奈格莱氏菌感染与原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)
更新:2019年5月22日
作者:Subhash Chandra Parija, MD, MBBS, PhD, DSc, FRCPath;主编:Michael Stuart Bronze，医学博士
福氏耐格列氏菌是一种自由生活的阿米巴原虫，是原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)的病原，这是一种急性、暴发性和快速致命的中枢神经系统感染。福氏杆菌是以澳大利亚病理学家马尔科姆·福勒(Malcolm Fowler)的名字命名的，他首先从一名患有PAM.[1]的患者身上分离出这种细菌PAM在接触受污染的水源数天后发生，通常在入院后1-2周内导致死亡。很少有人能在感染后存活下来，部分原因是发病迅速，部分原因是诊断延迟。文献报道福氏N菌PAM仅有10例左右存活。[2]
布尔创造了“原发性阿米巴脑膜脑炎”一词，以区别于由肠溶组织阿米巴引起的继发性脑膜脑炎。
Naegleria属变形虫鞭毛虫，普遍存在于土壤和淡水或微咸水中(湖泊、河流、池塘)。一般来说，它们对干旱和极端pH值等环境条件很敏感，不能在海水中生存。在人类中，它们存在于喉咙和鼻腔中。fowleri是耐热的，能够在高达45.8°C的温度下生存，使该物种预先适应哺乳动物的体温。因此，通常使用45°C的孵育温度从水样中分离福氏N虫，同时抑制样品中其他变形虫的生长。
尽管根据测序数据已经确认了30种奈格莱氏菌，但福氏N菌是在阿米巴脑膜脑炎病例中分离出的唯一一种。已发现其他耐格莱氏菌(澳大利亚耐格莱氏菌、意大利耐格莱氏菌、菲律宾耐格莱氏菌)在PAM小鼠模型中具有致病性，但在任何人类感染病例中尚未发现由于福氏N菌在高温下生长最好，因此已从温暖的水体中分离出来，包括人造湖泊和池塘、温泉以及受热污染的溪流和河流。它以水体中的细菌为生。福氏氮虫在海水等咸水源中找不到在美国，大多数福氏杆菌感染发生在夏季
福氏N的生命周期
福氏线虫的生命周期包括3个阶段:滋养体、临时鞭毛阶段(阿米波-鞭毛)和囊。
滋养体是阿米巴的营养或摄食阶段，是感染形式。在人类中，这种形式存在于脑脊液或组织中。它的直径为10-20微米，具有颗粒状细胞质和明显的外质。滋养体的特征是一个大的中央核核体，周围有光晕。滋养体在一个广泛的圆形，无颗粒的投影的帮助下活跃运动，称为叶瓣，起源于表面。该突起有助于摄取细菌、酵母细胞和细胞碎片，并可作为附着的细胞器。在组织中，滋养体摄取红细胞和白细胞，导致组织破坏，这一阶段是阿米巴原虫通过二元裂变繁殖的唯一阶段。
鞭毛虫期，也称为阿米巴-鞭毛虫期，是阿米巴的一种临时形式，在培养中既不进食也不分裂。当滋养体的形成暴露在离子浓度的变化中，如在蒸馏水中，变形虫就发展到变形虫-鞭毛阶段。在变形虫-鞭毛阶段，寄生虫呈梨形，在较宽的末端有鞭毛器官。鞭毛装置由2根末端鞭毛、2个基部、微管和一个单条纹小根或根质体组成。在鞭毛阶段，寄生虫可能表现出快速向前运动或缓慢旋转的圆形运动。它在24小时内恢复到滋养体阶段。
囊性阶段代表了寄生虫的抗性形式，提供了免受干燥和食物短缺的保护。囊肿为圆形，直径为7-10 μ m，并被光滑的1- μ m双层壁包围。囊肿由单个核、收缩空泡和食物空泡组成。在染色制剂中，只有液泡可以显示为细颗粒，而不是细胞核。在临床标本中通常没有囊肿，因为感染是如此迅速和致命，患者通常在滋养体形成囊前死亡
人类在被寄生虫污染的温水中游泳或潜水时发生福氏杆菌感染。寄生虫通过穿透嗅觉粘膜侵入宿主。从未报道过人传人。在感染的初始阶段，宿主反应是由粘液的分泌引起的，粘液可以捕获滋养体。尽管有这种反应，一些滋养体能够到达、粘附并穿透上皮细胞。
它分泌一种37-kda蛋白，具有粘液溶解活性，降解鼻粘膜表面的粘液，从而促进有机体的入侵基因nfa1已从自由生活的致病性阿米巴中分离出来。蛋白质Nfa1，具有细胞溶解功能，位于伪足，特别是在食物杯。N fowleri滋养体是神经营养的它们进入鼻腔，侵入嗅黏膜和嗅球，穿透粘膜下神经丛，侵入筛板，到达蛛网膜下腔。脑脊液中的葡萄糖和蛋白质支持变形虫的生长和繁殖。脑脊液和大脑中的高含氧量也促进了变形虫的生长。
