在过去的 40 年里,难辨梭状芽胞杆菌感染(CDI)已成为影响公共卫生的全球性问题。2015 年的调查数据显示,仅在美国,CDI 就引起 50 万例机会性感染、3 万人死亡,且其中>20% 的患者出现复发。据估计,每年因 CDI 产生的医疗花费高达 10~40 亿美元。CDI 流行病学方面的改变,细菌出现新毒性因子及耐药菌株的出现有关。
CDI 的病理生理学机制复杂,有多种因素参与。应用抗菌药物引起肠道菌群失调时,难辨梭状芽胞杆菌孢子穿过通透性增加的肠道黏膜,发芽生长、释放毒素,引起 CDI 相关症状。重建肠道菌群可预防复发,宿主的免疫反应在 CDI 感染过程中发挥了重要作用。
对 CDI 发病机制的新认识,促使医生改变治疗策略,采取相应措施预防复发,如发明新型抗菌药物、生物治疗及免疫治疗。美国芝加哥儿童医院的 Larry 教授对 CDI 的最新研究数据、临床资料、治疗及预防复发的新突破进行了总结,结果发表于近期的 Nature reviews gastroenterology & hepatology 杂志上。
抗菌药物的治疗方案
1. 甲硝唑及万古霉素(目前主要的标准治疗方案)
2010 年,美国卫生保健流行病学协会(SHEA)、美国感染性疾病协会(IDCA)共同推荐:对于第 1 次轻至中度 CDI,首次发作或复发的成年患者,首选甲硝唑;对于重度 CDI、多次复发或对甲硝唑耐药的患者,推荐万古霉素口服;严重、复杂 CDI 患者,推荐静脉注射甲硝唑联合万古霉素口服。由于缺乏关于儿童 CDI 感染的研究,相关的治疗方案与成人相似。
2. 非达霉素
是一种新型的抑制细菌核酸合成的抗菌药物,只能口服吸收,对难辨梭状芽胞杆菌有杀菌活性,但是体内及体外实验均表明,它对数种肠道共存细菌杀菌活性低,尤其是与 CDI 复发有关的细菌。
北美一项 III 期临床双盲随机对照实验(RCT)比较可万古霉素(125 mg qid)与非达霉素(200 mg bid)的治疗效果,口服 10 天治疗第 1 次或第 2 次 CDI,结果发现,两者的临床治愈率及不良反应相似,然而后者的复发率明显低于前者。北美及欧洲进行的另外一项类似研究亦得出了上述结论。
对上述两项 RCT 进行总结分析,发现 BI/NAP1/027 株引起的 CDI 治愈率低于其他菌株引起的感染,与选择的抗菌药物为万古霉素或甲硝唑无关。
2011 年 5 月,FDA 批准非达霉素用于治疗成年人 CDI,复发率比预料中高,且由于价格昂贵,使其应用受到限制,受益较大的人群为严重 CDI、反复 CDI 及 NAP1/BI/027 菌株感染。
3. 处于临床发展阶段的抗菌药物
(1)Ridinilazole(SMT19969):目前正在进行 II 期临床试验,体外实验表明,它有潜在的抗难辨梭状杆菌芽胞活性,对肠道革兰氏阴性菌及大多数革兰氏阳性菌影响较小。针对正常人的临床试验表明,该药无明显的不良反应。纳入 100 例患者的高水平 II 期实验表明,该药(200 mg bid)用于 CDI 的治愈率优于万古霉素 125 mg qid(66.7% 比 42.4%)。
(2)Surotomycin:是一种与达托霉素类似的新型抗菌药物,通过破坏细胞膜发挥杀菌活性,研究表明,它可以降低肠道中有利于 CDI 复发的共生菌活性。一项已完成的 II 期临床试验表明,万古霉素 125 mg qid 、surotomycin 125 mg bid、surotomycin 250 mg bid 治疗 CDI 的复发率分别为 36%,、28%、 17% 。目前该药物正在进行 III 期临床试验。
(3)Cadazolid:是一种新型恶唑烷酮类、与利奈唑胺结构类似的抗菌药物,即使在不发挥杀菌活性的前提下,仍可抑制难辨梭状芽胞杆菌蛋白合成、孢子形成、毒素释放等。因为该药物含有氟喹诺酮类药物的部分成分,因此可以抑制 DNA 合成。
