肠球菌为
革兰阳性(G+)球菌,广泛分布于自然环境及人和动物消化道内。20世纪80年代以来,肠球菌严重感染的发生率和病死率明显升高,并且由于肠球菌的
固有耐药和获得性耐药使许多常用抗菌药物在治疗肠球菌感染时失败。因此,从分子水平对肠球菌
致病因子、肠球菌引起的感染机制与治疗的研究显得尤为重要。
简介
肠球菌为
院内感染的重要病原菌,不仅可引起
尿路感染、皮肤软组织感染,还可引起危及生命的腹腔感染、
败血症、心骨膜炎和
脑膜炎,由于其固有耐药性,所致感染治疗困难。
肠球菌(Enterococcus)属
肠球菌属,是人类和动物肠道正常菌群的一部分,通常在引起腹腔和盆腔感染所分离的混合
菌丝中发现,既往认为肠球菌是对人类无害的共栖菌,但近年研究已证实了肠球菌的致病力。在需氧
革兰阳性球菌中,它是仅次于
葡萄球菌的重要院内感染致病菌,
肠球菌亦可引起院外感染。肠球菌不仅可引起尿路感染、皮肤软组织感染,还可引起危及生命的腹腔感染、
败血症、
心内膜炎和
脑膜炎等。
生物学特性及分类
肠球菌为圆形或椭圆形、呈呈单个或成对或短链状排列的革兰阳性球菌,无
芽胞,无鞭毛,为需氧或
兼性厌氧菌。本菌对营养要求较高,要求高盐(6.5%NaCl),高碱(pH9.6),40%胆汁
培养基和10-45℃环境下生长。在含有
血清的
培养基上生长良好。在血平板上经37℃培养18小时后,可形成灰白色、不透明、表面光滑、直径0.5~1mm大小的圆形
菌落,不同的
菌株表现为不同的
溶血现象。与同科链球菌的显著不同在于本菌在
生化反应上能耐受高盐和胆汁
培养基,并对许多抗菌药物表现为
固有耐药。在40%胆汁培养基中能分解七叶苷,
氧化酶和
触酶试验阴性,多数菌种能水解
吡咯烷酮-β-萘基酰胺(PYR)。
根据其利用糖类的特征可将肠球菌分为3组:第一组以
鸟肠球菌(E.avium)为代表;第二组以
粪肠球菌(E.faecalis)等;包括
屎肠球菌(E.faecium)等;第三组以坚韧肠球菌(E.durans)为代表。其中对人类致病者主要为
粪肠球菌和屎肠球菌。在临床分离菌中
粪肠球菌占85%~95%、
屎肠球菌占5%~10%,其余少数为坚韧肠球菌和其他肠球菌。
临床表现
尿路感染为
粪肠球菌所致感染中最为常见的,绝大部分为
院内感染。据报道16%的院内
尿路感染由
肠球菌引起,仅次于
大肠杆菌居第2位[1]。其发生多与留置导尿管、其他器械操作和尿路结构异常有关[3]。一般表现为膀胱炎、
肾盂肾炎,少数表现为
肾周围脓肿等。
腹腔、盆腔感染在
肠球菌感染中居第2位。腹腔、盆腔感染中
肠球菌的检出率为7.6%,低于
大肠杆菌(19.7%)和
脆弱拟杆菌(10.7%)居第3位,常系与后两者之一的
混合感染。由于在这些部位
肠球菌为正常寄殖菌之一,其致病作用较难评价。但抗感染治疗若不覆盖
肠球菌并寻其清除,有时会无效。
败血症在
肠球菌感染中居第3位。院内感染
败血症中
肠球菌所致者占8%,低于
凝固酶阴性葡萄球菌(26%)和
金黄色葡萄球菌(16%)居第3位,其中87%为
粪肠球菌、9%为尿肠球菌、4%为坚韧肠球菌。入侵途径多为
中心静脉导管、腹腔、盆腔化脓性感染、泌尿生殖道感染、烧伤创面感染等,相关危险因素为肿瘤,
中性粒细胞减少,
肾功能不全,糖尿病,应用
肾上腺皮质激素,对
肠球菌无抗菌活性的
广谱抗生素如
头孢菌素,外科手术、烧伤、多发性创伤,重症监护室及新生儿监护室等。病死率12.6%~57%。
心内膜炎约5%~20%的心内膜炎由
肠球菌引起,为引起心内膜炎的第3位病原菌,其中93%为
