植和感染之间的主要驱动因素。在健康的宿主体内由于气道上皮细胞及肺泡内巨噬细胞等免疫系统的作用可将吸入的曲霉孢子及时清除，而在免疫低下的个体中则可引起侵袭性肺曲霉菌病[5]。早先认为IPA主要发生在粒细胞缺乏、免疫缺陷、接受器官或骨髓移植的患者[6]，近年研究发现COPD患者也容易发生[3]。与中性粒细胞减少患者相比，由于其他因素导致免疫功能低下的非中性粒细胞减少患者的病程进展更差，预后更差[7]， COPD合并IPA的病死率高 [4]。因此，如何早期诊断COPD合并IPA仍是当今一项课题，足够灵敏且特异度高的诊断手段对改善COPD合并IPA患者的预后至关重要。

2 COPD 合并 IPA 的危险因素

人类呼吸道中存在各种微生物组，包括细菌、真菌和病毒，以及它们的基因组和代谢产物[8]。微生物吸入和呼吸清除可以维持肺部微生物稳态[9]。肺上皮结构因吸烟改变从而促进病原菌粘附[10]，同时吸烟会使得气道微生物生态失调，而曲霉菌属的改变与更严重的慢阻肺相关[11]，然而，曲霉菌属与COPD疾病进展的因果关系和具体机制仍需进一步研究。另有多项研究表明, 合并糖尿病、近4周内出现过肺部感染、使用抗菌药物种类>3种方面均是COPD急性加重期合并侵袭性肺曲霉菌感染的相关因素[12-13]。长期使用激素、低蛋白血症也作为独立危险因素[14]。入住ICU的COPD患者因有创操作如气管插管、器官切开等也为曲霉菌的生长创造了条件[15]。Pentraxin 3（PTX3）是长五肽家族的成员，由树突状细胞、上皮细胞、内皮细胞和炎症部位的巨噬细胞产生。唐甜甜[16]等在2020年证实了PTX3 SNP rs3816527 CC纯合性可能与侵袭性真菌病风险增加有关。此外，病毒感染，包括流感和巨细胞病毒也会增加COPD罹患IPA的风险[17]。

3 COPD合并IPA的诊断

COPD 合并 IPA的临床表现包括发热、咳嗽、胸痛或胸膜炎痛、呼吸短促和/或咯血等是非特异的[18]，与慢性阻塞性肺疾病急性加重期的非曲霉感染表现难以鉴别。影像学检查中，2016年美国感染病学会 (Infectious Diseases Society of America, IDSA)推荐使用胸部CT诊断IPA[7]。典型的、具有诊断意义的血管侵袭征象“晕轮征”、“空气新月征”常见于免疫缺陷的患者，但非粒细胞异常患者的影像学表现特异性较差，存在“同病不同形象、不同病同象”现象，在COPD 合并IPA患者的肺部 CT征象的研究中[19],以管壁增厚、沿支气管血管束分布的斑片渗出影、磨玻璃影等非特异性气道侵袭征象为主。放射成像技术具有简便、无创等优点，当临床疑诊COPD合并IPA时仍建议完善胸部CT。

肺曲霉菌病的微生物学诊断是实现及时开始治疗和改善患者预后的“限速”步骤。肺曲霉菌感染的检测方法众多，基础病为COPD时阳性率较低，应当结合多种检测方法进行判读。曲霉引起的呼吸道疾病的一个关键问题是，亚型之间的界限有时很薄，诊断标准也不同。目前众多的IPA诊断标准都将诊断分为确诊、临床诊断、疑诊和定植。无论哪种IPA患者的确诊标准都是一样的，主要基于组织病理学。国内的研究认为[20]，较宽泛的类固醇用量及不那么严格要求典型的CT结果是Bulpa[3]标准较EORTC/MSG[21]标准对于临床诊断IPA的诊断率高的原因。现有的、公开提出的适用于诊断COPD患者合并IPA的为Bulpa标准，在此标准中，无论是吸入糖皮质激素或口服、静脉使用糖皮质激素的GOLDⅢ/Ⅳ级COPD患者，如有新的CT或胸片异常，使用下呼吸道标本培养出曲霉菌或血半乳甘露聚糖抗原（GM）实验阳性或曲霉抗体阳性即可临床诊断IPA。

