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铜绿假单胞菌——重要的院内感染条件致病菌

2020/8/19 17:26:47

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感染性疾病是由多种病原微生物引起的危害人类健康的重要疾病。对于医院内感染,凡属感染绝大多数属于机会感染(Opportunistic infection),而机会感染的病原体又称为机会致病菌(也称为条件致病菌)。


近年来,随着院内感染尤其是肺部感染的发病率不断增加,且多数医院院内获得性细菌耐药率居高不下,使得规范机会致病菌院内感染的诊断和治疗具有特别重要的意义。


本篇将针对重要的院内感染条件致病菌——铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)的生物学特性、标本类型、临床表现、感染该菌引发的疾病案例及其治疗方案进行逐一介绍。


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生物学特性

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),又称为绿脓杆菌,隶属于假单胞菌属,在自然界中分布广泛,是土壤中存在的最常见的细菌之一,各种水、空气、正常人的皮肤、呼吸道和肠道等部位也都有本菌的存在。它是一种常见的院内感染条件致病菌,属于革兰氏阴性杆菌,非发酵、专性需氧,菌体细长且长短不一,有时呈球杆状或线状,成对或短链状排列,有单鞭毛,无芽孢,无荚膜,运动活泼,可产生绿脓素、红脓素、青脓素和荧光素,4℃不生长。含有O抗原(菌体抗原)以及H抗原(鞭毛抗原)。该菌极易形成生物膜,多重耐药,不同的株型带有不同的耐药基因并具有不同的致病性、传染性和流行性。




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标本类型

铜绿假单胞菌可从各种临床标本(包括血液、尿液、痰标本、肺泡灌洗液、脓汁、穿刺液、脑脊液等)和来自医院环境中的医疗器械以及水、空气、物体表面分离出来。

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临床表现

铜绿假单胞菌在正常情况下一般不致病,但当机体抵抗力低下(如患代谢性疾病、血液病和恶性肿瘤的患者以及术后或某些治疗后的患者)时可引起疾病,甚至会引发病人死亡,是医院内感染的主要病原菌之一


已有研究报道表明该菌可导致很多疾病,包括败血症、菌血症、血流感染、脑膜炎、心内膜炎、心肌炎、肺炎、蜂窝组织炎、伤口感染、腹膜炎、肠炎、角膜炎、眼内炎、尿路感染、前庭大腺炎、膀胱炎、盆腔炎、包皮龟头炎、胆囊炎、关节炎、多节段脊椎炎、骨髓炎、坏死性筋膜炎、感染性休克、化脓性甲状腺炎、鼻窦炎、脓胸、脓皮病、中耳炎、子宫内感染、绒毛膜羊膜炎、乳房脓肿、肝脓肿等疾病。


其中,菌血症和败血症通常是由于该菌感染病灶部位后,通过血行播散而引起的疾病。


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Case 1:噬菌体治疗铜绿假单胞菌引起的呼吸机相关性肺炎和脓胸

患者:女性,77岁,接受右后外侧小切口开胸手术,以切除右下叶腺癌组织。有60年吸烟史。


镜下切除肿瘤,并留下带水下密封的肋间导管(ICC)。术后第二天,患者白细胞计数(WBC,18.1×109/L)和C反应蛋白(CRP,263 mg/L)升高,并发展为严重的胸膜炎性胸痛。第3天,呼吸窘迫和嗜睡现象增加(格拉斯哥昏迷评分为9),并且通过口胃管吸出了1.5 L以上的胃内容物。胸部X光片(CXR)显示在右下叶塌陷/合并,患者开始接受静脉注射(IV)莫西沙星和甲硝唑以治疗可能引起的吸入性肺炎。观察到降钙素原(PCT)为25.7 μg/mL,并伴有急性肾脏损伤(最低谷蛋白GFR为32 mL/min/1.73m2)。在第6天,CXR证实右肺持续固结,但没有气胸,肋间导管被移除。插管当天(第3天)采集的痰培养显示铜绿假单胞菌中等程度纯生长,且对哌拉西林他唑巴坦、环丙沙星和美罗培南敏感。第6天患者发烧升至38℃,抗生素治疗方案改为美罗培南静脉注射1g tds。痰液和支气管肺泡灌洗液持续培养出P. aeruginosa,患者发烧不断并出现明显实质空化。WBC值依旧升高,并且ICC部位存在持续性支气管胸膜皮肤瘘,这导致患者进一步缺氧、气胸恶化,因此在第11天重新插入胸腔引流管。


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静脉输入美罗培南一周后,没有临床证据显示其他感染灶。第13天进行的胸部计算机断层扫描(CT)显示双肺斑片状固结(右>左),多发性气蚀,右胸壁广泛皮下气肿,假定支气管胸膜瘘持续漏气。患者被评定为不适合进一步手术。尽管进行了抗生素治疗,但在第16天,患者仍然持续发烧,病情严重。铜绿假单胞菌被不断检出,并对美罗培南、亚胺培南和哌拉西林他唑巴坦出现抗性。停用美罗培南,开始静脉注射环丙沙星和庆大霉素。在此过程中,患者肺部疾病的负担重于胸膜受累,并且在治疗中出现顺序性抗生素耐药性。


