非结核分支杆菌

更新时间:2023-12-17 11:03

非结核分支杆菌,是一种主要见于水、土壤和气溶胶的致病菌。由于地理、气候、环境、经济、文化、医疗水平等不同,各国非结核分支杆菌病的流行情况各异。

概况

非结核分支杆菌病系由人、牛结核分支杆菌麻风分支杆菌以外的非结核分支杆菌(nontuberculous mycobacteria,NTM)引起的疾病。NTM主要引起肺部病变,尚可引起全身其他部位病变,常见的是淋巴结炎、皮肤软组织感染和骨骼系统感染,对严重的细胞免疫抑制者还可引起血源性播散。

NTM的命名有多种,以1979年Wolinsky提出的NTM应用较为普遍。1993年中国在黄山召开的会议上,将NTM正式命名为非结核分支杆菌。

由于地理、气候、环境、经济、文化、医疗水平等不同,各国非结核分支杆菌病的流行情况各异。北京市结核病胸部肿瘤研究所的王忠仁研究员,向大会告了日本、美国、法国、加拿大、荷兰等国非结核分支杆菌病的流行情况。其中日本的非结核分支杆菌病发病率为0.9~1.9/10万,近年内几乎保持在同一水平,常见致病菌为鸟-胞内分支杆菌;美国的非结核分支杆菌感染率为2/10万,艾滋病患者常感染鸟-胞内分支杆菌,有道蟾蜍与堪萨斯分支杆菌更易感染HIV阳性者,非结核分支杆菌病在分支杆菌病中的比例有增加趋势;中国有关非结核分支杆菌病的流行病学调查样本量最大,据1990年调查结果非结核分支杆菌感染率为15.35%。据上海市疾病预防控制中心的胡忠义等告,上海市1990~1998年6918株分支杆菌临床分离株中,非结核分支杆菌164株,占2.37%。其中缓慢生长者83株,占50.6%;快速生长者81株,占49.4%。9年间上海市非结核分支杆菌所占比例一直在2%~3%,无明显变化。王忠仁研究员认为,非结核分支杆菌病在一定时间内不会对人类的健康构成很大威胁,但对其诊断和治疗方面的研究应予重视。

发现

自1882年Koch宣布发现人结核分支杆菌(MTB)以来,就不断有发现NTM的报道。19世纪末,已有人从临床标本中分离到NTM,但直到本世纪50年代初鉴定分支杆菌不再仅依靠抗酸染色涂片、培养,而将细胞化学反应列入常规。同时因有效化疗使结核病疫情降低,NTM对人、动物的致病性开始为人注意。

1954年Timple和Runyon第一次系统提出了分支杆菌的分类,开创了NTM研究的起点。1979年美国丹佛国际会议第一次阐述了NTM的流行病学、发病原因、分类学和分子遗传学。同年Wolinsky提出了NTM病的诊断标准,使NTM的研究更加深入。HIV/AIDS的流行使NTM病的发病率迅速增高,进一步促进了对NTM病的研究。

传染源

NTM为机会致病菌,毒力较MTB为弱,其生态学和生理学与MTB明显不同。NTM的不同菌种对人的致病力不同。曾认为慢生长型是人和动物的病原体,而快生长型对人不致病。但快生长型致病的报道相继可见,尤其对免疫抑制患者。

大部分NTM是腐物寄生菌,存在于自然环境中,如水、土壤、灰尘等。最常见的是快生长型。NTM的疏水性特征形成的生物膜使其可持续生存于供水系统中。某些NTM如鸟复合分支杆菌(MAC)、蟾蜍分支杆菌、偶发分支杆菌和龟分支杆菌对消毒剂、重金属及oxyanion的耐受性使其生存于饮水系统中。还有研究指出MAC的分布直接与对金属的需求和代谢有关,如水中锌浓度。曾有因医院供水系统中存在胞内分支杆菌及龟分支杆菌耐受消毒剂污染气管镜而引起感染的报告。因医院供水及饮水系统使用的镀锌管道可使NTM长期生存,这可能是AIDS患者感染的主要来源。