组织病理学是确诊所必需的，直接镜检和涂片具有操作简单、价格低廉等优点。由于空气中曲霉菌广泛存在，痰检发现曲霉菌也存在污染可能，曲霉菌属在镜下45°分支菌丝形态与镰刀菌属和丝胞菌属相似，有时难以区分。但即使存在以上不足，痰直接镜检取样难度小，仍具有必要性。曲霉菌培养耗时较长，受常用的预防性药物治疗的影响，限制了其早期诊断价值。从样本中培养出的曲霉菌可能是感染，也可能是定植，无法在培养过程中进行区分。研究示[22]，下呼吸道标本的镜检及培养在诊断呼吸系统疾病中起着重要的作用，尤其是肺泡灌洗液（BALF）、刷检物等标本，其阳性率相对较高，能够为疾病的早期诊断提供关键的信息。但由AECOPD患者肺功能差，无法耐受支气管镜以及肺穿刺活检等操作，因此这些方法并不适用于这类患者的初期诊断。

(1, 3) -β-D葡聚糖 （BG）存在于真菌细胞壁中，在真菌感染时，血液中的嗜中性粒细胞会释放出一种被称作“吞噬细胞的吞噬物”（BG）的蛋白质。这种蛋白质可以通过吞噬、消化真菌细胞壁时释放出来，被运输到体液中。因此，在真菌感染后，我们可以通过检测血液中的BG水平来确定是否存在真菌侵袭在。敖家富[23]等人的研究中以60pg/mL作为老年性COPD真菌感染的临界值能为临床在诊断中提供可靠的参考依据。但需注意G实验容易出现假阳性的情况。

曲霉感染时GM的释放量与菌量成正比，可以反映感染的严重程度，动态检测血清GM水平可反映治疗的疗效。值得关注的是在免疫功能正常的非粒细胞缺乏患者，中性粒细胞可吞噬进入血液的GM抗原，造成血清GM试验的敏感度大大降低（<50%），故阴性结果并不能除外曲霉感染[24]；同时抗真菌治疗可降低血清GM水平，但短期内不会影响BALF中GM的检测结果[25]。李勇[26]等发现在COPD患者合并IPA中, BALF中的GM检测比血清GM检测具备更高的早期诊断价值。BALF中的GM≥0.6可以考虑作为诊断该疾病的最佳界值。近年还有研究表明[27]，GM联合PTX3可以提高COPD患者IPA诊断的特异性。

曲霉菌IgG抗体可能是非粒细胞患者肺曲霉菌病的潜在诊断指标，血清曲霉菌抗体水平在不同类型的肺曲霉菌病中存在差异，有报道称，曲霉特异IgG产生较晚，IPA的患者自患病起平均10.8d才开始产生[28]。曲霉特异 IgG对非粒细胞CPA患者肺曲霉菌病的诊断具有一定的临床价值[29]，当临界值为81.0 AU/ml时，曲霉菌特异性IgG抗体具有最优诊断值，敏感性和特异性分别为55.6%和0.002%[30]。目前曲霉特异性IgG的诊断价值仍在探索中。

应用PCR技术可快速、特异地检测真菌感染患者各种临床标本，如血液、BALF、肺组织、气道分泌物和痰液等。对于活检组织中发现菌丝阳性的患者，指南中强力推荐进行真菌分子生物学检测[21]。王琴[31]等人报道，PCR检测COPD合并IPA患者痰液的敏感性显著高于常规培养方法, 但特异性较痰曲霉菌培养略低。但由于不同实验室使用的引物、反应条件及仪器不同，PCR诊断IPA的敏感度和特异度相差较大，所以目前COPD 合并IPA尚不宜采取PCR进行诊断。

