近来,硬膜外注射醋酸甲泼尼龙导致嘴突脐孢种真菌(Exserohilum rostratum)脑膜炎爆发的事件,重新燃起了人们对中枢神经系统(central nervous system,CNS)真菌感染的关注。尽管罕见,但这种感染难以治疗。
本期综述将回顾CNS多种真菌感染(包括曲霉菌、镰刀菌、赛多孢子菌属、毛霉菌目和暗色丝孢菌目)的流行病学、临床特征和治疗;这些病原菌的感染有各自流行病学、临床表现、微生物学特征和治疗方法,每位临床医师都应有所了解。
共同特征
真菌存在于泥土、水和腐败的植物中,有隔膜、角状的分枝状菌丝;但毛霉目的菌丝呈带状分枝、无隔膜或少隔膜(图1)。真菌通常经呼吸道进入人体内,后经血源播散至CNS。但免疫功能正常的人也可因手术、创伤、静脉吸毒或污染的医疗用品等原因,真菌(包括皮炎外瓶霉(Exophiala dermatitidis)和嘴突凸脐蠕孢(E.rostratum))可以直接感染CNS或脊髓组织。
真菌也可从邻近组织(窦状结构、乳突或眼眶)播散至CNS。筛窦的感染可经导静脉引起海绵窦血栓形成;筛窦的菌丝可经筛骨纸板进入眶周,威胁眼球、眼外肌和眼后结构(包括视神经)。
真菌 | 菌种分类和常见特征 | 常见宿主 | 常见症状和体征 | 诊断检查 | 神经影像 |
曲霉菌 (aspergillus fumigatus) Calcofluor氢氧化钾荧光 染色:脑组织活检涂片可见薄而有隔膜的菌丝
| 中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植 | 局灶性缺损 | 血清、支气管肺泡灌洗液或脑脊液中半乳甘露聚糖(+), 血清或脑脊液中1,3-β-d葡聚糖(+), PCR阳性。 | 脑梗塞,脑实质出血,感染性动脉瘤,脑脓肿 | |
毛霉菌 (Mucor circinelloides) LPCB:菌丝带状分枝、无隔。箭头处可见两个大而圆的孢子囊,内含孢子。无假根。 | 糖尿病,中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植,铁超载 | 窦-眶毛霉菌病,颅神经麻痹,海绵窦感染,局灶性缺损 | PCR阳性
| 脑梗塞,脑实质出血,感染性动脉瘤,海绵窦血栓形成 | |
尖端赛多孢子菌 (Scedosporium apiospermum) 霉菌抑制琼脂平板示暗色、老鼠灰的菌群 | 溺水,创伤,中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植 | 局灶性缺损 | 血清或脑脊液中1,3-β-d葡聚糖(+),PCR阳性 | 脑梗塞和脑脓肿 | |
多育赛多孢子菌(Scedosporium prolificans) LPCB:菌丝有隔膜,产孢细胞基底肿胀(箭头),颈部延长。分生孢子在产孢细胞顶部形成簇状。 | 创伤,中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植 | 局灶性缺损 | 血培养(+),血清或脑脊液中1,3-β-d葡聚糖(+),PCR阳性 | 脑梗塞和脑脓肿 | |
镰刀菌属 (Fusarium species) 沙氏葡萄糖琼脂示桔黄色菌群 | 中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植 | 局灶性缺损,皮肤结节状病灶,双侧眼内炎 | 血培养(+),血清、支气管肺泡灌洗液或脑脊液中半乳甘露聚糖(+), 血清1,3-β-d葡聚糖(+),PCR阳性 | 脑梗塞,脑实质出血,感染性动脉瘤, | |
暗色丝孢菌 | |||||
