不容忽视的军团菌肺炎的诊治策略
转自：之江生物
本文刊登于《中国实用内科杂志》2020年第40卷第5期专题笔谈栏目
DOI：10.19538/j.nk2020050102
引用本文：梁思聪,陈愉.军团菌肺炎的诊治策略[J].中国实用内科杂志,2020,40(5):357-361.
陈愉，主任医师、教授、博士生导师，中国医科大学附属盛京医院呼吸科主任。兼任中华医学会呼吸病学分会感染学组委员，中国医师协会呼吸医师分会呼吸系感染工作委员会副主任委员，中国药学会抗感染药物临床评价学组常务委员，中国医药教育协会感染疾病专业委员会理事，中国医疗保健国际交流促进会临床微生物与感染分会委员，中国老年医学会呼吸病学分会常务委员，辽宁省医学会呼吸病学分会感染学组副组长，辽宁省医学会医疗鉴定专家。主要研究方向：细菌感染及耐药机制、军团菌的诊断及发病机制等。《中国实用内科杂志》《药物不良反应杂志》编委。
正文如下
军团菌肺炎（Legionellapneumonia）是由军团杆菌引起的以肺炎表现为主，可能合并肺外其他系统损害的感染性疾病，是军团病（Legionnaires’disease，LD）的一种临床类型。军团病1976年首次在美国费城退伍军人年会期间爆发，从尸检组织中分离出病原体并将其命名为军团菌，自此世界各地均有该病爆发流行的报道。
军团菌是一种需氧革兰阴性杆菌，广泛分布于温暖潮湿的环境，在天然水源、人工冷水、热水系统以及湿润的土壤中均可生长繁殖，且目前所发现的所有种类军团菌均可寄生于水生原生动物中，人类因吸入被污染的气溶胶而被感染。目前发现军团菌有58种及3个亚种，约30种可导致人类感染，主要感染下呼吸道。90%的病例是由嗜肺军团菌（Legionellapneumophila，Lp）引起的[1]，Lp可分为15个血清型，美国及欧洲最常见的致病血清型是1型（Lp1），占总体病例的80%，而据报道澳大利亚、新西兰的军团病病例中，Lp1所导致的仅占50%，长滩军团菌占30%[2]。我国目前缺乏军团菌的大样本流行病学数据。军团菌肺炎进展迅速，病死率高，2011—2015年欧洲收集29国上报28188例确诊军团病病例，病死率为9.3%[3]。提高对军团菌肺炎的认知，掌握军团菌肺炎的诊治要点，对提高临床诊断率、降低病死率有重大意义。本文结合国内外研究进展对军团菌的诊治策略做以介绍。
01
军团菌肺炎的诊断
由于军团菌生长要求的苛刻性及检测手段的限制，目前军团菌肺炎的诊断仍处于低估状态。军团菌肺炎患者的临床表现差异性很大，临床症状及胸部影像学表现均缺乏特异性，如合并腹泻、精神神经系统症状、低钠血症等肺外表现对诊断军团菌肺炎有一定帮助，但肺外表现并非所有军团菌肺炎患者均有此表现，因此经验性诊断存在一定困难，积极进行病原学检测才能避免漏诊。
2016年中国成人社区获得性肺炎诊断和治疗指南推荐在以下特定情况下进行军团菌筛查：群聚性发病；初始经验性治疗无效；重症社区获得性肺炎（communityacquiredpneumonia，CAP）；影像学提示双侧胸腔积液、双肺多叶病灶；免疫缺陷患者；发病前2周内有外出旅行史[4]。
1.1 常用军团菌检测方法
（1）目前确诊军团菌感染的金标准仍然是军团菌的分离培养，一旦培养出菌株，不仅可用于病原学诊断，而且可以与环境菌株进行同源性分析，追根溯源，有着重要的流行病学意义。
军团菌培养所用的标本主要是患者的下呼吸道分泌物如痰、支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolarlavagefluid，BALF）等，其中支气管肺泡灌洗液培养的阳性率最高。军团菌的生长要求特殊，需要L-半胱氨酸，在活性炭-酵母浸出液琼脂（BCYE）培养基中培养3~5d。由于培养时间长、易被杂菌污染、生长条件苛刻等原因，临床培养阳性率并不高，且由于军团菌肺炎患者病程早期通常无痰，只有约50%的患者会产生脓性痰[5]，而支气管肺泡灌洗液需通过支气管镜检查获得，上述因素影响了军团菌的分离培养阳性率。
