支氣管擴張癥是以支氣管異常擴張為特征的一類異質性疾病，表現為咳嗽、咳痰及反復出現的肺部感染。曲霉菌作為肺部感染的常見真菌之一，在支氣管擴張癥中既可作為疾病的結局出現，也可作為誘因參與疾病進展，最終使支氣管擴張癥的病程復雜化。該文對支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素及致病機制進行闡述，并進一步介紹了支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的診斷及治療現狀，旨在明確曲霉菌感染在支氣管擴張癥中的作用，并為其臨床診治提供新的思考方向。
引用本文： 李秀, 童翔, 范紅. 曲霉菌感染在支氣管擴張癥中的作用及其診斷與治療. 華西醫學, 2022, 37(1): 1-7. doi: 10.7507/1002-0179.202112064 復制
支氣管擴張癥是一類臨床異質性疾病的總稱，指由各種病因引起的反復發生的化膿性感染，導致中小支氣管反復損壞和/或阻塞，致使支氣管壁結構破壞，最終引起支氣管異常和持久性擴張[1-2]。患者通常以長期慢性咳嗽、咳大量膿痰和/或間斷咯血為主要臨床表現[1, 3]。支氣管擴張癥合并感染十分常見，在既往研究中，包括銅綠假單胞菌、流感嗜血桿菌在內的細菌感染在支氣管擴張癥中的作用已被深入探討，而真菌感染則研究有限[4]。存在于支氣管擴張癥中的真菌最常見的是曲霉菌與白色念珠菌，其中曲霉菌的致病力更強[5]。目前，關于支氣管擴張癥與曲霉菌感染的研究焦點大多集中于變應性支氣管肺曲霉病（allergic bronchopulmonary aspergillosis，ABPA），鮮有文獻針對曲霉菌感染在支氣管擴張癥中的作用進行深入探討。因此，本文對支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素及致病機制進行了總結，并在現有研究基礎上闡述了支氣管擴張癥和 ABPA 的聯系，旨在為支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的有效診斷及治療提供新的思考方向。
1 支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素
在一項 2003 年－2013 年的人群匹配隊列回顧性分析中，支氣管擴張癥患者中的曲霉菌感染率遠高于無支氣管擴張患者[6]，這意味著支氣管擴張癥患者對曲霉菌的易感性增強。支氣管擴張癥中，支氣管壁不可逆性破壞、纖毛清除障礙、黏液積聚等氣道內病理生理特征在曲霉菌機會性感染中具有重要作用，合并其他類型疾病、年齡、性別等因素也影響著支氣管擴張癥患者的曲霉菌易感性，具體如下。
1.1 病理生理因素
與正常支氣管結構相比，支氣管擴張癥中的氣道上皮細胞纖毛數量顯著減少，杯狀細胞增生，局部氣道內黏液積聚，氣流通道有效橫截面積大幅降低，同時支氣管壁受到嚴重破壞，氣道內結構及環境的異常削弱了物理防御屏障的保護作用，為微生物提供了良好的局部生長環境[2]。氣道內中性粒細胞的募集是支氣管擴張癥的典型炎癥反應特征[7]，中性粒細胞可釋放包括彈性蛋白酶、組織蛋白酶 G、蛋白酶 3 等在內的多種炎癥介質，其中彈性蛋白酶在支氣管擴張癥中的作用更為重要[8]。彈性蛋白酶通過激活鈣蛋白酶、正向促進并放大局部炎癥反應、破壞蛋白酶水解平衡等多種途徑降解細胞外基質，破壞上皮細胞連接結構，加劇支氣管擴張[9]。此外，彈性蛋白酶還可促進黏液分泌增多及纖毛清除障礙，并對氣道上皮細胞造成損傷，損害機體免疫反應[8, 10]。上述病理生理過程最終導致支氣管壁不可逆性破壞和局部廓清障礙，微生物局部定植風險升高，增加曲霉菌感染率[7-10]。
1.2 疾病背景因素
