葡萄球菌感染

(一)發(fā)病原因
葡萄球菌為革蘭陽性球菌，屬于細(xì)球菌科、葡萄球菌屬，此屬現(xiàn)有細(xì)菌30余種，其中凝固酶陽性的有八種，主要致病菌為金葡菌;凝固酶陰性的有28種，較常見的致病菌有表葡菌和腐生葡萄球菌(腐葡菌)。此外頭葡萄球菌、孔氏葡萄球菌、人葡萄球菌、呂克杜納西葡萄球菌、解糖葡萄球菌、施氏葡萄球菌、模仿葡萄球菌、華納葡萄球菌和木糖葡萄球菌等均可致病，但皆屬少見。本屬細(xì)菌直徑為0.5～1.5μm，無動力、無芽孢、一般不形成莢膜，在普通培養(yǎng)基生長良好，多數(shù)為需氧或兼性厭氧菌，生長最適宜的溫度為30～37℃和最適pH7.4～7.5，但在6.5～40℃和pH4.2～9.3均可生長。耐鹽性較強(qiáng)，在含10%～15%氯化鈉培養(yǎng)基仍能生長。葡萄球菌的基因組包括一條約2800kb的環(huán)狀染色體、前噬菌體、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子。染色體和染色體外的遺傳因子均有編碼細(xì)菌毒力和對抗生素耐藥的基因，這些基因可通過染色體外的遺傳因子在葡萄球菌不同菌株之間傳播，也可向其他革蘭陽性球菌傳播。葡萄球菌可根據(jù)其表型特征如噬菌體溶解、血清反應(yīng)、生化反應(yīng)和耐藥譜等分型;也可按DNA的特征用DNA指紋圖譜、質(zhì)粒指紋圖譜、凝固酶基因型等方法分型。根據(jù)表型特征的分型方法與根據(jù)DNA特征的分型方法相結(jié)合對調(diào)查耐藥菌流行特征、追蹤感染源、傳播途徑、考察感染控制效果等方面有重要作用。致病葡萄球菌中以金葡菌致病性最強(qiáng)，主要與其產(chǎn)生各種毒素和酶以及某些細(xì)菌抗原有關(guān)。表葡菌和腐葡菌基本上不產(chǎn)生對人體具毒性的毒素和酶。
1.毒素
(1)溶血素：金葡菌可產(chǎn)生四種不同抗原型的溶血素，α，β，γ和δ，皆可產(chǎn)生完全性溶血。α溶血素尚可損傷血小板、巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞，使血管平滑肌收縮導(dǎo)致局部組織缺血壞死。
(2)殺白細(xì)胞素：殺死白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞或破壞其功能，使細(xì)菌被吞噬后仍可在細(xì)胞內(nèi)生長繁殖。
(3)腸毒素：為產(chǎn)生食物中毒的外毒素，至少有A，B，C1，C2，D和E六種，口服少量即可引起嘔吐和腹瀉。
(4)表皮溶解毒素(epidermolytic toxin)：此毒素可使皮膚表皮淺層分裂脫落產(chǎn)生大皰型天皰瘡等癥狀。
(5)產(chǎn)生中毒性休克綜合征的毒素(toxic shock syndrome toxin，TSST)。
(6)產(chǎn)紅疹毒素：為噬菌體Ⅱ組71型金黃色葡萄球菌所產(chǎn)生，臨床上有猩紅熱樣皮疹。
2.酶 葡萄球菌可產(chǎn)生蛋白酶、脂酶和透明質(zhì)酸酶等多種酶類，這些酶的致病作用尚不明確，但具破壞組織的作用，可能促進(jìn)感染向周圍組織擴(kuò)散。此外還有幾種酶與致病和耐藥有關(guān)。
(1)血漿凝固酶：使血漿中的纖維蛋白原變成纖維蛋白，沉積于菌體表面，阻礙吞噬細(xì)胞的吞噬作用，并有利于感染性血栓的形成。
(2)β內(nèi)酰胺酶：滅活β內(nèi)酰胺類抗生素。
(3)透明質(zhì)酸酶：此酶可水解人體結(jié)締組織細(xì)胞間的基質(zhì)-透明質(zhì)酸，使感染擴(kuò)散。
(4)溶脂酶：金葡菌可產(chǎn)生數(shù)種溶脂酶，作用于血漿及皮膚表面的脂肪及油質(zhì)，有利于細(xì)菌侵入人的皮膚及皮下組織。
(5)其他：尚有葡萄球菌激酶、過氧化氫酶、溶纖維蛋白酶等。
3.細(xì)胞抗原
(1)莢膜抗原：金葡菌的某些菌株有明顯莢膜，使毒力增加，機(jī)體可產(chǎn)生相應(yīng)抗體。蛋白A(protein A，凝集原agglutinogen A)是金葡菌細(xì)胞壁的組成部分，存在于90%的金葡菌。蛋白A可與IgG的Fc片段結(jié)合，具有抗調(diào)理素(antiopsonin)作用和抗吞噬作用的功能。