体外实验表明,对于耐利奈唑胺及莫西沙星的难辨梭状芽胞杆菌菌株,Cadazolid 仍有良好的效果。一项包含 84 例成年人的临床 II 期实验表明,万古霉素 125 mg qid 、Cadazolid 250 mg bid、500 mg bid、1000 mg bid 的临床治愈率相似,Cadazolid 的复发率低于万古霉素,但无统计学差异。
生物治疗
近年来,由于粪便移植(FMT)及口服 FMT 类似物用于治疗 CDI 复发的迅速发展,生物治疗逐渐引起学者的关注。
应用抗菌药物引起肠道菌群失调是经口感染的难辨梭状芽胞杆菌孢子过度生长、在肠道内定植、产生毒素,继而引起腹泻及结肠炎症的主要发病机制。多次复发 CDI 患者肠道菌群的多样性及数量均发生了改变。
生物治疗不仅着眼于改变肠道菌群,更重要的是应用非产毒素难辨梭状芽胞杆菌菌株替代产毒素菌株,继而避免后者定植引起 CDI 症状。
多种用于预防 CDI 的非 FMT 益生菌正在临床试验阶段,系统回顾及荟萃分析有助于对疗效进行分析。然而,最大的双盲、安慰剂对照的 RCT,比较了双歧杆菌及乳酸杆菌预防 CDI 的疗效,并未得出阳性结果。此外,目前的荟萃分析所纳入的研究多是小规模研究,包含的益生菌种类繁多,影响结果的可信度。
粪便微生物移植
早期研究提示通过灌肠或鼻胃管注入粪便提取物或合成的粪便细菌混合物可重建肠道菌群。直肠灌注 10 种粪便有氧和厌氧细菌,可以重建包括类杆菌属在内的粪便菌群,进而用于治疗 CDI 复发。然而至今为止,大多数关于 FMT 的临床研究为非对照的病例分析,因此得出的结论尚需进一步证实。
另外关于 FMT 的应用途径尚无定论,常采用的途径包括灌肠、鼻十二指肠管、上消化道内镜、结肠镜等,每种方法均有其弊端,如鼻十二指肠管置入有穿孔风险,且术后需要 X 线摄像明确鼻十二指肠管的位置。一项包含 20 例患者的小型研究表明,经鼻胃管及鼻十二指肠管注入 FMT 的疗效、安全性相似。
由于获取供者新鲜粪便、筛查合适供者需要时间及花费,因此学者对冷冻粪便产生了兴趣,冷冻本身不会影响益生菌成分及疗效。
加拿大的一项研究表明,冷冻粪便及新鲜粪便治疗复发或难治性 CDI 的有效率分别为 75.0%、70.3%。除了冷冻 FMT 用于商业外,开发口服胶囊制剂相关的研究也进行地如火如荼,相关程序包括首先将冷冻的 FMT 解冻,然后将其装入胶囊中,并冷冻储存。目前学者正在尝试各种各样的冻干法,发明无需冷冻储存的干胶囊。
FMT 相关研究的目的在于发现防止 CDI 复发的有益细菌并商业化生产。一项剂量相关的研究表明,1.5 × 109 和 1 × 108 单位治疗 CDI,未复发率分别为 87%、91%。动物实验也表明,某几种细菌可能对防止复发有效,因此,识别符合条件的菌群将提高生物治疗的安全性及疗效,并有效预防复发。
对捐献者的粪便及血液需进行筛查,FMT 后出现感染相关并发症极为少见,曾有包括诺如病毒性胃肠炎、大肠杆菌菌血症的报道。FMT 灌输的并发症包括消化道出血、消化道穿孔、麻醉过程中的致命性误吸。因此需要大型、随访时间足够长的 RCT 来评估 FMT 相关的潜在不良反应。
不产毒素难辨梭状芽孢杆菌
一种提到 FMT 的生物治疗方法是口服不产毒素难辨梭状芽孢杆菌 M3 菌株(NTCD‑M3),它缺乏产生毒素的基因,可在住院患者肠道中无症状定植。动物实验证实其可预防仓鼠 CDI。
一项纳入 168 例患者的双盲 RCT 将患者分成安慰剂组、1 × 104 TCD-M3 芽孢 7 天组、1 × 107 TCD-M3 芽孢 7 天组、1 × 107 TCD-M3 芽孢 14 天组。研究发现 1 × 107 组的 NTCD-M3 的肠道定植率高于 1 × 104 组,NTCD-M3 组 CDI 复发率明显低于安慰剂组,其中以 1 × 107 组最低,为 5%。
TCD-M3 定植与低复发率有关,但 NTCD-M3 的定植为一过性,实验 22 周后几乎所有患者均未发现定植。TCD-M3 预防 CDI 复发的机制尚不明确,据推测可能与其在肠道定植后可以预防产毒性菌株定植有关。