粪肠球菌、5%为尿肠球菌、2%为坚韧肠球菌。在院外
败血症中约1/3合并有
心内膜炎,而院内
败血症仅1%合并心内膜炎。多种菌败血症合并
心内膜炎者较单一
肠球菌显著为少。肠球菌
心内膜炎患者中28%~77%在基础心瓣膜疾患。致病菌最多来自泌尿生殖道,占14%~70%,胃肠道来源占3%~27%,牙科手术占2%~12%,不明来源者占19%~47%。起病多呈亚急性,其临床表现与其他
心内膜炎相似。病死率20%~40%。
脑膜炎肠球菌脑膜炎罕见。一项32例
肠球菌脑膜炎的研究显示,成人及8岁以下儿童各占50%。小儿患者占主要地位的基础
中枢神经系统病变主要为神经发育缺陷或脑积水,原发性
脑膜炎25%发生在小儿,且大多数为新生儿。绝大多数成人患者同时存在慢性基础疾患,并接受免疫抑制治疗,约1/3以上患者有
中枢神经系统损伤或手术,1/3以上患者有中枢神经系统外肠球菌感染。病死率13%。
其他
肠球菌还可引起外科伤口、烧伤创面、皮肤软 组织及骨关节感染。虽然痰或支气管分泌物中经常分离到
肠球菌,但该菌很少引起
呼吸道感染;亦很少引起原发性峰窝织炎。有文献报道,在老年人和重症监护室患者,
肠球菌也可引起肺炎。
美国院内感染监测资料显示肠球菌为院内感染的第2位病原菌,其检出率仅次于
大肠杆菌,超过
铜绿假单胞菌和
金黄色葡萄球菌。
致病性
一般而言,
肠球菌的毒力不高。与
金黄色葡萄球菌和
化脓性链球菌相比,
肠球菌对大多数动物的
半数致死量(LD50)值相当高,而且肠球菌很少引起
蜂窝织炎和
呼吸道感染。
肠球菌只有在宿主组织寄殖,耐机体非特异及免疫防御机制,并引起病理改变,才能导致感染。粘附测定显示
肠球菌可通过细菌表面表达的为
粘附素,吸附至肠道、尿路
上皮细胞及心脏细胞。这些
粘附素的表达亦受
细菌生长环境的影响。另外,
肠球菌可产生一种聚合物质(系一种蛋白表面物质,可聚集供体与
受体菌,以利
质粒转移),在体外增强其对肾小管
上皮细胞的粘附。
细菌生长环境亦影响
肠球菌与
多形核白细胞反应。
血清中生长的
肠球菌与多形核
白细胞反应较弱,而肉汤中生长的细菌反应较强。体外
多形核白细胞对
肠球菌的有效杀灭作用需
血清补体蛋白参与,而抗肠球菌抗体可增强该作用。
肠球菌可生产许多与宿主病理改变有关的因子。
粪肠球菌产生的
多形核白细胞趋化因子可介导或至少是部分介导通常与
肠球菌感染有关的炎症反应。
肠球菌亦可产生一种质粒编码的、可增加感染严重程度的溶血素。另外,
肠球菌能诱发血小板聚集及
细胞因子依赖
纤维蛋白的产生,这可能与肠球菌
心内膜炎的发病机制有关。关于
肠球菌的致病性仍有待进一步研究。
耐药性
肠球菌由于其细胞壁坚厚,对许多抗生素表现为
固有耐药。其耐药性包括
固有耐药、获得性耐药2种。
肠球菌对青霉素敏感性较差,对
头孢菌素类耐药。肠球菌对青霉素耐药的主要机制为细菌产生一种特殊的
青霉素结合蛋白(PBP5),后者与青霉素的亲和力减低,从而导致耐药。此种耐药以
屎肠球菌多见。青霉素不能致
肠球菌自溶,因此对肠球菌而言,青霉素为
抑菌作用,而非杀菌作用。少数情况下,细菌产生大量
青霉素酶而引起耐药,但通常用头孢硝
噻吩(Nitrocefin)纸片不易获阳性结果,因此其确切发生率可能被低估。
肠球菌对
氨基糖苷类的耐药性有2种:①中度耐药性(MIC62~500mg/L),系细胞壁渗透障碍所致,此种
耐药菌对青霉素或
糖肽类与氨基糖苷类合用敏感;②高度耐药性(
庆大霉素MIC≥500mg/L、链霉素≥2000mg/L),系细菌产生