传播途径

NTM通过人对人的传播,迄今未经证实。但NTM可通过动物传播给人,如海分支杆菌主要经皮肤感染,从事捕鱼和养鱼者中本病多见;又如曾有报道家禽饲养者中,鸟分支杆菌病发病率较高。除此之外,由动物传给人的NTM病尚未见报道。人可从环境中感染患病,水是重要的传播途径,肺或(和)胃肠道是主要感染方式。

非结核分支杆菌对人的感染途经有三种说法:即环境感染、动物感染及人与人之间的传染,但至今这些观点均未得到证实 。日本国曾报道人、猪、牛等多种动物体内可分离出非结核分支杆菌,因此认为动物作为传染媒介的可能性有探讨的必要。但作进一步调查尚未发现与动物密切接触而感染的病例,在中国1959年郑翼宗从结核病院地下污水分离出17株非结核分支杆菌菌株,表明医院污水存在此种细菌 。

流行病学

NTM病多发于发达国家,少见于发展中国家,故有人认为NTM与结核病呈相印而相反的关系。Horsburgh观察到患过结核病的AIDS患者较未患过结核病的AIDS患者发生播散性MAC病的机会少,认为可能是患过结核病的患者体内已获得免疫力,并认为这也可能是发展中国家NTM病发病率低的原因。此外也有作者认为,发展中国家患NTM病的AIDS患者,在疾病发展到一定程度前可能已死于其他原因。

NTM的流行情况,因地区、人种不同以及对其重视程度、检查和鉴定方法不同而异。痰抗酸杆菌培养菌中NTM的检出率尼日利亚为6.0%,比利时0.6%~1.6%,美国5.0%,加拿大4.8%,印度7.3%,日本5.8%~6.0%。NTM病发病率日本1971年为0.89/10万,1978年为1.92/10万,1993年为16.2/10万。HIV/AIDS流行后,NTM病的发病率迅速上升。据报道,美国及欧洲25%~50%AIDS患者患NTM病,主要由鸟分支杆菌引起,大大超过患AIDS前发病率高的堪萨斯及胞内分支杆菌。

国内1979年第一次全国结核病流行病学调查发现,山东、山西、江苏、吉林、陕西、湖南、上海、北京六省二市的682株抗酸杆菌中NTM检出率为4.3%。1990年对27个省、市、自治区进行第三次全国流行病学调查结果表明,NTM总感染率为15.4%。其中最高为浙江省,为44.9%;海南省次之,为43.8%;西藏自治区最低,为1.9%。总的趋势是南方高于北方,沿海高于内地,气候温和地区高于寒冷地区。感染率随年龄增长而上升,60岁开始下降。性别和民族与NTM感染率无明显关系。

我国NTM病研究工作起步较晚,发现病例尚不多。据不完全统计,国内已报告123例。由NTM引起的肺病以MAC为多,快速生长的偶发型和龟型亦多见。全身性NTM播散型者亦存在。值得注意的是,在报告的123例中,本院占96例,很可能系对本病的重视程度不够,并受到检查和鉴定菌种方法的限制所致。

分类方法

有关NTM的分类法有多种,兹将其中常用的和最新的几种叙述如下:

伯杰细菌鉴定手册分类法

Runyon分类法

数值分类技术

分析(numerial taxonomic techniques——semantide based analysis):1967年成立的国际分支杆菌分类学工作组(IWGMT)根据培养和生化等得到试验结果后,在不同程度的相似水平上对分支杆菌进行分组,构成树状谱,分析慢生长型分支杆菌表型,用数值分类技术确定各自相关的分支杆菌组。此法将每一菌株的每一性质和特点算作一个相等重量,按菌株的共同特性的含量分组,其与种系发生数值相一致。对每一菌种表型特征的分析提供了区别其他菌种的数据,同一组分支杆菌相似性可>85%,而与其他组分支杆菌相似性<75%。IWGMT在数值分类技术的基础上,对分支杆菌开始了新的分类研究——语义学分析,即细胞大分子如蛋白质、RNA、DNA的分析。此法包括核苷酸测序、亲和结合技术(包括全DNA-DNA杂交、探针杂交、抗体杂交)评价语义相关水平。用树状谱表示菌种关系一目了然。构建树状谱使用核糖体RNA(16sRNA),显示所有分支杆菌菌种间相互密切关联,而和其他菌属则有距离。分支杆菌快生长型与慢生长型的表型有主要区别点,即快生长型菌种间的关系比与任何慢生长型菌种间的关系更接近。研究结果表明,在表型、化学分类组和语义分析鉴定的分支杆菌组间有很好的一致性。

