呼吸道病毒引起住院患者严重下呼吸道并发症的临床研究

Jorge Garbino, MD; Margaret W. Gerbase, MD, PhD; Werner Wunderli, PhD; Lenka Kolarova, MD; Laurent P. Nicod, MD; Thierry Rochat, MD; and Laurent Kaiser, MD

背景:急性呼吸道病毒感染对健康人通常是自限性过程,但其却是引发免疫低下者呼吸道严重 并发症的原因。在此,我们对住院患者急性下呼吸道病毒感染的临床意义进行报道。

材料和方法:在为期5 y的过程中共1 001例患者接受纤维支气管镜检查,其中33例的支气管肺泡灌洗 (BAL) 液经过细胞培养后分离出呼吸道病毒。分析这些患者的主要诊断、住院时间、 初治反应以及30 d的病死率。同时还对肺移植患者感染前后的肺活量进行了比较。

结果:33例患者中共分离出以下几种病毒:流感病毒A或B (13例),副流感病毒1~3 (7例),鼻病毒 (5例),呼吸道合胞病毒 (4例),腺病毒 (4例)。所有的病例都是免疫低下者,分别因出现新的呼吸道症状和 (或) 影像学异常而提示有肺部感染。25例患者 (74%) 对初始广谱抗生素治疗无效,11例 (33%) 因呼吸衰竭需重症监护。1个月时的总病死率达24%。BAL 中分离出单一病毒感染者的病死率为39%。肺移植患者 (10例) 平均FEV1由感染前的2.2 L/s降至感染过程中的1.0 L/s (P<0.01)。3个月后,60%患者的肺功能仍然没有完全恢复至基线水平。

结论:免疫低下者BAL中分离到的呼吸道病毒与其严重下呼吸道并发症有关。肺移植患者急 性呼吸道病毒感染后有持续的肺功能损害。

关键词:腺病毒 (adenovirus); 支气管肺泡灌洗 (BAL); 免疫低下者 (immunocompromised host); 流感 (influenza); 副流感病毒 (parainfluenza virus); 呼吸道合胞病毒 (respiratory syncytial virus); 鼻病毒 (rhinovirus); 病毒感染 (viral infection)

From the Divisions of Infectious Diseases (Drs. Garbino,Wunderli, Kolarova, and Kaiser) and Pulmonary Medicine (Drs.Gerbase, Nicod, and Rochat), University Hospitals of Geneva,Geneva, Switzerland.

Correspondence to: Laurent Kaiser, MD, Division of Infectious Diseases, Central Laboratory of Virology, University Hospitals of Geneva, 24 Rue Micheli-du-Crest, 1211 Geneva 14, Switzerland;e-mail: laurent.kaiser@hcuge.ch

呼吸道病毒 [流感,呼吸道合胞病毒 (respiratory syncytial virus, RSV), 副流感病毒 (parainfluenza virus, PIV),鼻病毒和腺病毒] 所致的感染是健康成人致病的主要病原,但通常是上呼吸道的自限性过程。每 年,尤其是流感流行时,呼吸道病毒的暴发感染是导致患者住院的一个主要原因 [1]。与健康人不同,居住在社区的免疫低下者接触这些季节性流行的呼吸道 病毒时,其下呼吸道感染的风险更高。实体组织或骨髓移植 (bone marrow transplant, BMT) 患者以及其他免疫低下者由包括流感病毒A和B[2] 、RSV[3~5]、鼻病毒[6]、PIV [7] 和腺病毒[8,9] 在内的病原体引致的病毒性肺炎已见诸报道。然而很少有报道 [10~12] 涉及非选定患者的支气管肺泡灌洗 (BAL) 液中分离到呼吸道病毒,并评估这些病毒对临床过程的影响。多数文 献[7,13~18] 或事先选定某种呼吸道病毒,或事先选定某亚组患者,从而限制了我们对呼吸道病毒感染所致 呼吸道并发症的认识。对住院患者进行详细分析能更好地了解严重病毒性下呼吸道感染的共同特点、 并发症及预后。这些资料同样有助于我们更好地了解新的抗病毒药物的潜在价值 [10,11]。在此,我们报道因急性肺部疾病在我院住院并从其BAL中分离出 呼吸道病毒的成年患者的临床特点及其预后。