（2）我国目前广泛应用军团菌血清抗体检测，需要急性期及恢复期双份血清标本呈4倍或4倍以上变化时存在诊断学意义。
多数军团菌感染患者在感染后第3周左右才产生抗体，而Edelstein等[6]研究发现约25%经病原学培养证实的军团菌感染患者没有出现血清抗体升高，而且免疫抑制患者可能永久不会产生血清抗体。此外，血清军团菌抗体升高并非一定是军团菌感染，在肺炎的急性期，不同细菌交叉感染同样会使军团菌抗体滴度升高[5]。依据年龄、工作环境及性别的不同，1%~30%的健康受试者也可出现抗体滴度升高[7]，可能为既往隐性感染所致的携带状态。军团菌血清抗体滴度检测对流行病学调查及回顾性分析是有一定价值的，但对于早期诊断应用价值不高。
（3）抗原检测法（urinaryantigentest，UAT）自1970年代末期被开发以来[8]，在欧美及日本得到了广泛的应用，目前美国及欧盟对军团病的诊断中，UAT的诊断占比分别为82%和97%[9-10]。由于UAT的广泛应用，世界范围内检出的军团病病例增长了数倍。
UAT的检测靶点是嗜肺军团菌细胞壁中的脂多糖[11]。多数患者在感染后2~3d尿抗原检测即可为阳性，在治疗后2~3个月转阴。UAT的主要检测手段分为2类，免疫层析法（immunochromatographictest，ICT）和酶免疫测定法（enzymeimmunoassay，EIA）。ICT法目前已开发为快速、简便的指示卡形式，用于床旁检测，15min即可得出检测结果。经Meta分析，UAT诊断军团菌感染的敏感度为74%，特异度为99.1%[12]。UAT检测的敏感性受条件影响较大，重症军团菌肺炎检测阳性率85.7%，轻症患者检测阳性率仅为37.9%[13]。用于检测的尿液是否处于稀释状态对检测结果也有影响，有报道称入院时UAT阳性的军团菌肺炎患者，在院应用利尿剂期间再次进行UAT检测提示阴性[14]。有研究对军团菌肺炎患者的尿液样本浓缩后进行ICT检测，与浓缩前尿液样本进行ICT检测的敏感度进行对比，结果提示浓缩前检测敏感度为55.5%，浓缩后样本检测敏感度上升至97.2%，虽然进行尿液样本浓缩增加了ICT检测的时间成本，但是检测阳性率可大幅提高[15]。UAT检测虽然便捷快速，但是由于目前应用的UAT检测仅针对Lp1型敏感，对于非Lp1型军团菌的敏感度低于50%，对mAb3/1位点阴性的Lp1假阴性率约27%，若仅依靠UAT进行诊断，也可造成漏诊。丹麦的研究表明，所有非Lp1型感染患者的病死率高于Lp1型感染患者，这可能与UAT的血清型检测限制导致诊断治疗延迟有关[16]。
（4）核酸扩增法（nucleicacidamplificationtests，NAAT）目前在临床微生物检测方面已经得到广泛应用，其中聚合酶链反应（polymerasechainreaction，PCR）与实时PCR（RT-PCR）在检测军团菌方面技术成熟，是诊断军团菌感染的可靠工具。这种检测手段并不局限于Lp1型军团菌，理论上可检测所有种类的军团菌，这使得PCR在澳大利亚、新西兰等非Lp优势地区成为一线检测方案。