(2)細(xì)胞壁壁酸：為一種特異性抗原，金葡菌、表葡菌和腐葡菌的壁酸組成成分不同。
4.毒力基因的調(diào)控 金葡菌的毒力基因調(diào)控極為復(fù)雜，受多種環(huán)境因素和細(xì)菌產(chǎn)物的影響。目前研究較多的是agr基因和sar基因，這兩個基因可以上調(diào)細(xì)菌分泌蛋白的表達(dá)，減少細(xì)胞壁相關(guān)蛋白的合成。葡萄球菌的耐藥性：葡萄球菌是耐藥性最強(qiáng)的病原菌之一，該屬細(xì)菌具備幾乎所有目前所知的耐藥機(jī)制，可對除萬古霉素和去甲萬古霉素以外的所有抗菌藥物發(fā)生耐藥。
(1)耐藥變遷：20世紀(jì)60年代以前青霉素曾是治療葡萄球菌最有效的抗生素，目前上海和北京地區(qū)臨床分離的葡萄球菌中約90%由于產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶(青霉素酶)而對青霉素耐藥，這些菌株一般對苯唑西林、甲氧西林、多數(shù)頭孢菌素以及β-內(nèi)酰胺類和β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的復(fù)方制劑敏感。60年代初發(fā)現(xiàn)的耐甲氧西林金葡菌(MRSA)對所有β-內(nèi)酰胺類均耐藥，80年代慶大霉素還是治療MRSA感染的有效藥物，目前MRSA對慶大霉素的耐藥率已經(jīng)超過50%。80年代末葡萄球菌對氟喹諾酮類高度敏感，曾作為治療MRSA感染的保留用藥，但現(xiàn)在80%以上的MRSA和MRSE對氟喹諾酮類耐藥。1996年，首株萬古霉素中介的金葡菌被分離到，其MIC為8～16μg/ml，雖然目前國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)對萬古霉素耐藥的葡萄球菌，但國外已報告2株對萬古霉素耐藥的葡萄球菌。表葡菌的耐藥現(xiàn)象亦甚嚴(yán)重，醫(yī)院外分離的表葡菌產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶者>80%，此耐藥機(jī)制也為質(zhì)粒所控制。腐葡菌產(chǎn)酶菌株較少，產(chǎn)酶量亦少。各種凝固酶陰性葡萄球菌，皆可對甲氧西林耐藥。醫(yī)院內(nèi)分離的表葡菌中有30%～50%的菌株對甲氧西林耐藥，同時也對青霉素、慶大霉素或其他氨基糖苷類、紅霉素、克林霉素耐藥，其耐藥譜與金葡菌相似。
(2)耐藥機(jī)制：
①產(chǎn)生滅活酶和修飾酶：葡萄球菌產(chǎn)生的青霉素酶可破壞多種青霉素類抗生素，產(chǎn)酶量高的某些菌株可表現(xiàn)為對苯唑西林耐藥。產(chǎn)生氨基糖苷類修飾酶可滅活氨基糖苷類，使菌株表現(xiàn)為對氨基糖苷類耐藥。葡萄球菌還可產(chǎn)生乙酰轉(zhuǎn)移酶滅活氯霉素而對其耐藥。
②靶位改變：青霉素結(jié)合蛋白(penicillin binding protein，PBP)是參與葡萄球菌細(xì)胞壁合成的轉(zhuǎn)肽酶，β-內(nèi)酰胺類抗生素與其結(jié)合可破壞細(xì)胞壁合成。葡萄球菌有四種PBP都與β-內(nèi)酰胺類抗生素有良好的親和力;但甲氧西林耐藥葡萄球菌的染色體上的mecA基因，可編碼產(chǎn)生一種新的青霉素結(jié)合蛋白PBP2a(PBP2a)，PBP2a與β-內(nèi)酰胺類抗生素的親和力很低，能在高濃度β-內(nèi)酰胺類環(huán)境中維持細(xì)菌的胞壁合成，使細(xì)菌表現(xiàn)為耐藥。耐甲氧西林金葡菌和耐甲氧西林表葡菌分別簡稱為MRSA和MRSE，其耐藥機(jī)制相同，這些耐藥菌除對甲氧西林耐藥外，對所有青霉素類、頭孢菌素類和其他β-內(nèi)酰胺類抗生素均耐藥，同時對喹諾酮類、四環(huán)素類、某些氨基糖苷類抗生素、氯霉素、紅霉素、林可霉素耐藥率也很高(>50%);對利福平、庫馬霉素(coumamycin，又稱香豆霉素)、磷霉素、某些氨基糖苷類抗生素(阿米卡星、奈替米星等)敏感率相對較高。