妊娠期B族链球菌感染的研究进展

The Research Progress on Group B Streptococcal Infections during Pregnancy

摘要: B族链球菌(group B Streptococcus, GBS)是一种导致新生儿败血症和脑膜炎的重要致病菌。在世界范围内，GBS在孕妇体内广泛定植，可定植在孕妇的正常胃肠道和泌尿生殖系统中，并在某些条件下转变为感染状态，给围产期妇女及新生儿的健康产生巨大影响。所以早期诊断GBS感染，并在及时给予适当的干预，可降低新生儿的感染率。本文就妊娠期B族链球菌感染的发病机制、感染高危因素及患者的筛查和防治方面的研究进展进行阐述。

Abstract: Group B Streptococcus (GBS) is one of the important pathogenic bacteria which can cause neonatal sepsis and meningitis. Worldwide, Group B Streptococcus (GBS) is widely colonized in pregnant women, commonly residing in the normal gastrointestinal tract and the urogenital system. Under certain conditions, it can transition from colonization to an infectious state, posing significant health risks to both perinatal women and newborns. Therefore, early diagnosis of GBS infection and giving appropriate intervention in time can reduce the infection rate of newborns. This paper describes the pathogenesis of group B streptococcal infection, high-risk factors for infection, and strategies for screening and prevention and treatment of patients.

1. 引言

B族链球菌是定植在近1/3的健康无症状女性的正常胃肠道和泌尿生殖系统中的一种溶血性革兰阳性菌，它是妊娠期及新生儿常见的条件致病菌[1]-[3]。孕妇在妊娠期感染GBS，可能会导致一系列疾病，如早产、晚期流产、胎膜早破、死胎[4]、产后感染、败血症等[5]-[7]。GBS感染可导致新生儿发生脑膜炎、败血症等不良情况[8] [9]，严重者甚至可导致新生儿死亡[10]。如何在妊娠晚期早期诊断并对带菌者早期干预，减少不良妊娠结局的发生是目前探究的方向，本文就围产期中GBS感染的发病机制、感染高危因素及患者的筛查和防治等方面的研究进展进行阐述。

2. GBS感染的发病机制

GBS通过编码一系列侵袭因子及粘附因子促进阴道定植及上行感染。这些侵袭因子的功能主要与黏附、入侵、逃避免疫监测、适应环境及扩散和传播有关[11] [12]，其相关侵袭因子包括β-溶血素/细胞溶素、CAMP (christie-atkins-munchpetersen)因子、荚膜多糖及C5a肽酶。β-溶血素/细胞溶素及CAMP因子，均通过一定方式破坏宿主细胞膜，导致细胞溶解死亡[13] [14]，β-溶血素/细胞溶素中最重要的是β-溶血素/细胞溶素(β-hemolysin/cytolysin, β-H/C)，除破坏细胞膜外，还具有抵抗吞噬杀伤的作用，并通过促进宿主细胞释放细胞内组分和促炎细胞因子，引发炎症反应，加剧组织损伤[15] [16]。而荚膜多糖及C5a肽酶，则是通过干扰宿主免疫系统的应答和调节机制，帮助细菌逃避免疫清除，为GBS的生存和定植提供有利条件[17] [18]。有研究提出，GBS的黏附和侵袭作用主要是通过其表面黏附蛋白与宿主细胞及细胞外基质的相互作用完成的[19] [20]。相关研究表明[21]-[23]，介导GBS与宿主细胞相互作用的主要粘附素包括丝氨酸重复蛋白、层粘连蛋白结合蛋白、纤维蛋白原结合蛋白、菌毛、透明质酸酶、α C (alpha C)蛋白[24]及免疫原性细菌黏附蛋白，B族链球菌利用上述相关因子黏附至上皮细胞是其定植的关键步骤。研究发现，菌毛通过与宿主细胞表面的特异性受体结合，是启动细菌感染的第一步定植，而纤维蛋白原结合蛋白则能够通过与宿主纤维蛋白原的结合促进GBS的黏附和侵入；层粘连蛋白结合蛋白是通过调节菌体内金属稳态控制锌离子的流动，延长GBS在体内的存活时间，通过抵抗宿主中性粒细胞释放的钙保护蛋白，保护GBS免受钙保护蛋白的抗菌作用[22] [23]，其中透明质酸酶可以打破母胎屏障使GBS自阴道上行扩散至胎盘，引发胎儿早产或致命感染。BARON等[24]研究表明α C蛋白通过与上皮细胞表面的糖胺聚糖结合参与黏附、跨膜通道和易位，两者结合后通过Rho GTP 酶依赖性肌动蛋白重排机制使α C蛋白进入真核细胞胞质，从而促进GBS跨越上皮屏障实现侵袭性感染。这些粘附素促进细菌细胞和宿主之间的持久和亲密接触。有研究显示，与非溶血性GBS相比，溶血性GBS感染更容易造成母体感染、胎儿败血症等不良后果[25]。还有研究提出，透明质酸酶和GBS能够破坏子宫免疫反应，进而促进GBS上行感染及发生早产相关不良妊娠结局的发生[26]。