NAAT通常需要下呼吸道样本（痰、BALF），胸腔积液、肺活检组织及非呼吸道标本如血清[17]、尿液甚至关节液也可进行检测，但一般认为BALF是进行PCR的最佳样本，有研究表明，深部诱导咳痰的检测敏感性与BALF相当[18]。比利时一项多中心研究比较了PCR与UAT检测军团菌的敏感度，结果提示PCR法的敏感度（64.6%）明显高于UAT（44.4%）[19]。PCR对于军团病具有重要的早期诊断价值，且患者经过合适的抗菌药物治疗后，PCR扩增强度会明显减弱至转阴，这对临床上观察病程进展及指导治疗具有重要意义[20]。NAAT中的另一种测序手段——环介导等温扩增（loop-mediatedisothermalamplification，LAMP）的优势也十分明显，这项技术是基于对军团菌mip基因的检测。相对于PCR，LAMP对于所检测样本中病原菌的负载量要求极低，灵敏度是PCR技术的10倍[21]，且进行LAMP检测的成本、时间都要低于PCR，但目前没有在临床检验进行广泛的应用，操作人员对其熟悉程度有限，不过该方法具有广泛的应用前景。
目前对于是否应当对所有因肺炎住院的患者进行军团菌相关检测存在争议，Cunha[22]教授建议不要盲目地对所有的CAP患者进行军团菌检测，要在高度怀疑诊断军团菌肺炎基础上进行UAT或NAAT等检测并且同时给予针对军团菌的抗感染药物治疗。Cunha教授在1988年首先提出了WUH评分系统，该评分系统根据实验室检查指标及临床表现对军团菌肺炎的临床诊断做以指导，并在2017年进行了更新，6项预测因子分别为：
（1）体温>38.9℃（伴有相对缓脉）；
（2）血沉>90mm/h或C反应蛋白>180mg/L；
（3）铁蛋白高于正常2倍；
（4）低磷血症；
（5）磷酸激酶升高>2倍；
（6）入院时镜下血尿。
如有大于其中3项，则高度怀疑军团菌肺炎。我国指南同样推荐在特定情况下进行军团菌UAT检测[4]。而新西兰的一项研究表示，在对所有入院患者进行军团菌PCR检测之后2年上报的军团菌肺炎病例数是应用此项检测方案前2年期间病例数的4倍（22例对92例）[23]。鉴于目前我国核酸检测技术已经十分成熟，是否可将军团菌PCR检测纳入因肺炎住院患者中疑诊军团菌感染的常规检测，值得进一步讨论及商榷。
1.2 诊断技术进展
由于目前军团菌发病率的增加及现有检测手段的局限，近年来针对军团菌检测技术的研究也在不断进展。高通量基因检测（nextgenerationgenomesequencing，NGS）目前在临床病原学检测方面得到了应用，这项技术对临床样本中所有的DNA/RNA进行无选择性分析，通过同源序列对比以筛查病原体。NGS敏感度高，对临床样本的病原体负载量具有很低的要求，可以同时做到多种病原体的鉴定。经NGS技术检测，不仅可以确诊军团菌，同时可以对军团菌肺炎患者可能同时存在多种细菌混合感染进行检测，这对指导抗感染药物治疗起到关键作用[24]。但NGS技术也存在一定弊端，其检测价格过于昂贵，可进行该项检测技术的实验室也十分有限，因此不能做为常规方法用于临床。
军团菌19-kU寡聚糖相关脂蛋白（peptidoglycan-associatedlipoprotein，PAL）是一种常见的可溶性抗原，在尿液中排泄。PAL在军团菌序列中高度保守[25]，对尿液中的PAL检测对多种军团菌血清型有效，并不局限于Lp1。PAL检测对军团菌有高度的特异度及敏感度，有研究表明，对非军团菌引起的尿路感染患者的尿液样本进行检测，结果均呈阴性，若应用浓缩尿液进行检测，PAL检测的敏感度可达100%[26]。进一步开发PAL检测技术可提高尿抗原对军团菌肺炎的诊断价值。
核糖体L7/L12是细菌50S核糖体的组成部分，在所有种类细菌中含量均很丰富，含量是其他核糖体蛋白的4倍，同时包含了不同细菌的特定序列，目前日本已上市了针对肺炎支原体的核糖体L7/L12床旁快速诊断的免疫色谱条试剂盒，检测所需时间明显低于PCR检测[27]。针对军团菌肺炎的核糖体L7/L12的检测试剂目前正在实验研发中，初步数据显示检测军团菌核糖体L7/L12可用于不同种型军团菌的诊断。
02
军团菌肺炎的治疗