近年來耐甲氧西林葡萄球菌在臨床分離葡萄球菌中的比例有增多趨勢。MRSA對萬古霉素敏感性下降機(jī)制比較復(fù)雜，它并不具備萬古霉素耐藥基因van A、van B和van C，推測其耐藥機(jī)制可能與細(xì)菌細(xì)胞壁合成亢進(jìn)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)：該菌株的細(xì)胞壁比同類菌株厚1倍，PBPS較正常高3倍，胞間質(zhì)前體產(chǎn)量也增加3倍，這三個特點(diǎn)造成細(xì)菌對萬古霉素的耐受力增加。DNA旋轉(zhuǎn)酶靶位改變和拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ變異是葡萄球菌對喹諾酮類耐藥的主要機(jī)制。此外，葡萄球菌還可改變磺胺藥等葉酸抑制劑、利福平、莫匹羅星、大環(huán)內(nèi)酯類和林可霉素類等的作用靶位而對這些抗菌藥耐藥。
③外排作用：葡萄球菌可排出胞內(nèi)的四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類和克林霉素而對這些藥物耐藥。
(二)發(fā)病機(jī)制
金葡菌雖可產(chǎn)生很多毒素和酶，并引起各種感染。但嚴(yán)格地講，該菌與表葡菌、腐葡菌一樣，仍是一個在寄生部位營共生的條件菌，在人體防御免疫功能健全的情況下不足為害。即使細(xì)菌越出寄生范圍侵入深部組織，也可被白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血清中特異和非特異因子等所吞噬殺滅，或被局限于分散的區(qū)域中形成典型膿腫。但若存在免疫功能低下(如顆粒細(xì)胞缺乏、嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病)或皮膚黏膜屏障破壞(如皮膚損傷、介入性醫(yī)療措施)的情況，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的金葡菌感染。此時，細(xì)菌從寄殖部位接種到受損的皮膚黏膜引起皮膚軟組織局部感染如癤腫等，感染局部擴(kuò)散造成癰、蜂窩織炎、膿皰瘡或傷口感染，細(xì)菌還可進(jìn)入血液，向遠(yuǎn)端器官播散，發(fā)生敗血癥、細(xì)菌性心內(nèi)膜炎、骨髓炎、腎癰、膿毒性關(guān)節(jié)炎、硬膜外膿腫等。即使細(xì)菌不侵入血流，細(xì)菌毒素也可以引起局部和全身的疾病表現(xiàn)或綜合征，如中毒性休克綜合征、燙傷樣皮膚綜合征和腸毒素性胃腸炎。金葡菌的許多毒素如TSST1、Ses是為不需呈遞抗原細(xì)胞處理的超抗原，這些超抗原可以刺激如IL-1、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子α(TNFα)等細(xì)胞因子的大量釋放，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)，最終引起感染性休克的發(fā)生。凝固酶陰性葡萄球菌主要是條件致病菌，其致病與免疫力低下和異物植入相關(guān)。異物的存在嚴(yán)重?fù)p害吞噬細(xì)胞的功能，靜脈內(nèi)導(dǎo)管等異物迅速被纖維蛋白原、纖連蛋白等血清成分包裹，這些血清成分通過細(xì)菌表面成分識別黏附分子使葡萄球菌黏附，并產(chǎn)生糖萼(多糖蛋白質(zhì)復(fù)合物，glycocalyx)進(jìn)一步鞏固細(xì)菌黏附、寄殖。醫(yī)院獲得的心內(nèi)膜炎常常與靜脈內(nèi)導(dǎo)管有關(guān)，長期留置導(dǎo)管導(dǎo)致心內(nèi)膜炎的情況類似心內(nèi)膜炎的動物模型，心導(dǎo)管損傷心臟瓣膜表面，在瓣膜上形成非細(xì)菌性血栓，導(dǎo)致細(xì)菌黏附感染。