摘要: 肺炎克雷伯菌(
Klebsiella pneumoniae, KP)，是一种临床常见的革兰阴性杆菌，作为肠杆菌科细菌中重要的致病菌可引起社区及医院获得性感染，导致肺炎、肝脓肿、泌尿系统感染以及血流感染等多种感染性疾病。高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulent
Klebsiella pneumoniae, hvKP)是肺炎克雷伯菌的新型高毒力变种，其显著特征是高黏液表型。与经典肺炎克雷伯菌(classical
Klebsiella pneumoniae, cKP)相比，hvKP毒力更强，而非机会致病菌，多在健康人群中引起社区获得性感染。本文报道了一名老年免疫功能正常的女性患者，因咳嗽咳痰4天，气短伴发热2天入院，通过胸腔积液及血液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)送检宏基因组二代测序(metagenomics Next-Generation Sequencing, mNGS)鉴定出高毒力肺炎克雷伯菌感染，采用输注亚胺培南西司他丁、多粘菌素B控制感染的病例，进一步提高临床对该病的认识。
Abstract: Klebsiella pneumoniae (KP) is a common gram-negative bacillus. As an important pathogen of Enterobacteriaceae bacteria, it can cause community-acquired and hospital-acquired infections, leading to pneumonia, liver abscess, urinary tract infection, bloodstream infection and other infectious diseases. Hypervirulent Klebsiella pneumoniae (hvKP) is a new type of high virulence in Klebsiella pneumoniae variant, and its characteristic is a high slime phenotype. Compared to classical Klebsiella pneumoniae (cKP), hypervirulent Klebsiella pneumoniae (hvKP) exhibits stronger virulence and is not an opportunistic pathogen. Instead, it predominantly causes community-acquired infections in healthy populations. This article reports a case of an elderly female patient with normal immune function who was admitted to the hospital due to intermittent cough with expectoration for 4 days and shortness of breath accompanied by fever for 2 days. Metagenomics Next-Generation Sequencing (mNGS) of pleural effusion and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) identified infection with hypervirulent Klebsiella pneumoniae. The infection was controlled with intravenous infusions of imipenem/cilastatin and polymyxin B. This case aims to further enhance clinical awareness of this disease.