材 料 和 方 法

地点和患者

该项研究在日内瓦大学医院开展,这是一所大型教学医院。回顾了五年间 (1996年1月-2000年12月) BAL标本行病毒培养的所有病例。入选病例为BAL标本中病毒培养阳性、大于16岁的所有住院 患者。回顾分析病毒培养阳性的患者的病史中有关人口统计学资料、呼吸道症状、主要诊断和次要诊 断、是否合并细菌或真菌感染以及治疗情况的信息。我们对患免疫抑制性疾病、器管移植和免疫抑 制剂治疗 (包括类固醇激素使用剂量>10 mg) 者均作了记录,得到了所有患者住院及随访1个月的资料。

预后

衡量预后的主要指标是行BAL检查后1个月的病死率以及抗生素的疗效;第二个指标为评价肺移 植患者感染前、后及感染过程中的肺活量。

BAL标本的处理

我院对BAL标本常规进行病毒培养以便确定是否有病毒感染。根据内部指南,以下患者需要进行 BAL检查:所有免疫低下者出现原因不明的肺部浸润或者经验性治疗无效的肺炎;肺移植患者进行移 植后随访肺活检时;欲证实是否患非感染性或间质性肺疾病时;严重的院内或社区获得性肺炎但广谱 抗生素治疗无效的病例。对患严重社区获得性肺炎的无免疫抑制者或其他人群 (如高龄者) 并不常规进行BAL检查。

所有的样品都采用标准实验室步骤进行需氧菌、厌氧菌、真菌、分枝杆菌的分离鉴定。我们同时记 录患者住院检查BAL期间的任何呼吸道标本或血培养结果。对肺移植患者在感染前、感染中、感染后 所作的肺活量测定也进行了分析。

BAL标本常规接种于4种不同细胞株 (人类成纤维母细胞、A549、MDCK和LLC-MK2细胞),在两种不同温度下孵育 (37℃和33℃)。10 d内每天对细胞培养进行观察以便确定是否出现细胞病理改变。 10 d后无论细胞病变的检查结果是阴性还是阳性,都采用购自市场上的单克隆抗体 (Chemicon; Temecula, CA) 用免疫荧光法检测RSV、PIV和流感病毒A或B的抗原。

数据分析

所有结果都采用绝对值形式,以均数或中位数(范围) 表示。病毒感染前、中、后FEV1的比较采用单因素方差分析。对单一病毒感染和病毒合并细 菌感染后30 d的病死率所进行的比较采用Kaplan-Meier乘积极限法; P<0.05被视为具有统计学意义。

结  果

符合要求的患者共33例,均具备全部可供分析的病例资料。中位年龄50岁 (16~76岁),男性24例。所有患者均为严重的免疫抑制者。11例 (32%) 为肺移植患者 (1例女性,10例男性),5例 (15%) 为BMT患者,5例 (15%) 为HIV感染者,3例 (8%) 有血液病,3例 (8%) 有自身免疫性疾病,1例为实体肿瘤患者,其余均患COPD。

24例患者 (73%) 在分离到病毒时正在接受免疫抑制治疗 (大剂量泼尼松,70%;环孢素,55%;霉酚酸吗啉乙酯,36%;癌症化疗,12%;硫唑 嘌呤和甲氨蝶呤,各6%)。从接受移植到发生病毒感染的中位时间,肺移植患者为2 y (1 d~5 y),BMT患者为4.5个月 (9 d~7.5个月)。4例 (12%) 在分离到病毒时出现了粒细胞减少症 (中性粒细胞<500/L)。HIV感染者中位CD4细胞计数为87/ mL (均数为149/mL,范围为6~337/mL)。

病毒学

五年间共有1 001份BAL标本经病毒检测,其中138份确定有病毒 (14%)。15例 (11%) 为小儿 (不包括在本次研究中),123例 (89%) 为成人。在123例于成人分离到的病毒中,52例 (42%) 为巨细胞病毒 (cytomegalovirus, CMV),38例 (31%) 为单纯疱疹病毒 (herpes simplex virus, HSV),33例 (27%) 为呼吸道病毒。在后者的33例患者中,10例分离到了流感病毒A,5例PIV-3,5例鼻病毒,4例腺病毒, 4例RSV,3例流感病毒B,2例PIV-1 (表1)。对这33例呼吸道病毒感染者的进一步分析构成了本文 的基本数据。我们观察到呼吸道病毒感染存在季节性,70%的病例发生在每年的十月和次年三月间。 这在流感病毒A和B尤其明显,因10例中9例发生于此病毒在社区的流行时期。尽管鼻病毒、PIV-1和 PIV-3的感染主要在冬季,实际上患者全年都有。