临床分类法

各种分类法各有其优缺点,宜采用多相性分类。

病理

NTM与MTB在菌体成分和抗原性上多具共同性,但其毒力较MTB为弱。NTM病的病理所见,与结核病很难鉴别,但干酪坏死较少,机体组织反应较弱。

肺部病变既有在健康肺组织上形成的原发感染,如堪萨斯分支杆菌;又有在以往肺气肿病变、支气管扩张病变的基础上形成的继发性感染,如瘰疬分支杆菌和MAC等低毒菌。对呼吸道以外感染的发病进展形式,几乎全不了解。

NTM病的病理组织所见,一般与结核病变相同,即是以淋巴细胞、巨噬细胞浸润和干酪样坏死为主的渗出性反应;以类上皮细胞、郎罕巨细胞性肉芽肿形成为主的增殖性反应;以及浸润细胞消退伴有肉芽细胞的萎缩、胶原纤维增生为主的硬化性反应等三种病理组织变化。此外,NTM病病变,尚可发生非坏死性组织细胞反应、中性粒细胞浸润、嗜酸粒细胞增多等,有的缺乏类上皮细胞反应。肺部病变为肉芽肿性,有类上皮细胞和淋巴细胞聚集成结节状病灶,但不似结核结节典型。肺内亦可见坏死和空洞形成,常为多发性或多房性,侵及两肺,位于胸膜下,以薄壁为主,洞内坏死层较厚且较稀软,与结核空洞有所不同。

临床表现

上海市肺科医院的夏祥新等,对该院1981~1998年收治的109例非结核分支杆菌肺病患者进行了分析。主要症状为:咳嗽(78.9%)、咳痰(67.0%)、咯血(55.1%)、发热(27.5%)。胸片示病灶位于两侧者占59%,右侧占27%,左侧占13%,不明显占1%;有空洞者占41%,其中左侧占10%,右侧占28%,两侧占3%。

福建省南平市第一医院的向高等,对该院1999年1月以来收治的59例偶然分支杆菌皮肤感染患者进行了观察。发现59例均有受不规范消毒注射器肌肉注射史,注射至发病时间平均55(10~166)天。感染部位以臀部为主,入院时局部表现为硬结23处,脓肿53处。硬结局部皮肤无灼热感,色泽初期多无改变,随着脓肿形成皮肤出现色素沉着,后期呈现暗褐色,直径1.0~10.0 cm;脓肿破溃大多排出暗红色、铁锈色、乳白色、血污样分泌物,溃疡边界清楚,色暗褐,创面直径一般2.0~5.0 cm。B超表现多为皮下组织层次不清,呈低或稍强回声暗区,部分表现为混合性团块或伴液性暗区、脓肿伴窦道。45例54处局部病理组织镜检结果为类结核结节、肉芽肿38处,余依次为感染性肉芽肿、慢性炎症性结节、慢性纤维化或大量纤维组织增生等。深圳市妇女儿童医院的吴若松等,报告了该院1998年因消毒液错配导致168例脓肿分支杆菌术后感染的临床特点。主要表现为潜伏期长、局部及全身症状轻、伤口轻重不一。根据伤口感染特点,可分为单纯硬结型、混合溃疡型、淋巴结炎型及皮下脓肿型。

深圳市妇女儿童医院的黄犁等,对114例术后伤口脓肿分支杆菌感染进行了临床病理学分析。发现114例均有肉芽肿性病变,其中100例有非特异性慢性化脓性炎症。脓肿分支杆菌感染的肉芽肿,有化脓性结核样、不典型结核样和结核样肉芽肿三种。