早期研究表明，在合并非結核分枝桿菌感染的支氣管擴張癥患者中，曲霉菌血清學及肺部影像學結果陽性的發生率遠高于合并結核分枝桿菌感染的支氣管擴張癥患者，可能與患者在確診非結核分枝桿菌感染前使用廣譜抗菌藥物有關[11]。此外，在由非結核分枝桿菌引起的肺結核中，非結核分枝桿菌可通過破壞正常的支氣管末端或肺泡結構導致局部肺實質破壞并形成空洞，進而引起曲霉菌定植[12]。免疫功能缺陷是支氣管擴張癥的常見病因之一，在歐美國家中尤為常見[1]，而免疫失調與曲霉菌引起的肺部感染密切相關[13-14]，因此免疫缺陷所致支氣管擴張癥患者對曲霉菌的易感性增加。例如，在類風濕關節炎相關性支氣管擴張癥中，免疫抑制劑腫瘤壞死因子-α的使用可使患者感染曲霉菌的風險驟增[5]。年齡和性別也與支氣管擴張癥患者的曲霉菌易感性有關，60 歲以下女性患者的曲霉病發生率更高，支氣管擴張癥合并慢性阻塞性肺疾病或既往肺結核病史也與曲霉菌感染的發生率升高顯著相關[6]。另外，Máiz 等[15]的研究顯示，支氣管擴張癥患者出現的每日大量膿痰與并發的曲霉菌感染存在相關性，長期慢性抗菌藥物的使用可增加白色念珠菌在氣道內的持久性，但抗菌藥物使用是否與曲霉菌感染相關尚無確切證據。
2 支氣管擴張癥致病機制中的曲霉菌作用
曲霉菌在環境中廣泛存在，其中煙曲霉是引起肺部疾病最常見的病原體，由空氣吸入的曲霉菌可在人體呼吸道防御機制作用下自動清除，但當機體存在免疫功能障礙時，曲霉菌可引起一系列肺部疾病，也可通過多種途徑誘發并加重支氣管擴張癥的病程進展[13-14, 16]。
2.1 蛋白酶損傷作用
煙曲霉衍生蛋白酶可以刺激白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、單核細胞趨化蛋白-1 等細胞因子的產生，引發免疫系統防御反應，并可直接誘導氣道上皮細胞的剝離，造成局部炎癥反應浸潤及氣道慢性損傷[17-18]。由煙曲霉分泌的蛋白酶還可通過作用于肺泡上皮細胞內的肌動蛋白細胞骨架及細胞間黏附結構，破壞肺泡表面物理屏障功能[19]。此外，曲霉菌分泌的具有膠原降解活性的蛋白水解酶，可直接破壞氣道內軟組織及細支氣管內的彈性蛋白層結構[20]。而這種蛋白酶在黏液異常分泌中也發揮一定作用，MUC5AC 基因與氣道上皮細胞分泌黏液蛋白密切相關，煙曲霉具有較強的絲氨酸蛋白酶活性，可通過激活腫瘤壞死因子-α轉化酶/轉化生長因子-α/表皮生長因子受體通路，誘導支氣管上皮細胞 MUC5AC 基因高表達，引起黏液大量分泌、潴留[21]。上述損傷機制不僅在 ABPA 中參與了氣道重塑及支氣管擴張的形成過程，同時在已經存在支氣管破壞甚至重塑的背景下，還將對氣道造成二次破壞，導致氣道及鄰近肺泡解剖結構的持續異常并加劇病程進展[17-21]。
2.2 代謝產物毒性作用
煙曲霉滲出物是從其孢子表面分離出來的一種復雜的分子生物混合物，可增強曲霉孢子與肺泡上皮細胞和細胞外基質蛋白之間的結合[22]，通過細胞毒性作用對肺泡巨噬細胞造成損傷，抑制腫瘤壞死因子-α的釋放[23]。腫瘤壞死因子-α由肺泡巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞等多種免疫效應細胞合成釋放，在細胞因子網絡中對識別感染、激活適應性免疫應答起著重要作用[5]。既往研究顯示，煙曲霉產生的代謝產物包含某些纖毛抑制物質，如膠霉毒素、煙曲霉素、煙曲霉酸等，在支氣管擴張癥患者本已受損的纖毛系統中，這些代謝產物會進一步降低纖毛運動頻率，影響黏液纖毛系統的機械清除作用，進而延長曲霉菌在氣道內的定植時間，引起支氣管損傷的惡性循壞[24]。
2.3 免疫炎癥反應誘發損傷
2.3.1 先天性免疫反應損傷
煙曲霉感染早期，中性粒細胞介導的先天性免疫防御反應發揮主導作用[25]。曲霉菌蛋白酶可通過轉錄機制誘導 IL-8 基因的高表達[26-27]，通過激活上皮細胞膜上的蛋白酶激活受體引起中性粒細胞趨化因子 IL-8 的釋放[28]，IL-8 在氣道中顯著升高，中性粒細胞局部募集，進而釋放彈性蛋白酶、基質金屬蛋白酶 9 等[29]。基質金屬蛋白酶 9 在支氣管壁及鄰近肺組織的細胞外基質降解過程中發揮重要作用，支氣管擴張癥患者的基質金屬蛋白酶 9 活性明顯增強[30]。此外，ABPA 中嗜酸性粒細胞也可釋放基質金屬蛋白酶9 并誘導 IL-8 的產生[31-32]。由曲霉菌感染引起的氣道內中性粒細胞及其釋放的蛋白酶增多、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的混合性炎癥浸潤均與支氣管擴張的嚴重程度密切相關[29, 33]。
2.3.2 適應性免疫應答損傷
