肺炎链球菌肺炎(pneumococcal pneumonia)是由肺炎链球菌(又名肺炎球菌)引起的肺炎,约占
社区获得性肺炎(CAP)的半数。肺炎链球菌可区分为90多个
血清型,其中有20多个型可引起疾病。成人肺炎多数由1、2、3型肺炎链球菌引起,3型肺炎链球菌
毒力强,病死率高。儿童的大叶性肺炎以第14型最常见。人类是肺炎链球菌唯一
宿主,病人多为原来健康的青壮年或老年与婴幼儿,男性较多见。肺炎链球菌可通过空气传播、飞沫传播或由定植菌导致自体感染,其传染性相对较低,多为散发。感染后可获得特异性免疫,同型菌二次感染少见。
肺炎链球菌肺炎通常急骤起病,以高热、寒战、咳嗽、血痰及
胸痛为特征。该病自然
病程约1~2周。起病5~10天后体温可自行骤降或逐渐消退;应用有效抗菌药物后,体温于1~3天内恢复正常。其他症状与体征亦随之逐渐消失。严重脓毒症或毒血症病人易发生
感染性休克,尤其是老年人。该病的诊断主要依据临床表现、血常规检查(
白细胞计数、中性粒细胞比例等)、
细菌学检查、胸部X线检查等。
肺炎链球菌肺炎治疗药物首选
苄青霉素,对青霉素过敏者或感染耐青霉素菌株者,用呼吸
喹诺酮类、
头孢噻肟或
头孢曲松钠等药物,感染多重耐药性(MDR)菌株者可用
万古霉素、
替考拉宁或利奈唑胺。 对于易感人群可给予疫苗接种, 该病一般预后较好。
肺炎链球菌广泛分布于自然界。肺炎链球菌肺炎发病率随着季节变化而改变,冬季与初春多见,常与
呼吸道病毒感染相伴行。肺炎链球菌感染的危险性随年龄、基础疾病、生活环境等不同因素而具有较大的差异,婴幼儿和老年人感染的危险性相对较高。
美国肺炎链球菌肺炎年发病率为68/10万~260/10万。据
世界卫生组织估计,全球每年肺炎链球菌感染病例数为1400余万例,其中中国约为170万例;全球因肺炎链球菌感染死亡成人和5岁以下儿童分别超过100万人。
病因
病原体
生物学性状
形态与染色
革兰阳性球菌,菌体呈矛头状,多成双排列,宽端相对,尖端向外,菌体周围显示有透明环。在痰液、脓汁、肺组织病变中亦可呈单个或短链状。无鞭毛,无
芽孢。在机体内或含
血清的
培养基中能形成
荚膜,荚膜需特殊染色才可见。
培养特性
营养要求较高,在含有血液或血清的培养基中才能生长。兼性
厌氧。在血平板上的
菌落细小、形成草绿色α
溶血性贫血环。肺炎链球菌产生足量的
自溶酶,自溶酶能破坏
细胞壁,使菌溶解。平板培养菌落中的菌体溶解,菌落中央下陷呈肚脐状。在血清
肉汤中孵育,初期呈混浊生长,稍久自溶酶使细菌自溶,培养液渐变澄清。自溶酶可被胆汁或
胆盐等活性物质激活,从而促进培养物中菌体的溶解。
生化反应
肺炎链球菌分解葡萄糖、
麦芽糖、乳糖、
蔗糖,产酸不产气。可靠的鉴别法是胆汁溶菌试验。
抗原结构与分类
抵抗力
对
物理化学因素抵抗力较弱,对一般
化学消毒剂敏感,在30g/L
苯酚溶液或1g/L
氯化汞溶液中1~2分钟即死亡,对肥皂也很敏感。
荚膜株抗干燥力较强,在干痰中可存活1~2个月。
致病性
致病物质
所致疾病
肺炎链球菌仅在感染、
营养不良和抵抗力下降等因素致
呼吸道异常或受损伤时才引起感染,肺炎链球菌主要引起人类大叶性肺炎,其次为
支气管炎。成人
肺炎多数由1、2、3型肺炎链球菌引起,3型肺炎链球菌能产生大量
荚膜物质,