3. GBS感染高危因素

美国疾病控治中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)发布的《重新修订的B族链球菌感染全国共识指南(2010)》(Prevention of Perinatal Group B Streptococcal Disease Revised Guideliness from DCD 2010)指出，10%~30%的围产期妇女存在阴道或直肠、胃肠道的GBS定植。虽定植于机体内，但并不一定导致感染性疾病，且这种定植非连续性，多数并不长期定植于整个孕期[27]。常规情况下GBS与这些部位的优势正常菌群处于动态平衡状态，当动态平衡受到破坏，将可能会导致疾病的发生。有文献指出，孕妇GBS感染的独立危险因素有年龄 > 35岁[28]、流产史、生殖道感染[28]-[30]、妊娠期发生的糖尿病[31]、妊娠期高血压、孕期贫血、孕前体质量指数高[32]。相关研究认为，随孕妇年龄增加、妊娠期高血压孕妇可导致肝功异常及孕期贫血孕妇营养不良，机体免疫力及抵抗力均有所下降，抑制病原菌作用大大减弱，导致感染率升高[32]-[34]，有流产史的、生殖道感染，可导致其生殖道微环境平衡被破坏，使阴道黏膜的正常防御机制受到破坏，生殖道内环境微生态紊乱对感染的抵抗能力降低，从而增加GBS感染的风险[12] [35] [36]；生殖道感染中假丝酵母菌性阴道炎妊娠期发生率明显高于非孕期[37]，Pidwill等[38]报道，白假丝酵母菌感染是GBS定植的独立危险因素，GBS黏附素(Bsp多肽)和白假丝酵母菌的菌丝特异性黏附素Als3基因是与该协同作用有关的重要分子决定簇。Nguyen等[39]认为糖尿病的高血糖环境可影响阴道的免疫应答，导致黏附蛋白增多及生物膜形成，从而促进了GBS定植，但仍需进一步研究证实。随着孕妇体质量的增加，其体内激素水平发生变化，导致生殖道微生态改变，引起GBS感染的发生[32]，具体导致孕妇GBS定植率增加的生物学机制尚不清楚，可能与阴道pH异常或免疫炎症反应有关。

4. GBS的检测方法

由于GBS感染是导致妊娠期女性及新生儿不良结局的重要致病菌之一，多个欧洲国家制定的《产时 B族链球菌筛查和预防欧洲共识》及美国疾病预防控制中心发布的《围产期GBS感染筛查和预防指南》，均推荐采用GBS感染普遍筛查[27] [40]。我国中华医学会妇产科学分会和围产医学分会在2021年发布了《预防围产期B族链球菌病(中国)专家共识》(下文简称《专家共识》)，同样也建议对妊娠期孕妇常规开展GBS筛查[41]。国内外指南均建议GBS筛查采集时间为孕35~37周。进行GBS取样部位通常为阴道、直肠部位，ACOG 2020年发布的《预防新生儿早发型GBS感染指南》及我国发布的《专家共识》中均推荐使用同一拭子进行联合采样，以提高GBS的检出率[41]。有研究表明，阴道–肛周(或会阴)与阴道–直肠取样这三种采样方式检出率几乎一致，考虑到肛周(或会阴)采样明显减轻孕妇的不适，因此更推荐采用肛周(或会阴)采样[42]。

对于GBS筛查现存在多种检测方法，主要分为微生物学法、免疫学法、分子生物学法3大类。

4.1. 微生物学法

微生物学法检测是GBS检测的“金标准”，也是能对GBS进一步做药敏试验的方法的唯一一种[43]，其包括直接培养法、增菌培养法及显色培养法，其有较好敏感度和较强特异性，且价格便宜，但需要具有一定经验的专业人员才能完成，常规情况下需要24小时至48小时才出结果，同时还因取样、送检时间等因素而影响检出结果[44]。美国疾病控制中心认为：GBS假阳性结果虽可能导致抗生素过度使用，但GBS 假阴性则可间接导致围生期感染的发生，因此在鉴定GBS时，比起时间的紧迫程度，结果的准确性显得更加重要，因此，建议以细菌培养为基础，在围生期实施预防GBS感染母婴的广泛筛查方案[45]。