院内获得性呼吸道病毒感染的定义为:入院时没有呼吸道症状,在入院至少7 d后出现了呼吸道症状和 (或) 影像学异常,同时BAL病毒培养阳性。共有7例 (24%) 符合这个标准。院内感染最常见的病原体是流感病毒A或B (4例),其次为腺病毒 (2例) 和鼻病毒 (1例)。

合并其他呼吸道感染

对BAL标本中是否同时存在其他重要的或有潜在重要性的呼吸道病原体感染进行了研究。33例中 15例 (45%) 仅分离到单一的病毒,其余18例还同时分离到1种或更多种呼吸道病原体。5例 (15%) 分离到CMV或HSV;13例分离出细菌或者真菌:肺炎链球菌 (4例),铜绿假单胞菌 (3例),曲霉菌 (3例),卡他莫拉菌 (1例),流感嗜血杆菌 (1例) 和卡氏肺孢子虫 (1例)。

临床特点和预后

所有患者的中位住院时间为16 d (2~60 d),都出现了急性下呼吸道疾病。88%的患者有呼吸困难,84%有咳嗽,78%发热,28%出现咳痰。26 例 (79%) 在分离到病毒的同时胸片上出现新的浸润灶,其中17例为局限性浸润,5例为弥散分布的肺 泡或者间质性异常,4例出现与ARDS有关的改变。

在用肺活量测定法评估肺移植患者发生感染后的肺功能时,可观察到肺活量有显著下降。图1显示 了急性呼吸道病毒感染前3个月、感染中和感染后3个月的平均FEV 1。平均FEV1数值由感染前的 (2.19±0.94) L/s降低为感染急性期的 (1.9±1.06) L/s (P=0.003)。感染后3个月平均FEV1为 (2.15±1.03) L/s,10例中有6例没有完全恢复到基线水平。

所有患者均给予广谱抗生素治疗,其中74%临床无改善。11例 (33%) 因呼吸情况严重恶化,需通气支持而收住ICU。

30 d的粗病死率为24% (8例)。3例感染流感病毒B中的2例、4例感染腺病毒中的2例、4例感染 RSV中的1例、10例感染流感病毒A中的2例以及5例感染鼻病毒中的1例死亡。对仅分离出呼吸道病 毒的患者和那些同时伴其他重要的呼吸道病原体感染的患者进行的比较发现 (图2),单有病毒感染患者30 d病死率为39% (7/18),合并细菌、真菌或者二重病毒感染的患者30 d病死率仅为7% (1/15) (P=0.05)。造血系统癌肿患者的病死率最高 (56%)。4例死于严重的粒细胞减少,4例死于ARDS。

7例 (21%) 接受了针对呼吸道病毒的特定抗病毒治疗的患者皆存活 [包括口服金刚烷胺、静脉注射利巴韦林或口服奥司他韦 (oseltamivir)]。所有肺移植患者在进行病毒分离的同时都接受了经支气管活检。 根据国际心肺移植协会制订的标准,结果证实没有急性排异的证据。

细胞记数和组织病理学标本

BAL中平均细胞计数为96/mL,其中55%为巨噬细胞,中性粒细胞34%,淋巴细胞11%。单一 病毒感染的患者与合并其他重要病原体的患者比较,BAL中细胞分类无显著差异 (未提供数据)。

13例患者 (40%) 进行了组织病理学检查,其中10例接受了支气管活检,1例接受了开胸活检,2例 进行了尸检。8例证实有非特异性的炎症反应,其中2例有肺组织坏死,1例有细支气管炎,另外1例 可见间质性肺纤维化,其余4例组织病理学没有发现显著异常。