毒力强,病死率高。儿童的大叶性肺炎以第14型最常见。
免疫性
肺炎链球菌感染后,可建立较牢固的型特异性免疫。其免疫机制主要是产生荚膜
多糖型特异抗体,在发病后5~6天就可形成抗体,抗体起调理作用,增强吞噬功能。
发病机制
肺炎链球菌是上呼吸道正常菌群,当机体防御功能下降或有
免疫缺陷病时,肺炎链球菌可进入下呼吸道而致病。肺炎链球菌的致病力是荚膜中的多糖体对组织的侵袭作用,首先引起
肺泡壁水肿,迅速出现
白细胞、红细胞及纤维蛋白渗出,渗出液含有细菌,经肺泡孔向中央部分扩散,可累及几个肺段或整个肺叶,因病变开始于肺的外周,易累及
胸膜而致渗出性
胸膜炎。
流行病学
流行特征
发病及死亡情况
肺炎链球菌感染
罹患率和病死率均较高。
美国肺炎链球菌肺炎年发病率为68/10万~260/10万,其中肺炎链球菌肺炎伴菌血症发病率为15/10万~19/10万。据
世界卫生组织估计,全球每年肺炎链球菌感染病例数为1400余万例,其中中国约为170万例;全球因肺炎链球菌感染死亡成人和5岁以下儿童分别超过100万人,肺炎链球菌是造成儿童死亡的头号
病原菌。肺炎链球菌感染以发展中国家居多。感染后产生特异性抗体,对同种
血清型肺炎链球菌有免疫作用,故同型菌株再感染少见。随着肺炎链球菌疫苗的接种,人群带菌率及侵袭性肺炎
链球菌感染的发生率已显著下降,但疫苗未覆盖的病原菌感染逐渐增多。
耐药情况
由于流行菌株
血清学的变迁、细菌本身的进化及抗生素的广泛使用,肺炎链球菌耐药菌株逐渐增多成为重要
公共卫生问题。青霉素耐药菌株比例地域差异较大,可从<5%至>50%;据估计全球大环类类抗生素耐药率约为30%;多重耐药菌(MDR)的问题越来越严重。基于儿童患者的资料,中国从非
脑脊液标本分离的肺炎链球菌对
苄青霉素敏感率约为95.9%~99.2%,然而脑脊液标本中分离的菌株敏感性仅为23.4%~59.3%。
病理学
病理改变有充血期、红肝变期、灰肝变期及消散期。
充血水肿期
发病的第1~2天,病变肺叶
肿胀,
栗色。镜下见
肺泡间隔内
毛细血管弥漫性扩张充血,肺泡腔内有大量的浆液性渗出液,其内混有少量的红细胞、中性粒细胞和巨噬细胞。渗出液中常可检出肺炎链球菌。该期患者因毒血症而寒战、高热及外周血
免疫细胞计数升高等。胸片X线检查显示片状分布的模糊阴影。
红色肝样变期
一般于发病后的第3~4天,肿大的肺叶充血呈暗红色,质地变实,切面灰红,似肝脏外观,故称红色肝样变期。镜下见肺泡间隔内毛细血管仍处于扩张充血状态,而肺泡腔内则充满
纤维素及大量红细胞,其间夹杂少量中性粒细胞和巨噬细胞。其中纤维素连接成网并穿过
肺泡间孔与相邻肺泡内的纤维素网相连。该期渗出物中仍能检测出较多的肺炎链球菌。X线检查可见大片致密阴影。若病变范围较广,患者动脉血中氧分压因肺泡换气和肺通气功能障碍而降低,可出现发等缺氧症状。肺泡腔内的红细胞被巨噬细胞吞噬、崩解后,形成含铁血黄素随痰液咳出,致使痰液呈铁锈色。病变波及
胸膜时,则引起纤维素性
胸膜炎,发生
胸痛,并可随呼吸和咳嗽而加重。
灰色肝样变期
发病后的第5~6天,病变肺叶仍肿大,但充血消退,由红色逐渐转变为灰白色,质实如肝,故称灰色肝样变期。镜下见
肺泡腔内渗出的
纤维素增多,相邻肺泡纤维素丝经肺泡间孔互相连接的现象更为多见。纤维素网中有大量中性粒细胞,因肺泡壁