宿主對曲霉菌感染同時啟動 Th1、Th2 型免疫反應并產生不同類群的細胞因子，包括 IL-2、IL-12、腫瘤壞死因子-α、γ干擾素等在內的 Th1 型細胞因子通過誘導活性氧產生等過程加強特定免疫細胞對真菌的殺傷能力，此為保護性免疫反應；而 Th2 型細胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13 等）可抑制宿主免疫防御反應，與疾病進展有關[5]。曲霉菌通過誘導 CD4+細胞產生特異性 Th2 細胞因子（IL-5 和 IL-13）、M2 型巨噬細胞極化、蛋白酶激活受體-2 激活等多種途徑促進 Th2 型免疫反應的發生[34-36]，該免疫反應過程在 ABPA 中尤為顯著，而支氣管擴張是 ABPA 病程進展中的一個重要結局[12]。IL-13 可促進上皮層內杯狀細胞化生，致使氣道內黏液積聚[37]，并在促進氣道纖維化、引發嗜酸性炎癥反應、誘發氣道高反應性等方面具有重要作用[38]。IL-13 還可激活以基質金屬蛋白酶、組織蛋白酶為基礎的蛋白水解通路，引起肺氣腫[39]。IL-10 通過抑制單核細胞中活性氧的產生、抑制菌絲破壞等途徑減弱其抗真菌活性[40]。IL-4、IL-10 則可下調 IL-12 和γ干擾素等 Th1 型細胞因子，并促進包括 IL-4、IL-5 在內的 Th2 細胞因子的產生[41-42]。上述過程形成正向循環促進 Th2 型免疫反應的發生，加重 ABPA 中支氣管擴張癥的病程進展。ABPA 的本質是由曲霉菌引起、Th2 輔助細胞驅動的超敏反應，患者可表現為咳嗽、咳痰、咯血、哮喘樣癥狀并繼發支氣管擴張癥，由于 ABPA 癥狀的不典型性，很容易被誤診為哮喘[43]。根據肺部影像學特點，ABPA 可分為血清型及中央支氣管擴張型，血清型的血清免疫活性更低，且預后較好，但血清型可同時存在于支氣管擴張癥中，且相比中央支氣管擴張型更容易被誤診[44]。既往關于支氣管擴張癥與曲霉菌感染并存的焦點多集中于 ABPA，但支氣管擴張癥可先于 ABPA 發生，并向 ABPA 潛在發展。Mac Aogáin等[45]基于亞洲與歐洲匹配性支氣管擴張癥隊列（cohort of Asian and matched European bronchiectasis）的多中心橫斷面研究首次揭示了非囊性纖維化支氣管擴張癥中普遍存在的曲霉菌致敏狀態，該致敏狀態與較差的臨床結局相關，并傾向于出現潛在的血清型 ABPA。支氣管擴張癥患者中的曲霉菌致敏機制尚不清楚，但基于血清型 ABPA 的高誤診率以及可能繼發的中央支氣管擴張型，若能盡早識別曲霉菌致敏狀態，則能早期發現血清型 ABPA，從而有效預防疾病進展。
3 支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的診斷與治療
3.1 診斷
支氣管擴張癥與曲霉菌感染可能存在相互作用，識別支氣管擴張癥中的曲霉菌感染，對改善感染性惡性循環、減緩氣道重塑、延緩疾病進展均具有重要意義。痰液及支氣管肺泡灌洗液檢測、真菌相關生物標志物已廣泛應用于臨床。對于合格的痰液標本及支氣管肺泡灌洗液，真菌培養手段簡單易行，但無法區分定植與感染。而對于沒有典型免疫危險因素的危重患者中檢出的呼吸道曲霉菌培養陽性標本，Vandewoude 等[46]提出了一種判斷定植或感染的臨床診斷算法。此外，血漿中（1，3）-β-D-葡聚糖檢測（G 試驗）對診斷早期真菌感染，尤其是侵襲性真菌感染，靈敏度高于真菌培養，并可作為治療療效的監測指標[47-48]。但 G 試驗僅能提示有無真菌感染，而無法區分真菌種類。對于支氣管肺泡灌洗液，使用 G 試驗與半乳甘露聚糖聯合檢測來診斷肺部曲霉菌感染價值更高[49]。2007 年中華醫學會肺真菌病診療指南[50]提出，氣管內吸引物或合格痰液標本直接鏡檢發現菌絲且培養連續≥2 次分離到同種真菌，支氣管肺泡灌洗液鏡檢發現菌絲且真菌培養陽性，血清 G 試驗或半乳甘露聚糖試驗連續 2 次陽性，均對肺部真菌感染具有臨床診斷意義。此外，分子生物學技術在微生物檢測中的應用價值近年來逐漸凸顯。第二代測序技術可對樣本中的微生物群進行全基因組測序，同時檢出全部微生物的大規模 DNA 或 RNA 片段[51]，目前已被用于支氣管肺泡灌洗液的病原體檢測，其檢出效率優于傳統診斷方法，尤其對于少見病原體具有重要的輔助診斷意義[52]。聚合酶鏈反應可被用于在體外大量復制微量 DNA 片段[53]，其中，AsperGenius 是一種多重實時聚合酶鏈反應檢測方法，在識別曲霉菌屬種類、檢測基因突變、識別唑類敏感菌及耐藥菌方面具有獨特優勢[54-55]。在血漿中，AsperGenius 檢測出曲霉菌的靈敏度和特異度可達到 80%和 77.8%[56]，但其實際效能仍需進一步臨床研究證實。
