【指南与规范】囊性纤维化（CF）和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性肺功能损伤患者肺组织中铜绿假单胞...

审稿人：曾 吉 杨 青

囊性纤维化（CF）和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性肺功能损伤患者肺组织中铜绿假单胞菌（PA）生物膜的问答

曾 吉 华中科技大学同济医学院附属普爱医院

杨 青（审校）

问题一：为什么慢性肺病患者（包括CF和COPD）容易形成PA生物膜？

答：

CF是由囊性纤维化跨膜传导调节因子（cystic fibrosis conductance regulator ，CFTR）的基因突变引起的，该病会导致呼吸道纤毛消除吸入细菌能力降低，COPD患者因为受外界因素的影响而导致肺功能的损伤，呼吸道纤毛消除能力也相应降低。纤毛清除功能的下降，可促进吸入细菌定植，同时也可以代偿性增强中性粒细胞吞噬细菌等免疫功能，PA为适应肺组织的这种环境易突变成粘液型细菌，利于在肺部形成生物膜来逃避重要免疫细胞等的杀灭。最近还有研究发现：慢性肺病患者感染呼吸道病毒及在使用干扰素治疗病毒感染时均能提升PA在呼吸道上皮细胞上形成生物膜的能力。

问题二：呼吸道功能受损患者分离的PA为什么多为粘液型？

答：

1.纤毛消除能力的下降导致了中性粒细胞吞噬吸入细菌功能的代偿性增强，中性粒细胞吞噬细胞时会释放大量的活性氧（ROS），ROS可以诱导PA 的mucA基因突变。突变改变了细胞分泌的粘蛋白表型（变成粘液型）。比如，有文献报道北欧日尔曼人中CF分离的PA有93%发生了突变。

2.CF和COPD等患者肺组织中如形成慢性生物膜，肺泡里面发现的几乎都是粘液型PA，主要原因是肺泡中重要免疫细胞多，PA突变才能适应肺泡环境。

3.藻朊酸盐能抗吞噬和防止肺的清除，粘液型比非粘液型更能抵抗宿主肺组织免疫系统的消除。

4.气管中的PA会有多种生物型存在，粘液型、非粘液型和侏儒型等。气管中的PA生物膜很多会恢复成非粘液型，可能是因为气管内的重要免疫细胞比肺泡少（故mucA基因突变的少）。非粘液型PA的群体感应（QS）弱，分泌的致病物质少，造成的炎性反应低，对肺功能的损害也很低，因此只是增加痰液的量和引起咳嗽。

5.当从慢性呼吸道功能受损患者中分离到粘液型PA时，就可以推导已经有生物膜形成了。

问题三：PA生物膜逃避杀灭的能力？

答：

1.生物膜中的PA能逃避中性粒细胞的吞噬和抗生素的杀灭是因为自身的群体感应（QS）。群体感应（QS）是细菌监控自身群体密度的环境信号感受系统，控制着病原菌的致病性和细菌生物膜的形成，有报道发现从肺中分离到的PA只有产生生物膜的菌株才发现有QS信号的存在。

2.PA生物膜细菌耐药性的增加是因为粘液生物膜型基因比游离生物型更容易突变，细菌通过形成生物膜和基因突变来抵抗抗生素的杀灭。

3.患者肺中PA会生成藻朊酸盐等以形成生物膜，同时释放非粘液型和侏儒型生物型，在经过大量基因突变的积累后，逐渐形成营养缺陷型，减少细菌毒的释放，降低炎性反应。

问题四：CF和COPD患者PA生物膜的防治？

答：

1.CF患者气管内和肺泡内都有生物膜的存在，通过气管给药方案使用抗生素（如妥布霉素，多粘菌素等），气管（痰）中的抗生素浓度高，而肺泡中的药物浓度低，而通过静脉或口服则相反。故治疗需两种给药方式结合进行。

2.CF患者可能有效的预防性用药方案是使用抗炎性反应药物或抗氧化剂药物防止ROS诱导mucA基因突变，或使用大环内脂类药物（如阿奇霉素）抑制群体感应（QS）。有研究报道QS抑制物（如大蒜提取物）也可以帮助中性粒细胞的吞噬和妥布霉素对生物膜细菌的杀灭。

3.防止CF患者肺中感染慢性PA生物膜，有效的方法是：①.通过隔离和卫生手段防止交叉感染；②.在感染的早期，目前有效的治疗方案是通过口服环丙沙星和鼻喷粘菌素三周或单用妥布霉素鼻喷三个月进行强有力的根治疗法，消除非粘液型PA的定植，以防止生物膜的形成；③.每日鼻喷DNA酶。

4.PA通过在肺泡形成粘液型生物膜逃避宿主的免疫反应并逐渐在肺组织中形成生物膜，使得它可以在肺组织中存活数十年，有效的支持疗法是降低炎性反应。

5.CF慢性感染者的维持疗法包括：①.终生喷用粘菌素或妥布霉素，②.每三个月进行两周有规律的静脉抗生素治疗（妥布霉素或粘菌素+环丙沙星或头孢他啶或特治星或碳青霉烯或氨曲南联合治疗，其中鼻喷粘菌素或妥布霉素+口服环丙沙星是被认为有效的，有学者认为广谱青霉素或碳青霉烯类抗生素也是有效的）或当临床症状恶化时立即的静脉治疗。此外每天吸入DNA酶可降低痰液的粘性，连续口服阿齐霉素显示可有效地维持肺功能（可能与抑制QS和降低炎性反应有关）。

6.COPD患者PA生物膜感染与CF患者比较相似，可借鉴CF患者的治疗方案。

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