免疫疗法
无症状难辨梭状芽胞杆菌定植患者血清中毒素 A、B IgG 抗体的滴度明显高于腹泻患者,提示针对毒素的体液免疫对机体有保护作用。仓鼠 CDI 模型及基因敲除模型提示毒素 B 对于细菌毒力是必须的,毒素 A 抗体在发挥保护性效应方面更优。在 CDI 的预防及治疗过程中,机体主动及被动免疫均发挥了作用。
1. 被动免疫:腔内抗体
通过口服从已经被难辨梭状芽胞杆菌毒素免疫的牛初乳(即高免疫牛初乳,HBC)中提取的乳清蛋白浓缩物(WPC),以达到被动免疫的目的,相关研究正在研究中。HBC 是一种具有很大吸引力的治疗方案,因为它含有抗毒素抗体,在通过消化道时可以耐受降解。前期研究表明,健康志愿者口服抗难辨梭状芽胞杆菌 WPC 后,在回肠肠液及粪便中可检出相应抗体。
随后的一项非对照临床研究表明,将 101 例患者分成 WPC 组、万古霉素组、甲硝唑组,前者的复发率仅为 10%。2015 年发表的一项研究表明,给 19 只小猪注射难辨梭状芽胞杆菌孢子后,其中 10 只接受 HBC,9 只接受非免疫性初乳,前者感染轻度或病情缓解,后者绝大多数小猪病情进展。
目前普遍认为牛初乳是一种膳食补充品,在感染性及非感染性疾病中,均有潜在的临床价值,如隐孢子虫病、轮状病毒感染,因此,或许在不久的将来也能用于治疗 CDI。
2. 被动免疫:静脉用抗体
静脉用免疫球蛋白产品(IVIG)包含不同浓度的针对难辨梭状芽胞杆菌毒素 A 和 B 的 IgG,相关疗效仅在几个小规模的非对照、非随机的回顾性研究中进行过验证,其治疗 CDI 的有效率及复发率分别为 87%、14%,由于 IVIG 尚未在临床研究中进行评估,尚缺乏确切的证据。
尽管 IVIG 的临床疗效尚不明确,针对难辨梭状芽孢杆菌毒素 A 和 B 的单克隆抗体或可有效治疗 CDI。动物实验和健康志愿者实验证明其安全性及有效性后,进行了包括 200 例成年 CDI 患者的双盲、安慰剂对照的 II 期 RCT。与安慰剂组对比,接受 CDA1-CDB1 的患者 12 周内复发率明显降低,但是两组患者治疗后腹泻缓解时间、住院周期及腹泻严重程度无显著差异。
动物实验表明 CDB1 抗体可有效治疗 CDI,但 CDA1 无保护效应,并可能加重病情。两项 III 期 RCT 表明,与应用安慰剂对比,同时应用两种单克隆抗体(actoxumab、bezlotoxumab)及单独应用 bezlotoxumab 治疗 CDI 的复发率明显降低,研究表明针对毒素 B 的单克隆抗体或可有效降低 CDI 复发。
疫苗
由于应用抗菌药物将导致肠道菌群发生改变,生物治疗遭遇了否定;随时间推移,被动性单克隆抗体的滴度将逐渐降低。因此,在预防 CDI 的方案中,疫苗是唯一可能保持长久保护性的方案。
目前有 3 种预防 CDI 的疫苗正在进行 II 期或 III 期临床评估。Sanofi Pasteur 开发的一种类毒素抗体已进行了多次 I 期临床试验,2012 年发布的最新研究表明,它转换为毒素 A 的速度比转换为毒素 B 更快,年轻人产生抗体较老年人快。
II 期双盲多阶段 RCT 以摘要形式进行了报道,一阶段临床试验表明高剂量联合辅剂组比低剂量组、低剂量连续铝盐组、高剂量组的免疫原性强。II 期试验表明高剂量联合辅剂通过 1,7,30 天接种效果最好。III 期研究正在对剂量、形式及注射方案进行综合评估。
尽管尚未有临床试验,开发口服的 CDI 疫苗仍具有极大的吸引力, 如可以表达难辨梭状芽胞杆菌毒素 A、B 的 Bacillus subtilis 芽孢。动物模型表明,口服疫苗有效。关于难辨梭状芽胞杆菌疫苗的有效性,目前尚存在众多问题,需进一步研究证实。
总结
综上所述,多种治疗及预防 CDI 的方案正在临床探索阶段,每种方案都有其优点和缺点,他们并不互相矛盾,很可能在临床试验成功后会采取多种治疗方案,让我们拭目以待。
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