近年來，生物標志物也在不斷被開發用于曲霉菌和支氣管擴張癥的診斷。幾丁質酶是先天性免疫針對真菌防御的產物，由支氣管上皮細胞及免疫細胞產生，強活性幾丁質酶可能預示著普遍存在的炎癥反應，此前已被發現與哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病相關[57]。一項多中心臨床研究表明，與其他慢性呼吸道疾病相比，支氣管擴張癥患者的幾丁質酶活性明顯增強，這提示氣道存在曲霉菌，且幾丁質酶活性與疾病嚴重程度密切相關，而在東南亞人群中，幾丁質酶與“頻繁加重”的支氣管擴張表型相關[58]。YKL-40 是幾丁質酶的一種，可增強抗原敏感性，增加樹突狀細胞數量，并通過增強 Fas 凋亡抑制分子的表達、增強蛋白激酶 B/Akt 磷酸化、誘導 Fas 凋亡抑制分子 3 等途徑抑制炎癥細胞凋亡/死亡，在調控 Th2 型免疫反應方面具有重要作用[59]。YKL-40 作為間質性肺病、哮喘的生物標志物及治療靶點有一定應用前景[60-61]，基于曲霉菌感染誘發的 Th2 型免疫反應，YKL-40 在曲霉菌感染的有效診斷及靶向治療中可能具有重要價值。
3.2 治療
三唑類藥物目前已廣泛應用于曲霉菌感染后的抗真菌治療，但需注意的是，治療過程中應反復監測藥物濃度確保其穩定在安全治療范圍內[62]。根據患者病情輕重及耐受程度選擇藥物，伊曲康唑為病情較輕患者首選，較重者考慮伏立康唑，當患者耐受性較差或治療無效時，可換用棘白菌素類藥物（卡泊芬凈、米卡芬凈等）或兩性霉素 B[50, 63]。半乳甘露聚糖試驗在監測治療效果上具有臨床意義，其證據等級強于 G 試驗[63]。在支氣管擴張癥與曲霉菌感染共存的 ABPA 中，皮質類固醇激素仍是主要治療手段，對減輕臨床癥狀、減少復發頻率具有重要作用[64]，但皮質類固醇激素的免疫抑制作用可能加劇真菌生長。
此外，近年來基于不同臨床特征、致病因素及免疫特性的表型分類對支氣管擴張癥進行研究已經成為熱點，這在一定程度上為具有不同特征的患病人群提供了更多元化的個體化治療方向[65-66]。目前針對支氣管擴張癥病理生理過程的新療法被不斷提出，中性粒細胞彈性蛋白酶抑制劑化合物、組織蛋白酶 C 抑制劑、趨化因子受體 2 拮抗劑、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子等都可以通過調節中性粒細胞主導的免疫炎癥反應從而發揮治療作用，但是其實際臨床應用價值尚需進一步深入研究[67]。亞洲與歐洲匹配性支氣管擴張癥隊列中，由包括曲霉菌在內的真菌驅動的致敏型支氣管擴張癥患者的炎癥特征表現為以α2 干擾素、腫瘤壞死因子-β、血小板源性生長因子、IL-1QA、IL-17A、可溶性 CD40 配體為主要免疫反應因子[45]，這為支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的靶向治療提供了新的思考方向，即包括抗炎、抗 Th2 細胞因子在內的靶向治療或許會有幫助。而針對 IL-5 的人源性單克隆抗體包括美泊利單抗、瑞替珠單抗、貝那利珠單抗等，其對嚴重哮喘患者有一定療效[68-70]。因此，基于曲霉菌感染誘發的 Th2 型免疫炎癥反應，抗 IL-5 生物療法對支氣管擴張癥合并曲霉菌感染可能也具有一定應用前景。英國的一項研究顯示，支氣管擴張癥患者中廣泛存在維生素 D 缺乏，并與疾病嚴重程度有關[71]。煙曲霉代謝產物通過下調氣道上皮細胞及巨噬細胞中維生素 D 受體的表達，從而促進細胞因子 IL-5、IL-13 的產生，伊曲康唑具有減輕 Th2 型炎癥反應的作用，而在氣道內曲霉菌有效清除的情況下，補充維生素 D 方能發揮更大的治療潛力[72]。因此，抗真菌藥物與維生素 D 的聯合使用或許會有更顯著的治療效益。
4 小結