1. 前言
肺炎克雷伯杆菌是一种革兰氏阴性、包囊性、非运动性、兼性厌氧细菌[1]。高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulent Klebsiella pneumoniae, hvKP)是肺炎克雷伯菌的新型高毒力变种，hvKP于1986年在中国台湾首次报道，引起肺炎并发肝脓肿、脑膜炎和眼内炎[2]。20世纪80年代中期有学者发现肺克逐渐进化并形成了2个不同的克隆组，一个呈现多重耐药，甚至碳青霉烯耐药，即所谓经典肺克(classical Klebsiella pneumoniae, cKP)；而另一个呈现高毒力，即所谓hvKP [3]。其显著特征是高黏液表型。感染最常由高毒力血清型(K1或K2)引起，这些血清型具有产生转移性感染的能力。与cKP相比，hvKP毒力更强，而非机会致病菌，多在健康人群中引起社区获得性感染，这与hvKP在人体的定植有关[4] [5]，且其发展迅速，常引起全身多灶感染，包括肝脓肿、眼内炎、中枢神经系统感染、坏死性筋膜炎等，且感染后死亡率高，约为3%~42% [6] [7]。社区获得性肺炎中，厌氧菌已超过肺炎链球菌成为脓胸的主要致病菌，医院获得性肺炎患者金黄色葡萄球菌感染发生率较高[8]。肺炎克雷伯杆菌引起脓胸极为少见。本文报道1例肺炎克雷伯菌引起肺炎及脓胸的病例，以提高临床医师对该病的认识。
2. 病例资料
患者老年女性，既往高血压病史，规律口服尼群地平、氢氯噻嗪降压治疗，血压控制可。主因“咳嗽咳痰4天，气短伴发热2天”，由于当地抗感染治疗效果欠佳就诊于我院急诊。主要表现为受凉后咳嗽，以干咳为主，随后出现活动后气短、喘憋，咳痰，痰中带血丝，伴发热，体温最高达38.5℃，无畏寒、寒战，伴左下腹痛，恶心、呕吐数次，呈非喷射状，呕吐物为胃内容物。就诊于当地医院查肺部CT (图1)提示：肺部感染，给予抗感染治疗2天后效果欠佳，气短症状未见好转诊于我院急诊。查体：体温37.9℃，脉搏111次/min，呼吸38次/min，血压159/100 mmHg；查体不能合作，喘憋貌，浅表淋巴结未触及肿大；右肺呼吸音粗，左肺呼吸音低，两肺未闻及明干湿啰音。常规检查：血液分析：白细胞计数(WBC) 29.68 × 109/L、中性粒细胞计数(NEU) 27.54 × 109/L，淋巴细胞0.94 × 109/L，C反应蛋白：>370 mg/L。肝功能：天冬氨酸氨基转移酶42.1 U，乳酸脱氢酶258.0 U/L，肾功能：尿素17.52 mmol/L，肌酐174.1 umol/L，肾小球滤过率25.22 mL/min。CK-MB 26.0 U/L，肌红蛋白306 ng/L；心脏彩超：EF 64%，三尖瓣少量返流；胸片：左肺渗出性病变，左侧胸腔积液。给予患者无创呼吸机辅助呼吸，吸氧浓度100%，血氧饱和度维持在95%左右。2023-4-23以“呼吸困难待查”收入我科。
入院诊断：1) 重症肺炎；2) I型呼吸衰竭；3) 胸腔积液；4) 肾功能不全；入院后给予患者美罗培南0.5 g q12h抗感染治疗，氨溴索、羧甲司坦化痰等对症治疗。1天后联合左氧氟沙星0.5 g/日同时完善检查：血沉：95 mm/h；降钙素原：24.83 ng/mL，血气分析全项：pH：7.43；二氧化碳分压：29.40 mmHg；氧分压：85.53 mmHg，实际碳酸盐：19.00 mmol/L。痰细菌培养及鉴定：阴性。痰涂片：未见细菌及真菌。3-26调整美罗培南0.5 g q8h，经治疗后，患者临床体温似有下降，血炎症指标下降，肾功能有所恢复。04-27放置胸腔引流管，胸水送检，留胸水培养及药敏试验。