非结核分支杆菌病的临床表现虽有一些特点,但确诊仍需细菌培养与鉴定。由于国内以前对非结核分支杆菌病的重视和认识不够,加上菌种鉴定条件的限制,对其误诊、误治问题不容忽视。

分子分类鉴定

分支杆菌的菌种鉴定结果,多通过观察细菌生长及生化反应获得。为了介绍新的鉴定方法,第三○九医院的庄玉辉研究员对分支杆菌分子分类鉴定的研究进展作了专题发言。他指出,分支杆菌属的分类鉴定一直采用以表型特征为主的方法,需要多种信息的综合,操作繁杂,而且费时,有其局限性。随着分子生物学的发展,聚合酶链反应、PCR-限制性片段长度多态性分析、PCR

-核酸杂交以及直接核酸测序技术为分支杆菌的分类、鉴定开辟了新途径。他认为,采用分子分类鉴定方法是可取的,能够快速、简便、准确地鉴定到种或种以下水平。

深圳市卫生防疫站的扈庆华等,根据分支杆菌的16s~23srDNA间隔区序列,设计合成一对引物和脓肿分支杆菌DNA探针,采用PCR和DNA斑点杂交技术,对53株脓肿分支杆菌临床分离株进行PCR扩增和DNA杂交,并在此基础上采用16s~23srDNAPCR扩增体系检测259份临床标本,对部分标本做DNA斑点杂交反应。结果表明,16s~23srDNA间隔区序列PCR扩增体系灵敏、特异,能鉴定脓肿分支杆菌。

药物敏感性

北京市结核病胸部肿瘤研究所的潘毓萱研究员,对分支杆菌的药物敏感性测定谈了自己的看法。他指出:对抗结核药物的株依靠性和低敏感性是非结核分支杆菌的药物敏感性特征,测定其敏感性程度应采用定量方法;有关药物后效应在非结核分支杆菌的作用的资料尚少,有待进一步研究;由于非结核分支杆菌的药物敏感性离散度高,对株的敏感性测定应个体化,定量测定的指标主要是单个药物和并用药物的最低抑菌浓度和最低杀菌浓度;进行分支杆菌的药物敏感性测定应同时考虑患者药代动力学和分离株的药效学定量测定。他认为,任何非结核分支杆菌病的临床研究,都应包括药物敏感性测定和临床疗效关系的研究。

据上海市肺科医院靳安佳等道,1996~1998年上海市从临床诊断为活动性 ,肺结核患者分离培养的82株非结核分支杆菌中,仅5株对异烟肼、利福平、链霉素和乙胺丁醇全部敏感,余77株对1种或1种以上药物耐药,其中耐1药率24.4%、耐2药率28.0%、耐3药率31.7%、耐4药率10.9%,同时耐异烟肼和利福平者25.9%。向高等告的59例偶然分支杆菌皮肤脓肿中,5例做了基本抗结核药物药敏试验,结果对异烟肼敏感1例、高度敏感1例、耐药3例,5例均对链霉素、利福平、乙胺丁醇和对氨基水杨酸耐药。江西省肺科医院钭方芳等告的43例非结核分支杆菌肺病中,对5种基本抗结核药物全部敏感9例,耐异烟肼27例,耐链霉素25例,耐对氨基水杨酸26例,耐利福平25例,耐乙胺丁醇26例;耐1药3例,2药2例,3药5例,4药8例,5药14例。可见非结核分支杆菌对传统抗结核药物的耐药率很高,值得重视。

从国外的研究结果来看,非结核分支杆菌的耐药分子机制十分复杂,其对一种药物耐药不全是单一基因改变所致,往往同时存在多个基因突变。非结核分支杆菌耐药相关基因的突变位点、类型、频率、多个耐药基因间的相互关系等,均是今后需要解决的问题。