綜上所述，對于支氣管擴張癥中的真菌尤其是曲霉菌的研究近年來逐漸成為熱點。支氣管擴張癥的局部氣道病理生理學特征與伴隨的疾病背景因素增強了機體對曲霉菌的易感性，而曲霉菌感染則通過其蛋白酶、代謝產物及免疫炎癥反應等途徑反向加重支氣管擴張癥的疾病進展，最終使其病程復雜化。本文綜述了支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素及致病機制，總結了目前支氣管擴張癥中曲霉菌感染的診斷技術以及治療手段的研究現狀，希望能幫助臨床工作者更清晰地了解支氣管擴張癥合并曲霉菌感染，助力臨床診治。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
支氣管擴張癥是一類臨床異質性疾病的總稱，指由各種病因引起的反復發生的化膿性感染，導致中小支氣管反復損壞和/或阻塞，致使支氣管壁結構破壞，最終引起支氣管異常和持久性擴張[1-2]。患者通常以長期慢性咳嗽、咳大量膿痰和/或間斷咯血為主要臨床表現[1, 3]。支氣管擴張癥合并感染十分常見，在既往研究中，包括銅綠假單胞菌、流感嗜血桿菌在內的細菌感染在支氣管擴張癥中的作用已被深入探討，而真菌感染則研究有限[4]。存在于支氣管擴張癥中的真菌最常見的是曲霉菌與白色念珠菌，其中曲霉菌的致病力更強[5]。目前，關于支氣管擴張癥與曲霉菌感染的研究焦點大多集中于變應性支氣管肺曲霉病（allergic bronchopulmonary aspergillosis，ABPA），鮮有文獻針對曲霉菌感染在支氣管擴張癥中的作用進行深入探討。因此，本文對支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素及致病機制進行了總結，并在現有研究基礎上闡述了支氣管擴張癥和 ABPA 的聯系，旨在為支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的有效診斷及治療提供新的思考方向。
1 支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素
在一項 2003 年－2013 年的人群匹配隊列回顧性分析中，支氣管擴張癥患者中的曲霉菌感染率遠高于無支氣管擴張患者[6]，這意味著支氣管擴張癥患者對曲霉菌的易感性增強。支氣管擴張癥中，支氣管壁不可逆性破壞、纖毛清除障礙、黏液積聚等氣道內病理生理特征在曲霉菌機會性感染中具有重要作用，合并其他類型疾病、年齡、性別等因素也影響著支氣管擴張癥患者的曲霉菌易感性，具體如下。
1.1 病理生理因素
與正常支氣管結構相比，支氣管擴張癥中的氣道上皮細胞纖毛數量顯著減少，杯狀細胞增生，局部氣道內黏液積聚，氣流通道有效橫截面積大幅降低，同時支氣管壁受到嚴重破壞，氣道內結構及環境的異常削弱了物理防御屏障的保護作用，為微生物提供了良好的局部生長環境[2]。氣道內中性粒細胞的募集是支氣管擴張癥的典型炎癥反應特征[7]，中性粒細胞可釋放包括彈性蛋白酶、組織蛋白酶 G、蛋白酶 3 等在內的多種炎癥介質，其中彈性蛋白酶在支氣管擴張癥中的作用更為重要[8]。彈性蛋白酶通過激活鈣蛋白酶、正向促進并放大局部炎癥反應、破壞蛋白酶水解平衡等多種途徑降解細胞外基質，破壞上皮細胞連接結構，加劇支氣管擴張[9]。此外，彈性蛋白酶還可促進黏液分泌增多及纖毛清除障礙，并對氣道上皮細胞造成損傷，損害機體免疫反應[8, 10]。上述病理生理過程最終導致支氣管壁不可逆性破壞和局部廓清障礙，微生物局部定植風險升高，增加曲霉菌感染率[7-10]。
1.2 疾病背景因素
早期研究表明，在合并非結核分枝桿菌感染的支氣管擴張癥患者中，曲霉菌血清學及肺部影像學結果陽性的發生率遠高于合并結核分枝桿菌感染的支氣管擴張癥患者，可能與患者在確診非結核分枝桿菌感染前使用廣譜抗菌藥物有關[11]。此外，在由非結核分枝桿菌引起的肺結核中，非結核分枝桿菌可通過破壞正常的支氣管末端或肺泡結構導致局部肺實質破壞并形成空洞，進而引起曲霉菌定植[12]。免疫功能缺陷是支氣管擴張癥的常見病因之一，在歐美國家中尤為常見[1]，而免疫失調與曲霉菌引起的肺部感染密切相關[13-14]，因此免疫缺陷所致支氣管擴張癥患者對曲霉菌的易感性增加。例如，在類風濕關節炎相關性支氣管擴張癥中，免疫抑制劑腫瘤壞死因子-α的使用可使患者感染曲霉菌的風險驟增[5]。年齡和性別也與支氣管擴張癥患者的曲霉菌易感性有關，60 歲以下女性患者的曲霉病發生率更高，支氣管擴張癥合并慢性阻塞性肺疾病或既往肺結核病史也與曲霉菌感染的發生率升高顯著相關[6]。另外，Máiz 等[15]的研究顯示，支氣管擴張癥患者出現的每日大量膿痰與并發的曲霉菌感染存在相關性，長期慢性抗菌藥物的使用可增加白色念珠菌在氣道內的持久性，但抗菌藥物使用是否與曲霉菌感染相關尚無確切證據。