4.2. 免疫学法

该方法检测的是母婴体内GBS抗体或GBS 抗原。该方法包括乳胶凝集法及免疫层析法，该方法不受标本送检时间限制，操作简便、速度快、无需大型设备，但检出率较低，敏感性差，受到取样方式和带菌量等影响[44]，与增菌肉汤联合使用时可增加其阳性率[46]。

4.3. 分子生物法

此类方法是对GBS的分子水平进行鉴定，主要为核酸杂交技术、聚合酶链反应(polymerase chain reaction. PCR)及基因芯片技术。其常用方法为荧光原位杂交法、斑点印迹法、实时荧光定量PCR (realtime PCR, RT-PCR)法、微滴数字PCR检测方法[47] [48]，其特点为快速、准确、实时，适用于产程中无高危因素孕妇GBS定植情况不明的筛查，但是需要专门的实验室，检测人员专业性高，成本昂贵。近年来提出一些新的GBS检测方法包括环介导等温扩增[49] [50]及重组酶聚合酶扩增法[50]，其设备依赖程度较低，重组酶聚合酶扩增法基因扩增速度快，环介导等温扩增总耗时相对较短，且具有可视性，两种方法均具有简单、高效的特点，适用于孕妇GBS定植筛查，相较于传统PCR技术与环介导等温扩增及重组酶聚合酶扩增法更加快速、方便。

有文献指出[51] [52]，直接细菌培养法虽是“金标准”，但其阳性检出率低，存在漏诊的情况。近年来，国内医院开始采用选择性肉汤培养基进行细菌培养，许多研究表明，增菌后的细菌培养提高了其阳性检出率[53]-[55]，其虽耗时，但准确率高，漏诊及误诊率低，建议经济发达的地区和大医院作为常规筛查项目。此外有研究表明[56]-[58]，PCR法及质谱快速鉴定法灵敏度及准确率较高、检测速度快，可用于 GBS的快速筛查，特别是对那些未能按时产检的孕妇进行实时检测，以了解孕妇带菌情况；胶体金免疫层析法可适用于门诊大规模初步筛查以及经济欠发达地区和小型医疗机构或基层医院常规筛查。关于妊娠期GBS检测方法现已从传统微生物学检测方法渐渐转变为分子生物学、免疫学检测。检测方法的相关研究虽现已取得了些许成绩，但都还是存在不足之处，在未来仍需要继续研究更快速、准确且适用于大规模筛査的检测方法。在实际应用中应根据具体需求来选择合适的GBS检测方法。

5. GBS感染的防治手段

5.1. GBS治疗

经产检确诊感染GBS后，开展知识宣传教育，并及时加强妊娠晚期泌尿生殖道GBS定植的筛查和管理，母婴合并症的发生得到有效的降低[59]。有多项研究表明，充分的产前预防性应用抗生素可以减少新生儿GBS定植和感染[60] [61]，进而减少新生儿发热、肺炎和脑膜炎的发生。围生期GBS感染的治疗首选青霉素。一项系统综述表明，大多数国家推荐使用静脉注射青霉素类抗生素，而在青霉素过敏的情况下，可以使用克林霉素。此外，有6个国家的推荐意见是采用头孢类药物，而不是青霉素类药物。有些国家担心青霉素过敏患者可能存在克林霉素耐药，建议增加万古霉素的使用[62]。ACOG在《2020版指南》中推荐静脉注射青霉素或氨苄青霉素作为预防的首选治疗方案。但由于青霉素可能引起的严重过敏反应，通常将喹诺酮类、氨基糖苷类抗菌药物、大环内酯类和林可霉素类作为二线药物应用于临床[63] [64]。在最近的一项试验性研究中，使用靶向益生菌唾液乳杆菌的妊娠期妇女，可以有效降低GBS阳性率[65]。另外，噬菌体治疗是一种有效的妊娠期GBS感染的治疗方法，在降低GBS感染率方面也被证实有显著的益处[66]。

5.2. GBS疫苗

已有多项研究指出，大规模的预防性药物可能会导致耐药性菌株增多，且仅对早发型感染有一定预防效果，对预防晚期发型感染的作用不大[67]。寻求其他预防策略迫在眉睫，目前最好的办法是疫苗[68]。