斑替枝孢霉 (Cladophialophora bantiana) LPCB:分生孢子呈长链波浪状、平滑、卵圆形(箭头)。分生孢子和菌丝为棕色。 | 免疫正常的宿主,创伤 | 局灶性缺损 | 尚无 | 孤立性囊性肿块,与脑内肿瘤相似;脑脓肿,有卫星灶 | |
奔马赭霉 (Ochroconis gallopava) LPCB:分生孢子梗(细箭头)从有隔菌丝上延伸出来。二细胞型、卵圆状的分生孢子(宽箭头)以丝状附着在分生孢子梗上。 | 中性粒细胞减少症,实体器官或造血干细胞移植 | 局灶性缺损 | 尚无 | 脑梗塞,脑实质出血,脑脓肿 | |
嘴突脐孢 (Exerohilum rostratum) LPCB:暗色菌丝上延伸出棕色、有隔膜的分生孢子。分生孢子的两端,隔膜上有暗色的条纹。 | 免疫正常的宿主,醋酸甲泼尼龙注射史 | 局灶性缺损,脑膜炎,蛛网膜炎 | 1,3-β-d葡聚糖(+); PCR阳性。
| 脑梗塞,感染性动脉瘤,脑脓肿,硬膜外脓肿,蛛网膜炎 |
图1. CNS真菌感染的特征比较。脑脊液的PCR检测仍属研究性实验,尚未被美国食品药品管理局批准。图中只列了是最常见的宿主信息,但不能排除其他宿主的可能性。LPCB (lactophenol cotton blue stain)指乳酚棉兰染色。
来自肺部的真菌通过血源性播散引起神经功能障碍,常见于免疫功能低下的患者(图2)。受感染脑组织的组织病理学检查显示,大小血管内的血栓、出血性梗死、凝固性坏死、血管炎、肉芽肿处均可见菌丝。血源性播散的真菌也易于引起感染性动脉瘤(mycotic aneurysm)。如果缺乏有效的管理, CNS真菌感染的预后很差;免疫功能低下的患者尤其如此,此类患者可能表现出孤立的脑脓肿,类似CNS的肿瘤。
图2. CNS真菌感染的特征性发现
患者1为7岁女童,新近被诊断为高危型急性前B 淋巴细胞白血病,表现出中性粒细胞减少和咳嗽、左上肢瘫痪、左侧同向性偏盲。胸部CT(图A)示右肺下叶结节状密度影。头颅MRI(图B)示多个皮质和皮质下梗塞灶,周围水肿引起占位效应;立体定位脑活检的标本经培养后,曲霉菌阳性。
患者2为24岁急性骨髓性白血病女性,发热、中性粒细胞减少、意识状态急剧恶化。胸部CT(图C)示结节性肺炎;头颅MRI(图D)示多发性双侧梗塞,病灶最大者位于左顶-枕区。脑活检(图E,Gomori六胺银染色)示无数尖枝状有隔膜的菌丝。由于患者接受抗真菌治疗后才获取了活检标本,因此培养后未见病菌生长。组织学上可能的病菌包括曲霉菌、镰刀菌、赛多孢子菌和其它玻璃质透明真菌。免疫组织化学和分子诊断(如PCR和原位杂交)技术可进一步确诊病原菌。
CNS真菌感染的管理有四个要素:早期诊断、抗菌化疗、神经外科评价和干预、以及对免疫损害的管理。图1 总结了CNS真菌感染的流行病学、临床表现、实验室和影像学特征。早期诊断可保证治疗及时,预防神经系统后遗症。CT和MRI对于发现感染和监控治疗过程相当重要。对于肺或窦状结构真菌感染有风险或已感染的患者来说,一旦出现任何神经系统体征或症状,均应进行神经影像学评估。患者颅内病灶如提示为真菌性脓肿或肉芽肿,则应进行立体定位活检。
CNS真菌感染有两个不同的表现形式。如病菌来自鼻旁窦、眼或中耳,则会引起单个或多个脓肿,病灶常出现在额叶或颞叶。如病菌来自血源性播散,则会导致大脑灰质和白质交界处、壳核-纹状体动脉分布区的单个或多个小脓肿。可能有感染性动脉瘤的形成和破裂,这是引起出血性脑卒中、蛛网膜下出血和积脓的危险因素。
早期诊断
检测脑脊液中半乳甘露聚糖抗原和1,3-β-d葡聚糖有助于诊断CNS的曲霉菌和珠镰孢菌感染。然而,半乳甘露聚糖抗原和1,3-β-d葡聚糖也存在于镰刀菌中,因此脑脊液中如半乳甘露聚糖抗原和1,3-β-d葡聚糖,并不能确诊为曲霉菌感染。此外,1,3-β-d葡聚糖亦可存在于赛多孢菌属和嘴突脐孢种真菌中。多聚酶链反应(PCR)可特异性检测曲霉菌,但尚无相关标准。