2 支氣管擴張癥致病機制中的曲霉菌作用
曲霉菌在環境中廣泛存在，其中煙曲霉是引起肺部疾病最常見的病原體，由空氣吸入的曲霉菌可在人體呼吸道防御機制作用下自動清除，但當機體存在免疫功能障礙時，曲霉菌可引起一系列肺部疾病，也可通過多種途徑誘發并加重支氣管擴張癥的病程進展[13-14, 16]。
2.1 蛋白酶損傷作用
煙曲霉衍生蛋白酶可以刺激白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、單核細胞趨化蛋白-1 等細胞因子的產生，引發免疫系統防御反應，并可直接誘導氣道上皮細胞的剝離，造成局部炎癥反應浸潤及氣道慢性損傷[17-18]。由煙曲霉分泌的蛋白酶還可通過作用于肺泡上皮細胞內的肌動蛋白細胞骨架及細胞間黏附結構，破壞肺泡表面物理屏障功能[19]。此外，曲霉菌分泌的具有膠原降解活性的蛋白水解酶，可直接破壞氣道內軟組織及細支氣管內的彈性蛋白層結構[20]。而這種蛋白酶在黏液異常分泌中也發揮一定作用，MUC5AC 基因與氣道上皮細胞分泌黏液蛋白密切相關，煙曲霉具有較強的絲氨酸蛋白酶活性，可通過激活腫瘤壞死因子-α轉化酶/轉化生長因子-α/表皮生長因子受體通路，誘導支氣管上皮細胞 MUC5AC 基因高表達，引起黏液大量分泌、潴留[21]。上述損傷機制不僅在 ABPA 中參與了氣道重塑及支氣管擴張的形成過程，同時在已經存在支氣管破壞甚至重塑的背景下，還將對氣道造成二次破壞，導致氣道及鄰近肺泡解剖結構的持續異常并加劇病程進展[17-21]。
2.2 代謝產物毒性作用
煙曲霉滲出物是從其孢子表面分離出來的一種復雜的分子生物混合物，可增強曲霉孢子與肺泡上皮細胞和細胞外基質蛋白之間的結合[22]，通過細胞毒性作用對肺泡巨噬細胞造成損傷，抑制腫瘤壞死因子-α的釋放[23]。腫瘤壞死因子-α由肺泡巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞等多種免疫效應細胞合成釋放，在細胞因子網絡中對識別感染、激活適應性免疫應答起著重要作用[5]。既往研究顯示，煙曲霉產生的代謝產物包含某些纖毛抑制物質，如膠霉毒素、煙曲霉素、煙曲霉酸等，在支氣管擴張癥患者本已受損的纖毛系統中，這些代謝產物會進一步降低纖毛運動頻率，影響黏液纖毛系統的機械清除作用，進而延長曲霉菌在氣道內的定植時間，引起支氣管損傷的惡性循壞[24]。
2.3 免疫炎癥反應誘發損傷
2.3.1 先天性免疫反應損傷
煙曲霉感染早期，中性粒細胞介導的先天性免疫防御反應發揮主導作用[25]。曲霉菌蛋白酶可通過轉錄機制誘導 IL-8 基因的高表達[26-27]，通過激活上皮細胞膜上的蛋白酶激活受體引起中性粒細胞趨化因子 IL-8 的釋放[28]，IL-8 在氣道中顯著升高，中性粒細胞局部募集，進而釋放彈性蛋白酶、基質金屬蛋白酶 9 等[29]。基質金屬蛋白酶 9 在支氣管壁及鄰近肺組織的細胞外基質降解過程中發揮重要作用，支氣管擴張癥患者的基質金屬蛋白酶 9 活性明顯增強[30]。此外，ABPA 中嗜酸性粒細胞也可釋放基質金屬蛋白酶9 并誘導 IL-8 的產生[31-32]。由曲霉菌感染引起的氣道內中性粒細胞及其釋放的蛋白酶增多、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的混合性炎癥浸潤均與支氣管擴張的嚴重程度密切相關[29, 33]。
2.3.2 適應性免疫應答損傷