在获得患者及其家属知情同意情况下,从第23天开始使用噬菌体AB-PA01产品进行辅助治疗。分别采用静脉注射(每100 mL生理盐水中加入1 mL AB-PA01)和噬菌体雾化(4 mL AB-PA01,未稀释)的治疗方式,每天2次。接下来的三天内,患者的氧合作用得到改善,并且停止了镇静作用。在第27天(噬菌体治疗的第4天),从患者胸膜液(在噬菌体治疗之前收集)中分离出的铜绿假单胞菌表现出氟喹诺酮耐药性。从第28天开始停用环丙沙星,采用第五代头孢菌素/他唑巴坦治疗。


噬菌体治疗在7天后停止,患者从ICU转到到高依赖性病房,并接受6周的1.5 g tds IV剂量的头孢洛扎/他唑巴坦静脉注射。约11周后,患者出院转至老年护理机构,没有出现感染迹象。患者最后一次出现铜绿假单胞菌培养阳性是在噬菌体治疗的第4天(开始使用头孢洛扎/他唑巴坦的前一天),痰中仅有少量细菌生长,在完成AB-PA01治疗后的6个月内保持阴性。


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Case 2:铜绿假单胞菌感染引发的耳源性脑膜炎


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患者:男性,27岁,有慢性中耳炎病史,在一次车祸后被转移到佩斯卡拉总医院的急诊室。入院时患者清醒,呼吸窘迫,发绀,血流动力学不稳定。超音波显示右侧气胸,并置入胸腔引流管。血流动力学和呼吸系统稳定后,CT扫描显示由于肋骨骨折、多发肺挫伤、骶翼和右胫骨平台骨折导致双侧气胸。然而,没有发现创伤性脑损伤。


进入ICU时,由于呼吸窘迫,患者需要插管和机械通气,开始使用右美托咪定和瑞芬太尼镇静(RASS-2)。使用丁胺卡那霉素和头孢唑林进行全身性抗菌治疗,直到用钢板固定好胫骨。入院四天后,患者出现脓毒症,无休克。收集血液和双侧支气管肺泡灌洗液样本进行微生物学鉴定。经验性抗菌药物被改为哌拉西林他唑巴坦和利奈唑胺。血液培养鉴定结果显示假单胞菌属和葡萄球菌属阳性。3天后,培养结果进一步提示多重耐药性铜绿假单胞菌(XDR-PA)阳性且仅对粘菌素具有残留敏感性。而患者状况没有变化,故此时开始大剂量使用美罗培南和大肠杆菌素。在从支气管肺泡灌洗液中发现另外的XDR-PA分离物证据后,又加入了雾状粘菌素。


三天后,患者主诉剧烈头痛和颈部僵硬。进行腰椎穿刺,脑脊液(CSF)混浊,中性粒细胞>500/microL,葡萄糖19mg/dL,蛋白质279mg/dL。对CSF进行培养,显示革兰氏染色阴性菌。在此基础上,患者在接受美罗培南和大肠杆菌素治疗XDR-PA菌血症时,脑膜炎发作。因此,立即开始实施大剂量C-T(3g/q8h),大剂量磷霉素(4g/q6h)和利福平600mg/q12h的挽救方案,并加入地塞米松(8mg/q8h)。头颅高分辨率CT扫描显示右中耳和乳突化脓性感染,无骨折。在接下来的48小时内,脑膜综合征得以解决,先对病人进行挽救生命的外科手术,然后再进行耳部乳突切除术,之后患者被拔管并转移到传染病科。CSF XDR-PA分离物的最终微生物学特征显示以下最低抑菌浓度(MIC):粘菌素<0.5mg/L;头孢洛扎/他唑巴坦3mg/L。使用EUCAST断点确定铜绿假单胞菌的敏感性/抗性。通过PCR研究分离物中的碳青霉烯酶基因,并通过分光光度测定法研究碳青霉烯的酶活。磷霉素的MIC无法被测定。重复的脑脊液采样记录了具有标准化参数的无菌脑脊液;7天后停用磷霉素,14天后停用头孢洛扎/他唑巴坦。对照头部骨CT扫描证实耳乳突炎完全解决。患者出院时无临床相关的神经后遗症。


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锐明微™快速检测临床样本中的铜绿假单胞菌

铜绿假单胞菌的鉴定方法很多,包括直接镜检、分离培养、质谱法、PCR法以及mNGS。相较于前几种方法,基于mNGS的锐明微™能够快速鉴定出包括铜绿假单胞菌在内的上万种病原微生物的单一感染或混合感染,最快24小时出具检测结果。适用于疑似新发病原体感染、特殊病原体感染、长期发热且病因不明感染、病情危急需尽快明确病原体、传统微生物检测技术反复阴性且治疗效果不佳、反复住院且含有基础疾病的需尽快明确病原体的重症感染患者进行检测。



参考文献:

[1] PMID: 30263888. Frattari A, Savini V, Polilli E, Cibelli D, Talamazzi S, Bosco D, Consorte A, Fazii P, Parruti G. Ceftolozane-tazobactam and Fosfomycin for rescue treatment of otogenous meningitis caused by XDR Pseudomonas aeruginosa: Case report and review of the literature. IDCases. 2018 Aug 31;14:e00451. doi: 10.1016/j.idcr.2018.e00451. eCollection 2018.

[2] PMID: 31437402. Maddocks S, Petrovic Fabijan A, Ho J, Lin RC, Ben Zakour NL, Dugan C, Kliman I, Branston S, Morales S, Iredell JR. Bacteriophage Therapy of Ventilator-associated Pneumonia and Empyema caused by Pseudomonas aeruginosa. Am J Respir Crit Care Med. 2019 Aug 22. doi: 10.1164/rccm.201904-0839LE.




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