毛细血管受压迫,肺泡腔内几乎很少见到红细胞。
该期肺泡仍不能充气,但病变肺组织内因肺泡间隔毛细血管受压,血流量显著减少,静脉血氧含量不足反而减轻,使缺氧状况得以改善。患者咳出的铁锈色痰逐渐转为黏液脓痰。渗出物中的致病菌除被中性粒细胞吞噬杀灭外,此时机体的特异性抗体已形成,故不易检出细菌。
溶解消散期
发病后1周左右进入该期。此时机体的防御功能显著增强,病菌消灭尽。
肺泡腔内中性粒细胞
变性坏死,并释放出大量蛋白
水解酶将渗出物中的
纤维素溶解,由淋巴管吸收或经气道咳出。肺内实变病灶消失,病变肺组织质地较软。肺内炎症病灶完全溶解消散后,肺组织结构和功能恢复正常,
胸膜渗出物亦被吸收或机化。患者体温下降,临床症状和体征逐渐减轻、消失,胸部X线检查恢复正常。该期历时1~3周。
传播机制
传染源
肺炎链球菌感染患者或携带者均可成为传染源。
传播途径
肺炎链球菌可通过空气传播、飞沫传播或由定植菌导致自体感染,其传染性相对较低,多为散发。
人群易感性
人类是肺炎链球菌唯一
宿主,病人多为原来健康的青壮年或老年与婴幼儿,男性较多见。吸烟者、痴呆者、
慢性支气管炎、
支气管扩张、
充血性心力衰竭、慢性病病人以及免疫抑制者均易受肺炎链球菌感染。
临床表现
由于年龄、
病程、免疫功能、对抗生素治疗的反应不同,其临床表现多样。
症状
发病前常有淋雨、受凉、醉酒、疲劳、病毒感染和生活在拥挤环境等诱因,多有数日上
呼吸道感染的前驱症状。临床以急性起病,寒战、高热、全身肌肉酸痛为特征。病人体温可在数小时内达39~40℃,呈稽留热,高峰在下午或傍晚。可伴患侧
胸痛并放射至肩部或腹部,深呼吸或咳嗽时加剧,故病人常取患侧卧位。痰少,可带血丝,24~48小时后可呈铁锈色痰,与
肺泡内浆液渗出和红细胞、
白细胞渗出有关。
体征
病人呈急性病容,鼻翼扇动,面颊绯红,口角和鼻周有
单纯疱疹,严重者可有发绢、心动过速、心律不齐。早期肺部无明显异常体征,随病情加重可出现患侧呼吸运动减弱,叩诊音稍浊,
听诊可有呼吸音减弱及
胸膜摩擦音;肺实变期有典型实变体征;消散期可闻及
湿啰音。
该病自然
病程约1~2周。起病5~10天后体温可自行骤降或逐渐消退;应用有效抗菌药物后,体温于1~3天内恢复正常。其他症状与体征亦随之逐渐消失。
并发症
肺炎链球菌肺炎的并发症已很少见。严重脓毒症或毒血症病人易发生
感染性休克,尤其是老年人。表现为血压降低、四肢厥冷、多汗、发紺、心动过速、
心律失常等,而高热、
胸痛、咳嗽等症状并不突出。其他并发症有
胸膜炎、
脓胸、
心包炎、
脑膜炎和
关节炎等。
检查诊断
诊断
对于突然起病,寒战、高热、胸痛、气促及咳血锈色痰,肺部叩诊呈浊音,
听诊闻及
支气管呼吸音,血象提示
免疫细胞总数及中性粒细胞数升高,X线提示肺大片实变阴影者,可临床诊断为肺炎链球菌肺炎。然而,不同年龄、免疫状态及抗生素的使用等使肺炎链球菌肺炎的临床表现多样化,难以与其他
细菌性肺炎相鉴别。确诊有赖于痰液
病原学检查。严重的感染中毒症状,出现迁徙性损害,甚至休克,血培养肺炎链球菌阳性可明确为
肺炎链球菌败血症。高热、头痛、恶心、呕吐、神志改变及脑膜刺激征阳性、
脑脊液呈化脓性改变时需考虑
肺炎链球菌脑膜炎,脑脊液涂片或培养阳性可确诊。
实验室及其他检查
血常规检查