宿主對曲霉菌感染同時啟動 Th1、Th2 型免疫反應并產生不同類群的細胞因子，包括 IL-2、IL-12、腫瘤壞死因子-α、γ干擾素等在內的 Th1 型細胞因子通過誘導活性氧產生等過程加強特定免疫細胞對真菌的殺傷能力，此為保護性免疫反應；而 Th2 型細胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13 等）可抑制宿主免疫防御反應，與疾病進展有關[5]。曲霉菌通過誘導 CD4+細胞產生特異性 Th2 細胞因子（IL-5 和 IL-13）、M2 型巨噬細胞極化、蛋白酶激活受體-2 激活等多種途徑促進 Th2 型免疫反應的發生[34-36]，該免疫反應過程在 ABPA 中尤為顯著，而支氣管擴張是 ABPA 病程進展中的一個重要結局[12]。IL-13 可促進上皮層內杯狀細胞化生，致使氣道內黏液積聚[37]，并在促進氣道纖維化、引發嗜酸性炎癥反應、誘發氣道高反應性等方面具有重要作用[38]。IL-13 還可激活以基質金屬蛋白酶、組織蛋白酶為基礎的蛋白水解通路，引起肺氣腫[39]。IL-10 通過抑制單核細胞中活性氧的產生、抑制菌絲破壞等途徑減弱其抗真菌活性[40]。IL-4、IL-10 則可下調 IL-12 和γ干擾素等 Th1 型細胞因子，并促進包括 IL-4、IL-5 在內的 Th2 細胞因子的產生[41-42]。上述過程形成正向循環促進 Th2 型免疫反應的發生，加重 ABPA 中支氣管擴張癥的病程進展。ABPA 的本質是由曲霉菌引起、Th2 輔助細胞驅動的超敏反應，患者可表現為咳嗽、咳痰、咯血、哮喘樣癥狀并繼發支氣管擴張癥，由于 ABPA 癥狀的不典型性，很容易被誤診為哮喘[43]。根據肺部影像學特點，ABPA 可分為血清型及中央支氣管擴張型，血清型的血清免疫活性更低，且預后較好，但血清型可同時存在于支氣管擴張癥中，且相比中央支氣管擴張型更容易被誤診[44]。既往關于支氣管擴張癥與曲霉菌感染并存的焦點多集中于 ABPA，但支氣管擴張癥可先于 ABPA 發生，并向 ABPA 潛在發展。Mac Aogáin等[45]基于亞洲與歐洲匹配性支氣管擴張癥隊列（cohort of Asian and matched European bronchiectasis）的多中心橫斷面研究首次揭示了非囊性纖維化支氣管擴張癥中普遍存在的曲霉菌致敏狀態，該致敏狀態與較差的臨床結局相關，并傾向于出現潛在的血清型 ABPA。支氣管擴張癥患者中的曲霉菌致敏機制尚不清楚，但基于血清型 ABPA 的高誤診率以及可能繼發的中央支氣管擴張型，若能盡早識別曲霉菌致敏狀態，則能早期發現血清型 ABPA，從而有效預防疾病進展。
3 支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的診斷與治療
3.1 診斷
支氣管擴張癥與曲霉菌感染可能存在相互作用，識別支氣管擴張癥中的曲霉菌感染，對改善感染性惡性循環、減緩氣道重塑、延緩疾病進展均具有重要意義。痰液及支氣管肺泡灌洗液檢測、真菌相關生物標志物已廣泛應用于臨床。對于合格的痰液標本及支氣管肺泡灌洗液，真菌培養手段簡單易行，但無法區分定植與感染。而對于沒有典型免疫危險因素的危重患者中檢出的呼吸道曲霉菌培養陽性標本，Vandewoude 等[46]提出了一種判斷定植或感染的臨床診斷算法。此外，血漿中（1，3）-β-D-葡聚糖檢測（G 試驗）對診斷早期真菌感染，尤其是侵襲性真菌感染，靈敏度高于真菌培養，并可作為治療療效的監測指標[47-48]。但 G 試驗僅能提示有無真菌感染，而無法區分真菌種類。對于支氣管肺泡灌洗液，使用 G 試驗與半乳甘露聚糖聯合檢測來診斷肺部曲霉菌感染價值更高[49]。2007 年中華醫學會肺真菌病診療指南[50]提出，氣管內吸引物或合格痰液標本直接鏡檢發現菌絲且培養連續≥2 次分離到同種真菌，支氣管肺泡灌洗液鏡檢發現菌絲且真菌培養陽性，血清 G 試驗或半乳甘露聚糖試驗連續 2 次陽性，均對肺部真菌感染具有臨床診斷意義。此外，分子生物學技術在微生物檢測中的應用價值近年來逐漸凸顯。第二代測序技術可對樣本中的微生物群進行全基因組測序，同時檢出全部微生物的大規模 DNA 或 RNA 片段[51]，目前已被用于支氣管肺泡灌洗液的病原體檢測，其檢出效率優于傳統診斷方法，尤其對于少見病原體具有重要的輔助診斷意義[52]。聚合酶鏈反應可被用于在體外大量復制微量 DNA 片段[53]，其中，AsperGenius 是一種多重實時聚合酶鏈反應檢測方法，在識別曲霉菌屬種類、檢測基因突變、識別唑類敏感菌及耐藥菌方面具有獨特優勢[54-55]。在血漿中，AsperGenius 檢測出曲霉菌的靈敏度和特異度可達到 80%和 77.8%[56]，但其實際效能仍需進一步臨床研究證實。