基于高通量测序的宏基因组二代测序（mNGS）因其周期快、灵敏度高等特点，被认为是一种很有前途的微生物鉴定技术。理想情况下，测序可以揭示属和物种，也可用于分析病原体中的耐药基因。杨立[32]等人观察到 使用肺活检、BALF行mNGS在诊断真菌性肺炎方面比常规测试具有显着更高的敏感性。值得注意的是，BALF样品中曲霉菌的mNGS有时会产生假阳性结果，mNGS临床应用仍有许多难点需要克服。首先，曲霉菌的细胞壁很厚，核酸难以释放，加大了核酸提取的难度同时易致假阴性结果。其次，许多曲霉菌基因组数据库不完整。另外，但单次运行mNGS的成本高于传统检测方法。现检测结果尚无公认的判读标准，与治疗的关系尚值得探索。

4 COPD合并IPA的治疗

对于COPD合并IPA，早期的诊断、及时的治疗及针对性抗真菌药物选择是成功的关键。慢性阻塞性肺疾病患者通常不建议预防性抗曲霉菌治疗。对于确诊和可能的患者，建议使用抗真菌治疗。对于存在高危因素、近期呼吸困难加重、抗生素治疗无效和/或糖皮质激素治疗无效以及近期沿气道结节分布增加的患者，可考虑经验性抗治疗。抗曲霉菌药物包括唑类、 多烯类 、棘白菌素类和氟胞嘧啶类。既往我国指南推荐使用伏立康唑作为IPA初始治疗的一线药物，无法给予唑类常选用两性霉素B。近年来，由于临床上长疗程的及农业中广泛的使用唑类杀菌剂，曲霉菌属对唑类抗真菌药耐药性逐年上升。研究显示[33]，曲霉Cyp51A基因点突变能导致其编码的蛋白构象改变，致使唑类药物与Cyp51A蛋白的亲和力下降，此外，TR34/L98H重复序列的存在可以使Cyp51A蛋白大量表达，也使得曲霉菌属对唑类耐药性增加。真菌培养药敏检测是耐药检测的“金标准”，但检测周期过长难以满足临床早期快速诊断的需求，PCR技术的发展为曲霉菌耐药的研究提供了新方法，如等位基因特异性PCR法能够快速检测烟曲霉菌常见耐药突变基因L98H/TR34[34]。艾沙康唑是最新的三唑类药物[35]，具有每日一次给药、抗真菌活性比伏立康唑更广、CYP酶介导的药物相互作用较少等优点，但是目前暂无大规模的临床研究数据。在严重免疫抑制的患者中，单独抗真菌治疗的反应结果不佳，如果免疫缺陷缓解，可能会得到改善。目前治疗曲霉菌感染的免疫疗法主要包括细胞免疫治疗、过继性T细胞移植，以及使用不同的细胞因子等[36]。常规抗真菌药物可能对宿主产生严重的副作用。研究示[37]，卡泊芬净联合G-CSF的组合或将G-CSF添加到卡泊芬净与两性酶素B脂质的组合中，使曲霉菌感染小鼠平均生存时间延长至25天，还导致器官真菌负荷的减少。免疫调节方法有望提高抗真菌治疗的疗效，从而降低真菌感染引起的发病率和死亡率。然而，使用免疫调节剂对抗真菌感染仍处于探索阶段。要证明其在人体试验中的功效，还有很多工作要做。

5 总结与展望

COPD合并IPA的患病率逐年增高且预后差，但COPD 患者通常不给予预防性抗曲霉菌治疗。对于有曲霉菌感染高危因素的COPD患者尽管无典型临床表现也应考虑IPA的可能性，值得注意的是，GOLD II级的COPD患者也可以在糖皮质激素存在下发展为IPA。尽管曲霉菌的检测方法众多，但在早期诊断方面都存在一定的限制，应采用多种适当方法的组合进行诊断，目前亟需研究出更准确、耗时短、成本低的检测方法。基因测序技术在未来可能会更好地揭示曲霉菌在COPD患者呼吸道中的发生发展机制。

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