军团菌是一种胞内寄生菌，通过呼吸道进入人体后侵入巨噬细胞进行生长繁殖。因此，对军团菌有效的抗感染药物取决于抗军团菌活性及其在肺泡巨噬细胞中的浓度。β内酰胺类及氨基糖苷类药物因无法穿透细胞膜，对军团菌肺炎治疗效果很差。经筛选目前可用于治疗军团菌感染的常用药物包括喹诺酮类、大环内酯类、多西环素，另外替加环素、复方新诺明及利福平也被证实对军团菌感染有效。由于军团菌肺炎的严重程度与细菌负荷量及宿主免疫状态密切相关，早期进行明确诊断并且给予适合的抗感染治疗干预是十分必要的。
目前国内外对于轻中重度军团菌感染的一线治疗方案为早期应用大环内酯类或喹诺酮类单药治疗，但不同地区对药物选择方案不同。我国2016版成人社区获得性肺炎诊断及治疗指南推荐首选药物为：阿奇霉素、红霉素、左氧氟沙星、吉米沙星、莫西沙星；次选药物：多西环素、克拉霉素、米诺环素及复方新诺明[4]。在联合用药方面，我国及英国指南（D级）推荐危重症军团菌肺炎可应用喹诺酮联合大环内酯类或利福平进行治疗，但需要警惕喹诺酮与大环内酯类药物联用时可能出现的心脏电生理异常[28]。美国相关学者则建议在单药应用多西环素或呼吸喹诺酮药物的基础上可联合应用复方新诺明或利福平[22]。
由于细胞内病原体引起的感染对抗菌药物的反应比细胞外病原体要更加缓慢，大多数住院的军团菌肺炎患者即使应用了合适的抗感染药物，在最初的3天胸部影像学仍会提示浸润灶进展。而判断抗感染治疗有效的指征也不应该局限于传统的72h退热，应将时间窗放宽至5~7d[22]。实验室检验中最能体现病情好转的是淋巴细胞减少症的逐渐缓解[29]。针对军团菌肺炎的治疗持续时间，免疫正常宿主建议进行2周疗程，免疫抑制宿主建议治疗持续3周，较短的疗程可能导致复发[22,28]。
尽管应用了适当的抗感染治疗，军团菌肺炎的病死率仍然居高不下，近年来单药治疗军团菌肺炎的失败案例时有报道，这种情况的发生可能有以下几个原因：
（1）军团菌肺炎患者多重菌感染；
（2）军团菌导致肺纤维化改变；
（3）军团菌耐药性的产生。
近期有实验通过NGS技术测定军团肺炎患者的痰液中病原体组成成分，进行测定的样本中除军团菌外同时检测出了如肺炎链球菌、流感嗜血杆菌等多种病原体[24]。通常认为抗军团菌药物可覆盖常见社区获得性肺炎病原体，但我们必须警惕多重感染特别是耐药菌感染的问题，及时进行病原学检测并调整抗感染治疗方案。
军团菌感染的病理改变为急性纤维蛋白化脓性肺炎，呈小叶性分布，尽管及时进行了适合的抗感染治疗，但患者仍有可能出现吸收延迟伴发肺间质改变影响氧合，最终导致呼吸衰竭死亡[30]。针对军团菌感染引起的吸收延迟，有病例报道在充分抗军团菌治疗的基础上，若患者因肺部病变纤维化、吸收延迟导致氧合改善欠佳，适当联合应用糖皮质激素可改善病灶吸收[31]。但在军团菌感染急性期，不建议应用激素治疗。
目前针对耐药军团菌菌株已有报道，Jonas[32]及其团队利用喹诺酮药物对军团菌进行体外选择培养，10代以内迅速诱导出耐药株，证实军团菌在进行抗感染治疗中会产生抗药性，并通过测序证实抗药性与军团菌的gyrA区域的基因突变有关。2014年Bruin[33]首先从重症军团菌肺炎患者身上分离出抗环丙沙星嗜肺军团菌菌株。贾雪洋[34]对149株Lp1进行耐药性测定，筛选出25株菌株对阿奇霉素耐药，基因测序显示与IpeAB外排泵高水平表达有关。目前体外军团菌药敏试验没有统一标准，主要基于体外细胞测试及动物感染实验，用于培养军团菌的BCYE培养基会抑制抗菌药物作用，因此无法在临床以传统贴片法进行药敏试验指导治疗。但基于目前多项研究对耐药军团菌菌株的发现，在临床治疗军团菌无效时需注意耐药菌产生的可能性，及时调整抗感染治疗方案。
综上所述，提高对军团菌肺炎的认识，对疑诊患者尽早进行病原学检测，早期诊断、恰当的抗军团菌治疗是提高治疗成功率、降低病死率的关键。
参考文献（略）