近年來，生物標志物也在不斷被開發用于曲霉菌和支氣管擴張癥的診斷。幾丁質酶是先天性免疫針對真菌防御的產物，由支氣管上皮細胞及免疫細胞產生，強活性幾丁質酶可能預示著普遍存在的炎癥反應，此前已被發現與哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病相關[57]。一項多中心臨床研究表明，與其他慢性呼吸道疾病相比，支氣管擴張癥患者的幾丁質酶活性明顯增強，這提示氣道存在曲霉菌，且幾丁質酶活性與疾病嚴重程度密切相關，而在東南亞人群中，幾丁質酶與“頻繁加重”的支氣管擴張表型相關[58]。YKL-40 是幾丁質酶的一種，可增強抗原敏感性，增加樹突狀細胞數量，并通過增強 Fas 凋亡抑制分子的表達、增強蛋白激酶 B/Akt 磷酸化、誘導 Fas 凋亡抑制分子 3 等途徑抑制炎癥細胞凋亡/死亡，在調控 Th2 型免疫反應方面具有重要作用[59]。YKL-40 作為間質性肺病、哮喘的生物標志物及治療靶點有一定應用前景[60-61]，基于曲霉菌感染誘發的 Th2 型免疫反應，YKL-40 在曲霉菌感染的有效診斷及靶向治療中可能具有重要價值。
3.2 治療
三唑類藥物目前已廣泛應用于曲霉菌感染后的抗真菌治療，但需注意的是，治療過程中應反復監測藥物濃度確保其穩定在安全治療范圍內[62]。根據患者病情輕重及耐受程度選擇藥物，伊曲康唑為病情較輕患者首選，較重者考慮伏立康唑，當患者耐受性較差或治療無效時，可換用棘白菌素類藥物（卡泊芬凈、米卡芬凈等）或兩性霉素 B[50, 63]。半乳甘露聚糖試驗在監測治療效果上具有臨床意義，其證據等級強于 G 試驗[63]。在支氣管擴張癥與曲霉菌感染共存的 ABPA 中，皮質類固醇激素仍是主要治療手段，對減輕臨床癥狀、減少復發頻率具有重要作用[64]，但皮質類固醇激素的免疫抑制作用可能加劇真菌生長。
此外，近年來基于不同臨床特征、致病因素及免疫特性的表型分類對支氣管擴張癥進行研究已經成為熱點，這在一定程度上為具有不同特征的患病人群提供了更多元化的個體化治療方向[65-66]。目前針對支氣管擴張癥病理生理過程的新療法被不斷提出，中性粒細胞彈性蛋白酶抑制劑化合物、組織蛋白酶 C 抑制劑、趨化因子受體 2 拮抗劑、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子等都可以通過調節中性粒細胞主導的免疫炎癥反應從而發揮治療作用，但是其實際臨床應用價值尚需進一步深入研究[67]。亞洲與歐洲匹配性支氣管擴張癥隊列中，由包括曲霉菌在內的真菌驅動的致敏型支氣管擴張癥患者的炎癥特征表現為以α2 干擾素、腫瘤壞死因子-β、血小板源性生長因子、IL-1QA、IL-17A、可溶性 CD40 配體為主要免疫反應因子[45]，這為支氣管擴張癥合并曲霉菌感染的靶向治療提供了新的思考方向，即包括抗炎、抗 Th2 細胞因子在內的靶向治療或許會有幫助。而針對 IL-5 的人源性單克隆抗體包括美泊利單抗、瑞替珠單抗、貝那利珠單抗等，其對嚴重哮喘患者有一定療效[68-70]。因此，基于曲霉菌感染誘發的 Th2 型免疫炎癥反應，抗 IL-5 生物療法對支氣管擴張癥合并曲霉菌感染可能也具有一定應用前景。英國的一項研究顯示，支氣管擴張癥患者中廣泛存在維生素 D 缺乏，并與疾病嚴重程度有關[71]。煙曲霉代謝產物通過下調氣道上皮細胞及巨噬細胞中維生素 D 受體的表達，從而促進細胞因子 IL-5、IL-13 的產生，伊曲康唑具有減輕 Th2 型炎癥反應的作用，而在氣道內曲霉菌有效清除的情況下，補充維生素 D 方能發揮更大的治療潛力[72]。因此，抗真菌藥物與維生素 D 的聯合使用或許會有更顯著的治療效益。
4 小結
綜上所述，對于支氣管擴張癥中的真菌尤其是曲霉菌的研究近年來逐漸成為熱點。支氣管擴張癥的局部氣道病理生理學特征與伴隨的疾病背景因素增強了機體對曲霉菌的易感性，而曲霉菌感染則通過其蛋白酶、代謝產物及免疫炎癥反應等途徑反向加重支氣管擴張癥的疾病進展，最終使其病程復雜化。本文綜述了支氣管擴張癥中的曲霉菌易感因素及致病機制，總結了目前支氣管擴張癥中曲霉菌感染的診斷技術以及治療手段的研究現狀，希望能幫助臨床工作者更清晰地了解支氣管擴張癥合并曲霉菌感染，助力臨床診治。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。