临床特点

NTM具有与结核病临床表现相似的全身中毒症状和局部损害表现,因其为机会致病菌,患者常存在易感情况,AIDS直接影响NTM病表现。AIDS流行前及有足够免疫力的个体,NTM病主要在肺。NTM肺病多发生于原有慢性肺部疾病,如支气管扩张、尘肺、肺结核愈后的患者等。NTM皮肤和骨骼病变多发生于创伤后或使用皮质类固醇的患者。而AIDS和免疫损害宿主,NTM病通常为播散性,可不伴有其他易感情况。

NTM病有各种临床表现,受累组织不同其临床表现各异。

NTM肺病

咯血患者。胸片显示炎性病灶及单发或多发薄壁空洞,纤维硬结灶、结核瘤及胸膜渗出相对少见,病变多累及上叶肺尖和前段。

NTM淋巴结炎

淋巴结也可受累。多为单侧无痛性粗糙的淋巴结肿大,常有窦道形成。

NTM皮肤病

NTM骨关节病

播散性NTM病

其他NTM病

诊断

诊断要点

以下几方面可供参考:(1)接触史:不是接触NTM患者,而是有与自然环境及建筑环境接触史。(2)易感性:NTM为机会致病菌,患者常存在易感情况,如转移性肿瘤及免疫损害宿主,特别是AIDS患者。(3)发病:从环境中可测到NTM,如水生NTM可污染液体以致造成NTM涂片和培养阳性,此外从痰中反复分离的单一菌种,也可能为呼吸道的寄殖菌而与疾病无关。因此,首先要排除环境中NTM污染标本的可能,再则排除寄殖菌的存在。如NTM从无菌部位如血、骨髓、滑囊液、脑脊液、肺活检标本等检测到,肯定是致病菌。某些寄殖率低的NTM,一旦从患者标本中分离到,在排除环境污染可能后,应考虑为致病菌。另有些NTM如MAC可与MTB同时存在,多数为寄殖菌,MAC与MTB同时致病仅为少数。(4)皮肤试验:利用各种NTM制备的致敏素,如PPD-A、PPD-B、PPD-F、PPD-G和PPD-Y也可获得迟发型变态反应,以作为受过NTM感染的依据。因许多不同分支杆菌菌种有相同表面抗原而出现交叉皮试反应,使其结果解释困难,已很少使用于诊断。Woods认为此法仍适应于儿童,因儿童不像成人那样已被广泛存在于环境中的NTM致敏,而使许多皮试阳性〔3,1。(5)治疗反应:多数NTM对抗结核药耐药,故治疗反应差,复发频繁,病死率高。

菌型鉴定

血液或骨髓抽出物,或采集病变组织作为标本。将标本接种于罗氏培养基与对硝基苯甲酸(PNB)培养基或噻吩-2-羧酸肼(TCH)培养基作初步检查,以确定需否进行进一步菌型鉴定。

快速和准确的菌型鉴定,是NTM病诊断的关键。BACTEC法使培养和菌型鉴定总时间缩至10~19日。在BACTEC培养基内加入NAP(5 μg/ml),可抑制结核分支杆菌复合型生长,而不抑制NTM。其结果可鉴别结核分支杆菌和NTM。

已出现多种菌型鉴定新方法,多仍以培养为基础。如核苷酸探针杂交可准确快速鉴定菌型,方法简单,2~3日得出结果,但只限于结核分支杆菌复合型、MAC、堪萨斯分支杆菌、戈登分支杆菌的鉴定。其他如高效液相色谱、气(液)相色谱及薄层层析图谱的细胞类脂分析,通过测定分支杆菌细胞壁枝菌酸和菌体脂肪酸组成鉴定菌型,1~2日可得结果。此外,还有限制性酶切片段多态性分析靶基因等。

以PCR为基础的自动DNA序列分析在分支杆菌菌型鉴定上已表现出极大优势。利用DNA测序产生的数据,用计算机进行聚类分析,绘制树状谱,然后将每次测试的结果与树状谱比较。如符合率达100%,则诊断为相应菌种。否则在树状谱上确定与之序列最相近的序列,或为同一菌种的不同等位基因变化,或为新的未知菌种。此法于得标本后48小时内可得结果,故完成菌型鉴定的总时间明显缩至3~9日。