胸腔积液涂片：未见真菌及细菌，未见抗酸杆菌。胸水分析：颜色：黄色；李凡他试验：阳性；有核细胞数：56,436 × 106/L；单核细胞数：5441 × 106/L，多核细胞数：50,968 × 106/L。体液生化：总蛋白：46.4 g/L；白蛋白(溴甲酚绿法)：27.7 g/L；腺苷脱氨酶：73.0 U/L；乳酸脱氢酶：5077.7 U/L。考虑脓胸。4-28复查胸腹部CT平扫 + 三维重建提示(图1)：左肺下叶及右肺中下叶炎症，左侧胸腔积液，邻近肺组织不张。左侧胸腔闭式引流术后。冠状动脉走行区钙化。降主动脉、腹主动脉走形迂曲。肺部感染较入院时加重。4-29胸水NGS结果回报：肺炎克雷伯菌(序列数RPTM62794，阳性参考范围 ≥ 8，定性结果：细菌阳性)、烟曲霉(序列数1，阳性参考范围 ≥ 8，定性结果：真菌疑似)，最终基因型证实其为高毒力菌株以及烟曲霉(疑似)感染，高度耐药基因：Shv-71，序列数7，酶所属种类：超广谱β内酰胺酶，耐药谱：水解头孢菌素、单环酰胺类及青霉素类等，对碳青霉烯类和头霉素类水解能力弱，克拉维酸、舒巴坦和他唑巴坦能抑制酶活性。高关注度毒力因子：iutA63、iroC50、iucC45、iucA42，作用机制：该基因与高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)高度相关。血NGS结果回报：肺炎克雷伯菌(序列数22，细菌阳性)及人单纯疱疹病毒感染(序列数17，细菌阳性)。痰培养(2次)：白色假丝酵母(cal)量++/白色念珠菌菌量少量，但患者完善真菌D试验正常，考虑真菌定植，给予患者制霉菌素片漱口。胸水细菌鉴定(2次)：肺炎克雷伯菌(拉丝试验阳性)，其在血琼脂平板上的菌落形态表现为大、粘稠、易融合成片的菌落，使用接种环竖直向上轻轻蘸起单个菌落，菌落拉丝长度 ≥ 5 mm。在麦康凯琼脂板上表现为隆起、大而黏液样、易融合的粉红色菌落，如图2。本患者胸水培养结果与胸水NGS结果相符，提示高毒力肺炎克雷伯杆菌感染。药敏试验提示对亚胺培南、多粘菌素B敏感，调整抗生素亚胺培南西司他丁钠0.5 g q6h，多B雾化抗感染治疗，并间断注射尿激酶防止黏连，经治疗后患者仍有发热，但体温较前降低。
经治疗后再次复查胸部CT提示左侧胸腔积液及炎症范围较前减少。间断复查胸水培养，19天后3次胸水培养结果阴性，复查炎症指标较前下降，患者无发热等不适，亚胺培南西司他丁、多粘菌素B足疗程，更换为头孢哌酮舒巴坦联合阿米卡星抗感染，经治疗后，右肺下叶炎症较前好转。复查血常规：白细胞计数(WBC)：7.86 × 109/L；中性粒细胞(NEUT#)：5.56 × 109/L；淋巴细胞(LYMPH#)：1.70 × 109/L；血沉：96 mm/h；降钙素原检测：<0.1 ng/mL；凝血五项：D二聚体定量(DDi)：6.31 mg/LFEU；血清淀粉样蛋白A：134.40 mg/L；C反应蛋白：57.23 mg/L；肝肾功能 + 离子五项：总蛋白：54.0 g/L；白蛋白：23.6 g/L；r-谷氨酰基转移酶：39.0 U/L；钾：3.2 mmol/L；钠：132 mmol/L；尿素：1.8 mmol/L；肌酐：47.1 μmol/L；肾小球滤过率：96.34 mL/min。感染指标均较前下降，肝肾功能较前好转，SAA、CRP、PCT经抗感染、胸腔闭式引流、腔内注射尿激酶、高流量吸氧等综合治疗后，患者咳嗽、咳痰较前好转，无气短，无发热、无咯血，左下腹无疼痛等不适，患者于5-22好转出院。6-2门诊复查，患者仍间断咳嗽、咳痰，但无发热。胸部CT提示左侧包裹性胸腔积液，较5-17减少。6-20门诊复查患者偶有咳嗽、咳痰，胸部CT提示炎症范围较前明显减少。患者住院期间胸部CT及门诊复查胸部CT对比如图3。
Figure 1. Re-examination of chest and abdominal CT scan + three-dimensional reconstruction on April 28, 2023