免疫细胞计数升高,多在(10~30)×109/L,中性粒细胞比例多>80%,伴核左移,细胞内可见中毒颗粒。免疫功能低下者可仅有中性粒细胞增多。
细菌学检查
痰革兰氏染色及
荚膜染色镜检,如有革兰氏阳性、带荚膜的
奈瑟氏菌或
链球菌,可作出初步病原诊断;痰培养24~48小时可确定
病原体。部分病人合并
菌血症,应做血培养,标本采集应在抗生素治疗前进行。血培养检出肺炎链球菌有确诊价值。
聚合酶链反应(PCR)检测和
荧光标记抗体检测可提高
病原学诊断水平。
胸部X线检查
X线表现常呈多样性,可呈斑片状或大片状实变阴影,好发于右肺上叶、双肺下叶,在病变区可见多发性蜂窝状小脓肿,叶间裂下移。消散期,因炎性浸润逐渐吸收可有片状区域吸收较快而呈“假空洞”征。一般起病3~4周后才完全消散。
鉴别诊断
其他细菌性肺炎
克雷伯杆菌
肺炎及
葡萄球菌肺炎患者病情往往较重,临床表现类似于肺炎链球菌肺炎。但克雷伯杆菌肺炎痰液稠厚呈胶冻样、
粘土实心砖色或灰绿色、量多;胸部X线显示肺叶或小叶实变,有多发性蜂窝状小空洞,叶间隙下坠。原发性葡萄球菌肺炎常有肺组织的坏死和脓肿形成。确诊有赖于痰液
病原学检查。
肺结核
以干酪样肺炎发病的肺结核,常有严重的感染中毒症状,体检和X线检查均提示肺实变,易与该病相混淆;但干酪样肺炎往往有肺结核病史,
病程较长,发热多呈弛张型,初为
午后潮热,尔后突然转剧,可咯血。X线检查病变多在肺上叶和肺尖部;同时可发现其他肺结核证据,如纤维条索状病灶、肺门
淋巴结肿大、空洞形成等。对
苄青霉素治疗不敏感而抗结核治疗有效,病变吸收缓慢。可借助于
结核菌素实验或结核感染T
细胞(T-SPOT)检测鉴别。
急性肺脓肿
早期临床表现和肺炎链球菌肺炎相似,但随着病情的进展咳大量脓臭痰为其特征。X线可显示脓腔和液平。
肺癌
中央型肺癌可导致阻塞性肺炎,需与肺炎链球菌肺炎相鉴别。但患者一般年龄较大,起病缓慢,咯血,感染中毒症状相对较轻;对治疗反应较差,且
肺炎易在同一部位反复出现;纤维
支气管镜检查、肺部CT有助于鉴别。
治疗
抗菌药物治疗
首选
苄青霉素,用药途径及剂量视病情轻重及有无并发症而定。轻症病人,可用240万U/d,分3次肌内注射,或用普鲁卡因青霉素每12小时肌内注射60万U。病情稍重者,宜用青霉素240万~480万U/d,分次静脉滴注,每6~8小时1次;重症及并发
脑膜炎者,可增至1000万~3000万U/d,分4次静脉滴注。鉴于肺炎链球菌对青霉素不敏感率的升高以及对青霉素MIC敏感阈值的提高,
欧洲下呼吸道感染处理指南建议大剂量青霉素治疗,对怀疑肺炎链球菌肺炎者,青霉素320万U,每4小时1次,对青霉素MIC≤8mg/L的肺炎链球菌有效,并可预防由于广谱抗菌药物应用引起的耐药肺炎链球菌、
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和
难辨梭状芽孢杆菌的传播。对
苄青霉素过敏者,或感染耐青霉素菌株者,用呼吸氟
喹诺酮类、
头孢噻肟或
头孢曲松钠等药物,感染多重耐药性(MDR)菌株者可用
万古霉素、
替考拉宁或利奈唑胺。
支持疗法
病人卧床休息,补充足够的
蛋白质、热量及
维生素。密切监测病情变化,防止休克。剧烈
胸痛者,可酌用少量镇痛药。不用阿司匹林或其他解热药,以免过度出汗、脱水及干扰真实热型,导致临床判断错误。鼓励饮水每日1~2L,失水者可输液。中等或重症病人(动脉