治疗

尚无特异高效的抗NTM药物,故NTM病的化疗仍使用抗结核药物。因多数NTM对抗结核药耐药,所以NTM病治疗困难,预后不佳。NTM细胞表面高疏水性及细胞壁通透屏障是其广谱耐药的生理基础,是有效化疗的障碍。

近年研究的疏水衍生物,显示了更大的抗NTM活性,如利福布丁。多数NTM细胞壁是抗结核药进入细胞的屏障。为了克服此屏障,主张应用破坏细胞壁的药物如乙胺丁醇(EMB)与其他机制不同的药物如链霉素(SM)、利福平(RFP)、环丙沙星(CIP)等联用。已研制新的药物运输方法以克服细胞壁通透障碍,如将抗结核药加入脂质体等。

NTM的获得性耐药,多由使用单一抗结核药预防和治疗引起。其耐药机制为:染色体畸变发生于INH、SM、RFP、PZA、乙硫异烟胺(1314Th)、EMB、甲红霉素、喹诺酮类等耐药时;RFP的核糖体化是其耐药的一个新机制;耐药成分的转座作用发生于偶发分支杆菌对磺胺类药耐药时;药物降解发生于金色分支杆菌耐INH时;适应性改变发生于胞内分支杆菌耐氯苯吩嗪(CFM)时;EMB B蛋白过份表达与耻垢分支杆菌对EMB耐药有关的研究,可解释30%没有染色体畸变的EMB的耐药机制。

NTM病治疗中的另一个问题是药敏试验不能督导化疗。原因为:(1)对MTB有效的药敏试验方法并不适用于NTM。(2)药敏试验与实际进入巨噬细胞的药物浓度不一致。(3)许多NTM病患者,主要是AIDS合并NTM病者,往往感染两种以上NTM或同一菌种的不同菌株,对抗结核药敏感性变化很大,所以单一菌株药敏试验不能指导多菌种或同一菌种不同菌株感染的治疗选择。

在原有抗结核药的基础上,又出现了一些抗结核新药,其中一些对NTM病有效。如利福类的利福布丁、利福喷丁、KRM1648;喹诺酮类的CIP、氧氟沙星(OFLX)、司帕沙星(sparfloxacin)、氟罗沙星(fleroxacin)、乙胺沙星(Ct 934);新大环内酯类的甲红霉素、罗红霉素和阿齐红霉素(azithromycin);另外还有头孢西丁(cefoxitin)、亚胺配能(imipenem)等。

治疗原则

原则,首先是确定是否需要抗NTM治疗,其次是确定治疗方案。对于合理化疗方案和疗程还没有一致标准,多主张4~6种抗结核药联合化疗,在抗酸杆菌阴转后继续治疗18~24个月,至少12个月。治疗中要注意药物副作用,避免单一用药。ATS不主张对几个NTM菌落生长的人在确诊前进行化疗。相对敏感的菌种如堪萨斯分支杆菌、海分支杆菌等对合理化疗效果满意,可选用INH、SM、EMB、氨硫脲(TB1),也可选用环丝氨酸(CS)、卷曲霉素(CPM)、喹诺酮类、磺胺类等。而对NTM耐药者,即使选用昂贵的新药,疗效仍不甚满意。新大环内酯类药是治疗MAC的主要药物,可联合其他抗结核药,如INH、EMB、RFP、利福布丁、KRM1648、阿米卡星(AMK)、CIP、磺胺药等。对龟分支杆菌及脓肿亚种分支杆菌亦选用新大环内酯类药。手术切除病灶亦是NTM病治疗的另一选择,多用于化疗无效的NTM肺病及NTM淋巴结炎、NTM皮肤病。

近10余年对NTM病的研究已取得很大进展,但由于NTM数量多、分布广、且新的致病菌株不断出现,加之AIDS发病率和死亡率明显增高,使NTM病与结核病一样严重威胁人类健康。因此,研究NTM病迅速、准确的诊断方法,有效的预防措施,可靠的药敏试验,高效的化疗药物,已成为当前NTM病研究的主要课题 。

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