图1. 2023-4-28复查胸腹部CT平扫 + 三维重建
Figure 2. Pictures of pleural fluid cultures (blood AGAR, MacConkey AGAR) from the patient
图2. 患者胸水培养(血琼脂、麦康凯琼脂)图片
(a) (b)
(c) (d)
(a) 4-28 (左上)、5-11 (右上)及门诊复查6-2 (左下)、6-20 (右下)胸部CT上肺肺窗于同一层面对比图。(b) 4-28 (左上)、5-11 (右上)及门诊复查6-2 (左下)、6-20 (右下)胸部CT上肺纵膈窗于同一层面对比图。(c) 4-28 (左上)、5-11 (右上)及门诊复查6-2 (左下)、6-20 (右下)胸部CT下肺肺窗于同一层面对比图。(d) 4-28 (左上)、5-11 (右上)及门诊复查6-2 (左下)、6-20 (右下)胸部CT上肺纵膈窗于同一层面对比图。
Figure 3. Comparison of different layers of chest CT during hospitalization (2023-4-28, 2023-5-11) and outpatient reexamination (2023-6-2, 2023-6-20)
图3. 患者住院期间(2023-4-28、2023-5-11)及门诊复查(2023-6-2、2023-6-20)胸部CT不同层面对比图
3. 讨论
肺炎克雷伯杆菌感染是一种常见的革兰氏阴性菌，常引起宿主感染，cKP通常是一种机会性病原体，主要在医疗机构中引起感染，感染多发生在有合并症、免疫功能低下或存在屏障破坏(例如血管内装置、气管插管或手术伤口)的宿主中。而hvKP比cKP的毒性更强。hvKP通常感染社区中的健康人群，且感染在亚太地区更为常见[1] [5]。hvKP感染与其在人体鼻咽和胃肠道定植有关，进入血液循环或其他组织，进而引起感染[4] [5]。常引起肝脓肿及多个部位转移性扩散，且这些转移性扩散多为隐匿性感染，需要借助影像学检查来明确诊断。在中国台湾地区、韩国和美国对800多名肺炎克雷伯菌肝脓肿患者进行的一项大型汇编中，12%的患者有转移性疾病的证据[9]，最常见的转移部位包括眼、肺和中枢神经系统。有许多关于转移性眼内炎或葡萄膜炎、肺部感染(包括实质内疾病或脓胸)和中枢神经系统疾病(包括脑膜炎、脑脓肿和硬膜外脓肿)的患者的报道。
相对于cKP，hvKP感染能够引起任何年龄段的健康人群感染，以及感染患者的病情表现为多个感染部位或发展后续的转移性扩散，典型的临床综合征是在没有胆道疾病的情况下出现肝脓肿，即隐源性脓毒性肝脓肿，在此基础上进展为脓胸、眼内膜炎、脑膜炎等，此类脓胸考虑为肝脓肿穿孔引起的[4]。本病例中患者并不存在肝脓肿，而是由hvKP直接引起肺炎及迅速进展的脓胸，该患者入院表现以咳嗽、咳痰、喘憋、发热为主，缺乏特异性，左下腹疼痛也考虑与脓胸有关。脓胸是一种少见的远期并发症，其特征是脓液通过胸壁的软组织和皮肤剥离。脓液聚集破裂并与外部相通，形成胸膜腔和皮肤之间的瘘。脓胸通常由结核分枝杆菌和以色列放线菌引起，最常见的肺结核病病原体是葡萄球菌。其他微生物原因包括肺炎球菌、大肠杆菌、假单胞菌、克雷伯菌和厌氧菌[10]。脓胸常见于免疫功能低下的患者，如恶性肿瘤、糖尿病或结核，本文中患者为既往健康女性，因咳嗽、高热入院，完善相关检查后提示患者存在肺部感染，胸水NGS及胸水培养提示肺炎克雷伯菌感染，虽然痰培养中未见肺炎克雷伯杆菌，但结合胸部CT影像学结果，考虑hvKP也是患者肺部感染的致病菌，患者脓胸考虑为肺炎旁胸腔积液，这些积液被感染并进展为脓胸[5] [11]，这与hvKP的侵袭健康人群相符。我们在患者胸腔积液、血液NGS报告及胸腔积液细菌培养中均发现hvKP，考虑为定植在肠道或口腔中的hvKP入血引起血流感染，从而导致脓胸，DanielM.Musher报道过相关机制[11]。