血氧分压PaO2<60mmHg或有发钳)应给氧。若有明显
小儿动力性肠梗阻或
急性胃扩张,应暂时
禁食、禁饮和胃肠
减压病,直至肠蠕动恢复。烦躁不安、妄、失眠酌用镇静药,禁用抑制呼吸的镇静药。
并发症的处理
经抗菌药物治疗后,高热常在24小时内消退,或数日内逐渐下降。若体温降而复升或3天后仍不降者,应考虑肺炎链球菌的肺外感染,如
脓胸、
心包炎或
关节炎等;若持续发热应寻找其他原因。约10%~20%肺炎链球菌肺炎伴发
胸腔积液,应酌情取胸液检査及培养以确定其性质。若治疗不当,约5%并发脓胸,应积极引流排脓。
预防
避免淋雨、受寒、疲劳及醉酒等诱发因素。对于易感人群,应劝导戒烟,同时给予疫苗接种。季节性流感是
肺炎链球肺炎的重要危险因素,故建议易感人群应同时接种流感疫苗。接种肺炎链球菌疫苗可有效减少侵袭性肺炎
链球菌感染的发生率。针对肺炎链球菌的
新型冠状病毒疫苗主要包括23价荚膜多糖菌苗(PPV23,抗原为纯化的荚膜多糖抗原)和肺炎链球菌结合疫苗(将纯化的荚膜多糖抗原结合于蛋白载体,按所含菌株
血清型的多少分为PCV7、PCV9、PCV11、PCV10及PCV13)。应注意这些疫苗具有型特异性,对疫苗未覆盖的血清型无保护作用。
预后
该病一般预后较好,但老年人,病变广泛、多叶受累,有并发症或原有心、肺、肾等基础疾病,以及存在
免疫缺陷病者预后较差。
历史
肺炎链球菌是
细菌性肺炎最常见的致病菌,人们对肺炎链球菌的认识已有100多年的历史,最早于1881年由
法国微生物学家
路易斯·巴斯德(Pasteur)从唾液中分离出来。同年,美国学者也在健康人群的口腔中分离出该菌。1886年,
奥地利病理学家魏希瑟尔鲍姆(Weichselbaum)证明这种细菌是大叶性肺炎的
病原菌。
随着科学研究的深入,已发现越来越多的肺炎链球菌
血清型。在
肺炎新型冠状病毒疫苗早期,应用全菌体疫苗接种,不但免疫效果差,且不良反应明显。此后,采用多种血清型的芙膜
多糖疫苗接种取得较好效果,后来又改进应用多糖-蛋白结合疫苗接种,获得更为满意的结果,将
细菌性肺炎的预防推进一大步。
研究进展
全基因组测序筛选致病因子
肺炎链球菌可长期定植在呼吸道黏膜表面,当机体
免疫系统处于低下状态时,定植菌株可快速繁殖并迁移到其他部位导致各种感染性疾病。肺炎链球菌的既往研究主要局限于运用
聚合酶链反应技术分析医院感染菌株的耐药性和分子特性,且定植菌株的研究较少、分子特征仍未明确,导致肺炎链球菌致病相关标志物仍未阐明。肺炎链球菌的感染菌株与定植菌株的分子分型具有相似性,仅通过传统分子分型方法难以区分菌株间的微小遗传变异;
全基因组测序技术具有高通量、高
分辨率、高准确度等优点,能全面区别两类菌株间全基因组水平上的遗传差异,为揭示肺炎链球菌致病相关标志物提供关键技术。
减缓肺泡上皮细胞损伤研究
肺炎链球菌感染肺泡上皮细胞后,能引起细胞凋亡和炎性反应,导致肺泡上皮受到损伤。提高肺泡上皮细胞抗凋亡能力和降低肺泡上皮细胞炎性反应对减缓肺泡上皮细胞损伤具有重要的意义。随着对中国传统医药的不断深入研究,在
肺炎的治疗上取得了一定的作用效果,如
延龄草、黄芪甲苷等能减轻肺炎链球菌感染的肺泡上皮细胞的凋亡和炎性损伤。