讨  论

本研究BAL中分离出呼吸道病毒的所有病例都是严重免疫低下、有呼吸道症状和 (或) 胸部X线异常、且使用广谱抗生素后绝大多数疗效不佳的患 者。其中1/3患者因呼吸衰竭需收住ICU,1/4患者死亡。出乎意料的是,BAL仅分离出呼吸道病毒的 患者死亡率高于呼吸道病毒感染同时伴其他呼吸道病原体感染者。该现象有力提示呼吸道病毒极有可能 参与了免疫低下者下呼吸道并发症的发生。当该组患者的所有临床症状都可以用呼吸道病毒感染解释 时,很可能是我们将病毒感染伴严重呼吸道并发症的患者纳入了一个亚组,也有可能细菌感染被控制 住了,只留下持续的病毒感染。因此我们认为呼吸道病毒感染是使病情恶化的原因。所有患者都是严 重免疫抑制者,这一事实说明清除病毒需要适当的体液和细胞免疫反应,因此免疫低下者更易成为呼 吸道病毒攻击的对象、更易导致下呼吸道并发症就不难理解了 [3,5]

急性病毒感染对肺移植患者的肺功能影响相当明显。大多数患者的肺功能在病毒感染时下降,且感 染后数月持续低下[13,19]。进一步研究表明,肺移植 患者在急性病毒感染期无一出现细胞排异,这说明病毒感染是导致肺功能下降的原因。

造血系统恶性肿瘤患者的粗病死率高于其他组,这与既往研究中观察到的BMT患者病死率高达80% 相一致[20]。有些病毒如RSV或PIV-3与其他病毒相 比导致重症肺炎或细支气管炎的概率更大[3, 21~24]。本研究未观察到不同型病毒之间的病死率有显著差异, 这可能与样本较小有关,这也是本研究的不足处。然而某特定病毒对机体的影响也随流行毒株和病毒亚 型的变更而变化,例如流感病毒抗原决定簇的微小差异即可导致毒力的显著不同 [25],这也是文献[2]报道中病死率相差较大的原因。

我们的研究中有少数病例接受了包括金刚烷胺、利巴韦林或奥司他韦在内的抗病毒治疗。尽管因接 受治疗的病例数少尚难得出确切结论,但所有接受抗病毒治疗的7例患者皆存活下来,而未接受相应治 疗的26例患者中有18例死亡。迄今为止,尚无对照研究来检验抗病毒药物对于免疫低下者呼吸道病毒 感染的作用。一些资料支持采用利巴韦林和免疫球蛋白联合治疗BMT患者的严重RSV肺炎 [26~30],但尚缺乏明确的证据。新型神经氨酸酶抑制剂虽尚未被 证实对流感病毒性肺炎有效[31],但对其他流感病毒 相关疾病的疗效表明它们可用于有严重并发症的患者。目前正在研发抗微小RNA病毒的新型抗病毒复 合物pleconaril,它将来也许能为治疗鼻病毒感染的并发症提供选择 [32,33]。总之,我们的研究和其他已发表的文献结论均表明,对免疫低下者,一旦证实 为呼吸道病毒感染,宜尽早使用合适的抗病毒药物。

呼吸道病毒感染存在季节性,而此季节性与社区流行趋势直接相关,说明这些病毒比较容易传播 给暴露于社区环境的免疫低下者[11,34]。然而,有1/ 5患者是在入院7 d后感染的,因此院内传播的可能性极大。RSV和流感病毒的院内传播较多见 [2, 29, 35, 36],因此需要强调改善预防策略,如执行飞沫传播 的预防措施、限制访客和禁止有急性呼吸道症状的医护人员治疗免疫低下者 [37],同时在全医院范围内推广对职工进行流感疫苗的接种 [38,39]

据多项研究报道,在罹患急性肺部疾病并接受BAL检查的免疫低下者中,呼吸道病毒占病毒感染 的3%~20%。我们的研究中该比例稍高 (27%)。因为目前确定病毒感染仍是通过细胞培养,所以呼吸 道病毒感染的真实情况可能被低估。逆转录多聚酶链反应技术在提高诊断的敏感性、特异性和缩短得 出检验结果的时间上都具有潜在价值。然而,采用逆转录多聚酶链反应检测呼吸道病毒尚存在未解决的 问题,如样本的处理以及需要可同时检测至少9种不同的病毒的实验方法。若免疫低下者同时伴其他呼 吸道感染,可能会干扰诊断,并减少了通过其他方法去检测呼吸道病毒的可能性。