mNGS测序原理是将样本制备成文库，插入illumina测序芯片，边合成边读取，得到荧光信号后转化为碱基序列，再进行生信分析。实验流程包括样本准备、核酸提取、文库构建、上机测序、数据分析和报告生成。本患者胸水mNGS测得总序列数18877675 (100%)质量合格序列数18792997 (99.55%)，人源剔除后序列数678742 (3.60%)，去除重复后序列数659051 (3.49%)，可比对至微生物数据库序列数218120 (1.16%)，GC%42%，Q3095.933。血液mNGS测得总序列数21811703 (100%)质量合格序列数21701983 (99.50%)，人源剔除后序列数424555 (1.95%)，去除重复后序列数419659 (1.92%)，可比对至微生物数据库序列数4199 (0.02%)，GC%42%，Q3095.836。以上数据说明此次胸水及血液mNGS测序数据质量合格，结果可信。
但本患者由高毒力肺炎克雷伯菌引起肺部感染及脓胸，那么肺炎克雷伯菌高毒力的相关因素：1) 毒力相关因子荚膜相关基因rmpA2、rmpA；2) 荚膜类型最常见的高毒力肺炎克雷伯菌荚膜血清型为K1、K2、K5、K20、K54和K57 [4]，其中K1和K2约占高毒力肺炎克雷伯菌分离株的70% [12]；3) 气杆菌素(气杆菌素是高毒力肺炎克雷伯菌株产生的主要铁载体)，研究发现iucA是IUC操纵子中编码气杆菌素的基因之一，将IUCA中加入peg-344准确度可达98% [7]。通过细菌培养拉丝试验：实验室用拉丝试验来测定肺炎克雷伯杆菌的黏性来判定是否为hvKP，具体方法：使用接种环轻触琼脂平板上已过夜培养的新鲜菌落向外牵拉，若有黏液丝并且牵拉长度 > 5 mm即判为高黏表型阳[3]。或利用宏基因二代测序明确病毒株基因型。患者毒株的最终基因型为iutA、iroC、iucC、iucA，iucD、K1、iucB、iroD、iroN、iroB、rmpA2、rmpA，符合高毒力肺炎克雷伯菌，与患者胸水培养拉丝试验阳性相符。
本患者入院以肺部感染、脓胸为主要特征，hvKP导致脓胸起病急骤，进展迅速，但其导致脓胸的报道较少，本病例中患者高热、咳嗽、咳痰、喘憋貌，血象中白细胞计数高达29.68 × 109/L，CRP较高，给予高流量吸氧，经验性给予美罗培南抗感染[4]，病情控制后尽快完善胸水NGS，确诊hvKP感染后立刻进行药敏试验，给予碳青霉烯类、多肽类等抗生素，取得了较好疗效[4] [9]，尿激酶胸腔内注射冲洗提高脓胸留置引流患者的临床效果，降低患者体内胸腔积液，修复胸膜的厚度，减少并发症，降低患者体内炎性因子水[13] [14]，亚胺培南西司他丁、多粘菌素B足疗程后，患者病情较前明显好转，但治疗过程中体温反复波动，也提示高毒力肺炎克雷伯菌侵袭力较强，鉴于高毒力肺炎克雷伯菌的高毒力性及播散性特征，酌情给予患者氨基糖苷类(阿米卡星)、喹诺酮类(左氧氟沙星、环丙沙星)、β-内酰胺类抗生素。但目前越来越多的多重耐药hvKP菌株的出现，更加有效的药物开发非常必要，耐药菌株分为大致几种，碳青霉烯类抗生素耐药、β-内酰胺类耐药、多粘菌素耐药[15]，需依据患者药敏试验给予相应的抗生素治疗，也需减少抗生素滥用，减少耐药菌的产生。
肺炎克雷伯菌引起脓胸临床较少见且其表现通常是非特异性的，若患者始发症状较轻，病情进展迅速，且影像学存在磨玻璃影、胸膜处楔形浸润影及胸腔积液，多伴有转移性感染，需高度警惕是由肺炎克雷伯菌感染引起的侵袭综合征。一旦明确医生必须高度重视，选择敏感的抗生素，筛查患者是否有转移性感染的证据。近年来，高毒力肺炎克雷伯菌感染已成为全球关注的焦点问题，此类患者病情多危重，必须注重多学科联合诊疗，共同讨论制定合适的诊治方案，减少诊治时间，提高患者预后生存率，高毒力肺炎克雷伯菌引起的转移性感染在未来也需要继续探讨[16]。
声 明
该病例报道已获得病人的知情同意。
NOTES
*通讯作者。