质粒介导的氨基糖苷类
钝化酶APH(2”)-AAC(6”)所致,此种耐药使青霉素或糖肽类与氨基糖苷类的
协同作用消失。因此测定氨基糖苷类的耐药程度,对于临床治疗有重要参考意义。
虽然体外药敏显示
肠球菌对磺胺甲恶唑-甲氧苄啶敏感,但由于体内肠球菌可利用外源叶酸,故使该药失去抗菌作用。
肠球菌对
万古霉素的耐药性有3种:①VanA型,对万古霉素、壁霉素均高度耐药,由位于Tn1546
转座子上的VanA基因编码;②VanB型,对万古霉素呈不同程度耐药,MIC4~1024mg/L,对壁霉 素敏感,由位于染色体上的VanB基因编码;③Van型,由位于染色体上的VanC基因编码,本型少见且无临床意义。
潜在危害性
肠球菌感染是
新生儿败血症的第3位病因,新生儿和儿童
肠球菌败血症的发病率增加了6倍。据报道
肠球菌是内源性和外源性
医院感染的第二大病原菌,检出率仅次于
大肠杆菌。有资料统计,在引起
尿路感染的
致病菌中,
肠球菌感染居第2位;腹腔、盆腔感染,肠球菌居第3位;
败血症,肠球菌居第3位,病死率12.6%~57%。
当抗生素大量使用或宿主免疫力低下时,宿主与
肠球菌之间的共生状态失衡,肠球菌离开正常寄居部位进入其他组织器官,它首先在宿主组织局部聚集达到阈值密度,然后在
粘附素的作用下粘附于
宿主细胞的胞外
矩阵蛋白,分泌
细胞溶解素、明胶酶等毒力
因子侵袭破坏宿主组织细胞,并通过质粒接合转移使致病性在肠球菌种间扩散,并耐受宿主的非特异性免疫应答,引起感染性疾病的发生发展。
同时,
肠球菌还极易形成耐药性,其耐药性包括固有耐药、获得性耐药及
耐受性3种。由于其细胞壁坚厚,
肠球菌对许多抗生素表现为固有耐药。肠球菌的耐药性在20世纪70年代表现为对
氨基糖甙类耐药, 如庆大霉素和链霉素,80 年代表现为耐
β-内酰胺类及
糖肽类,1986年首次发现
耐万古霉素肠球菌(VRE)。90 年代以后,由于抗菌药物广泛应用,加之侵入性治疗以及过度使用氟喹诺酮类和口服头孢菌素类药物等因素,导致
肠球菌耐药菌所致感染
菌株及病例不断增加,已成为
院内感染的主要病因。由于这
类细菌所引起的
耐药菌感染治疗难度大,加之
肠球菌对抗生素的耐药现象比较复杂,在临床分离的肠球菌中有许多是多重耐药
菌株。
美国医院内监测系统表明由VRE导致的
医院感染1989年为0.3% ,1993 年为7.9%,在ICU内则增加至13%,至1997 年,超过15%的医院内
肠球菌感染为VRE。VRE耐药谱广、易造成感染和流行并且能将耐万古霉素
基因转移给其它
革兰氏阳性菌,如
金黄色葡萄球菌等。同时
肠球菌属在干燥的物体表面可存活数日至数周,无疑可以从被污染的手和衣物表面进行携带传播。
肠球菌属具备毒力和流行性,本身又可产生介导炎症反应的能力,以及它的耐药性和播散性(包括
耐药因子的播散),都对临床患者有潜在的危害,加重病情的进展。
另外,
美国研究人员在《医学微生物学杂志》上发表文章指出,
粪肠球菌能产生有害化学物质,破坏DNA,进而引起促发直肠癌的基因活动。他们在实验室中仔细研究了直肠细胞对
粪肠球菌的反应。结果发现发酵状态下,
粪肠球菌会生成一种叫“
超氧化物”的
氧分子,这种氧分子会破坏
周围细胞的DNA,但粪肠球菌的影响远不止于此。这种
超氧化物会给被称为巨噬细胞的
免疫细胞发出强烈信号,改变一些肠道寄生细胞的生长、分裂方式,甚至还会增强致癌基因的活动。研究证实,发酵状态下,与人体重要生理过程相关的42种细胞基因都受到了
粪肠球菌的影响。