5.2.1. 荚膜多糖疫苗

荚膜多糖疫苗是诞生于20世纪80年代为GBS的第1代疫苗，有研究表明，III型GBS荚膜多糖可作为抗原使得小鼠产生特异性荚膜多糖抗体，从而保护小鼠防御致死性GBS感染[69]。目前，荚膜多糖疫苗的Ⅰ、Ⅱ期临床试验已初步确认其安全性和有效性[70]，但由于荚膜多糖的化学成分本质上属于多糖，导致其免疫原性和免疫反应性普遍较低，且产生的免疫球蛋白大多为免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig) M型，不具有免疫记忆功能，由于母体产生的抗体大多不能通过胎盘，因此对出生后的新生婴儿并无显著的保护作用，只能给胎儿提供短暂的保护。另外，不同血清型的荚膜多糖具有显著的结构差异，且无交叉防护效果，因此单价疫苗提供的免疫防护范围较为有限。导致目前临床上尚未使用CPS疫苗[71]。

5.2.2. 荚膜多糖结合疫苗

荚膜多糖结合疫苗是通过适当修饰进而提高其免疫原性和免疫反应性的疫苗。以单脱氧核糖核苷酸为佐剂或使用蛋白载体，将GBS的荚膜多糖与免疫原性蛋白通过化学偶联的方式结合，使其免疫原性增强，诱导B细胞产生IgG，同时产生T细胞和B细胞记忆[70]。目前已在非孕妇和孕妇中开展了血清型Ia、Ib、II、III和V的GBS单价、二价和三价疫苗的研究，该系列疫苗的安全性和有效性已在I、II期临床试验中得到证明[72] [73]。Absalon等[74]经I、II期临床试验证明，新型6价(Ia、Ib、II、III、IV、V)GBS结合疫苗(GBS6)对健康及未怀孕成人具有有效性及安全性。同时，也有研究发现，GBS6在孕妇中引发了针对B组链球菌的抗荚膜多糖抗体，这种抗荚膜多糖抗体可降低侵袭性B组链球菌疾病风险水平转移给婴儿[75]，对GBS CPS的保护相关性和免疫生物学进行了几十年的研究，随着GBS6的发展，第一种GBS结合疫苗的前景已经出现。但通过需要进行疗效研究的途径获得GBS6的许可将是复杂的，仍可能需要许多年才能完成。

5.2.3. 蛋白疫苗

荚膜多糖疫苗只是提供特定血清型的保护，特异性高局限性大，而蛋白疫苗则是荚膜多糖各血清型共有蛋白制成，保护范围更广，同时也可防止因荚膜多糖疫苗引起的血清型替代或转换问题[76]。有研究指出，在侵袭性GBS病婴儿中，血清RibN和Alp1N IgG GMC水平明显低于在GBS中表达同型蛋白的妇女所生的对照组，支持对Alp家族蛋白作为侵袭性GBS病的候选疫苗[77]。目前比较广泛的研究是将GBS表面的Alpha C (α C)与Rib蛋白的N端融合制成蛋白疫苗(GBS-NN)。GBS-NN疫苗的I期临床试验结果于2021年由Fischer等人发布[78]，该研究证实了该疫苗在健康女性中的安全性和免疫原性。同时也说明了基于GBSα-样蛋白家族的N-末端结构域的母体疫苗的进一步开发是有保证的。在第一期临床试验的基础上，2022年Pawlowski等人[79]证实了含有α C-N和RIB-N的疫苗的有效性，它能促使被试者对同型α C-N和异型α-样蛋白(ALP1~3)产生强而持久的IgG和IgA。由GBS-NN疫苗免疫所产生的IgG主要为lgG1，是妊娠后期通过胎盘传给胎儿的抗体有效亚型。

6. 小结

GBS感染给母婴带来严重的健康隐患，在围产期早期发现并预防GBS感染十分重要。若及时予以预防性抗生素干预，可明显降低母婴不良妊娠结局的发生。但随着使用抗菌药物逐渐增多，耐药性问题越来越严重，在围产期孕妇和新生儿中，应用GBS疫苗有望成为预防GBS感染的一项重要措施。GBS相关疫苗已取得显著进展，但目前还没有完全验证疫苗的免疫效果，也缺乏疫苗预防与目前实施的围生期抗菌药物预防的随机双盲试验。GBS相关疫苗未来仍有待进一步研究，相信可在将来制备出安全及有效的疫苗。也期待有更科学有效的措施来预防和治疗围产期孕妇和婴幼儿的GBS感染。

NOTES

^*通讯作者。