综上所述,当住院患者中BAL检测到呼吸道病毒时,常常伴随严重的下呼吸道并发症,常见于高 度免疫低下者。对出现下呼吸道感染并且对广谱抗生素治疗反应欠佳的住院患者(尤其处于病毒流行期 时),需考虑病毒性呼吸道疾病的可能,以确保进行有效的预防和抗病毒治疗。新的抗病毒疗法对重症 患者的治疗价值还需进一步研究。

(李倬哲 译;白春学 校)

参 考 文 献

1 Simonsen L, et al. J Infect Dis 2000;181:831-837

2 Evans ME, et al. Am J Infect Control 1997; 25:357-362

3 Whimbey E, et al. Am J Med 1997; 102:10-18

4 Ljungman P. Am J Med 1997; 102:44-47

5 Bowden RA. Am J Med 1997; 102:27-30

6 Ghosh S, et al.Clin Infect Dis 1999; 29:528-532

7 Apalsch AM, et al. Clin Infect Dis 1995; 20:394-399

8 Munoz FM, et al. Clin Infect Dis 1998; 27:1194-1200

9 Weber J, et al. J Clin Oncol 1993; 11:499-506

10 Connolly MG Jr, et al. Chest 1994; 105:1775-1781

11 Rabella N, et al. Clin Infect Dis 1999; 28:1043-1048

12 Malcolm E, et al. J Clin Virol 2001; 21:9-16

13 Palmer SM, et al. Chest 1998; 113:944-950

14 Arola M, et al. Pediatr Infect Dis J 1995; 14:690-694

15 Dusheiko G. Hepatology 1997; 26 (Suppl 1):112S-121S

16 Yousuf HM, et al. Clin Infect Dis 1997;24:1095-1099

17 Whimbey E, et al. Clin Infect Dis 1995; 21:376-379

18 Okamoto Y, et al. Ann Otol Rhinol Laryngol 1992;157(Suppl):7-10

19 Heagy W, et al. J Clin Invest 1991;87:1916-1924

20 Whimbey E, et al. Clin Infect Dis 1996; 22:778-782

21 Reuman PD, et al. Antiviral Res 1989; 11:27-40

22 Baron S, et al. In: Baron S, ed. Interferon: principles and medical applications. Galveston, TX: UTMN, 1992; 1-15

23 Pohl C, et al. J Infect Dis 1992; 165:166-169

24 Wendt CH, et al. J Heart Lung Transplant 1995;14:479-485

25 Smith GB, et al. Am Rev Respir Dis 1967; 95:689-690

26 Englund JA, et al. Am J Med 1997; 102:61-70

27 Dominguez KD, et al. Ann Pharmacother 1999; 33:739-741

28 Aslan T, et al. Bone Marrow Transplant 1999; 24:505-509

29 Harrington RD, et al. J Infect Dis 1992; 165:987-993

30 Whimbey E, et al. Bone Marrow Transplant 1995;16:393-399

31 Gubareva LV, et al. Lancet 2000; 355:827-835

32 Kaiser L, et al. Antiviral Res 2000; 47:215-220

33 Rotbart HA, et al. Clin Infect Dis 2001; 32:228-235

34 Couch RB, et al. Am J Med 1997; 102:2-9

35 Garcia R, et al. Infect Control Hosp Epidemiol 1997; 18:412-416

36 Centers for Disease Control and Prevention. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1997; 47(RR-6):1-26

37 Guidelines for prevention of nosocomial pneumonia. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2000; 46 (RR-1):1-79

38 Carman WF, et al. Lancet 2000; 355:93-97

39 Potter J, et al. J Infect Dis 1997; 175:1-6

【英文原件请参阅 Chest, 2004; 125: 1033-1039】

表1 住院患者BAL标本中的病毒类型

 病毒类型 例数 (%)

(n=123)

CMV 52 (42)

HSV 38 (31)

呼吸道病毒 33 (27)

 流感病毒A 10 (30)

 PIV-3 5 (15)

 鼻病毒 5 (15)

 RSV A或B 4 (12)

 腺病毒 4 (12)

 流感病毒B 3 (9)

 PIV-1 2 (6)

图1 肺移植患者FEV1随时间的改变(共10 例,1例患者数据未能获得)

图2 单一感染或多重感染患者的生存率

(1)BAL标本中分离到除呼吸道病毒之外的细菌和(或) 真菌以及其他病毒的患者。