滋养体通过Luschka和Magendie孔进入脑室系统，到达脉络膜丛。然后破坏第三、第四和侧脑室的室管膜层，产生急性室管膜炎。它们通过被称为原丝分裂的过程进行繁殖，在此过程中存在完整的核膜(在电子显微镜下可见)。在人类的病理病变中只发现滋养体。
大多数PAM患者都有在淡水中游泳或潜水的历史。在干旱气候条件下，一些PAM病例可归因于吸入囊肿。滋养体或包囊，由神经上皮的支持细胞吞噬后，穿过鼻黏膜，沿嗅觉神经上升。随后，它们穿过筛板侵入脑组织，导致化脓性脑膜炎和脑炎。
福氏N菌感染过程剧烈而迅速，PAM患者通常在短时间内(5-10 d)死亡，因此，在疾病期间血清中不会产生可检测的特异性抗体。细胞介导免疫(CMI)在抵抗福氏N菌感染中的作用尚不完全清楚。
美国
虽然从无症状个体的鼻腔中分离出福氏N菌已被报道，但PAM本身在美国很少见。从1962年到2016年，美国报告了143例病例几乎所有这些都发生在南部各州，其中大部分来自德克萨斯州和佛罗里达州最近，明尼苏达州、堪萨斯州和弗吉尼亚州等南部以外的州几乎没有报告病例。因此，美国PAM的流行病学趋势可能发生变化。[8]在美国，平均每年发生0-8例人类感染
尽管大多数福氏N菌感染是通过在受感染的淡水中游泳而感染的，但最近的报告表明，使用“洗鼻壶”进行鼻腔冲洗也可易患PAM。2011年，路易斯安那州有2名成年人死于PAM。两名患者最近几周均无游泳史。据报道，他们唯一接触到水的是定期使用洗鼻壶冲洗鼻窦。从这两名患者家中采集的自来水样本中鉴定出福氏奈尔氏菌
2007年夏天，在弗吉尼亚州安娜湖(一个用于冷却核电站反应堆和娱乐活动的湖)的16个地点进行的一项调查中，通过嵌套聚合酶链式反应(PCR)检测，发现9个地点的福氏氮虫呈阳性。然而，在任何地点，阿米巴的总数量(包括N fowleri)从未超过12/50毫升湖水。福氏N菌的存在与水的电导率、溶解氧、温度或pH值无关。到目前为止，还没有来自这个热富集湖泊的PAM病例报告
在美国中北部的生活水源[11]和温暖的地下含水层中已经发现了耐格氏菌然而，饮用被奈格莱氏菌污染的水不会感染PAM。只有当受污染的水进入鼻子时，才会发生感染从2007年到2016年，10多年来，美国共报告了40例病例，其中2016年有一例涉及16岁男孩。[1]
国际
据估计，感染风险为每260万次福氏N暴露1例。直到2008年，全世界至少报告了440例由福氏N菌引起的PAM，其中一些广为人知的疫情与单一来源有关大多数病例发生在温暖的夏季，在淡水池或湖泊游泳的人身上。
世界范围内大多数病例都发生在美国。捷克共和国、澳大利亚、墨西哥、新西兰、尼日利亚、英国和印度也报告了福氏氮虫感染病例。到目前为止，印度各地已经报告了20多例病例。[5,13,14]最近，印度报道了一名25天大的新生儿，是PAM最年轻的幸存者。[2]
2011年，Shakoor等人报告了巴基斯坦的13例PAM病例;2015年，信德省报告了12例PAM死亡病例
越南报告了一例PAM病例，患者因潜水淡水珍珠而感染
马来西亚的游泳池、台湾的娱乐用水[18]、土耳其城市的天然水源[19]中也分离出内格氏菌。[20]在韩国，已报告从污水、水瓶、淡水鱼和临床分离物如角膜刮痕中分离出耐格氏菌2017年赞比亚报告了第一例PAM病例
死亡率和发病率
PAM的死亡率超过95%，在4-6天内死亡。1962-2016年美国报道的143例PAM病例中，只有4例存活，1978年1例，2013年2例，2016年1例。[1]除了墨西哥和印度，其他国家很少有PAM幸存者的报道。到2005年为止，全世界只有8名幸存者被报道。2008年、2012年和2013年，印度又报道了三名幸存者。[2,23,24,25]在极少数存活的病例中，PAM很早就被发现，可以早期进行积极治疗。在一名幸存者身上，福氏N菌株被发现比从其他致命病例中恢复的菌株毒性低大多数幸存者都有一些残留的身体或认知障碍。最近的一名幸存者是一名来自印度的8个月大的男婴，他接受了积极的治疗，避免了任何神经缺陷
PAM没有种族偏好。
PAM的男女比例为3:1。虽然PAM没有自然的性偏好，但男性的优势被认为是由于行为因素导致的更大的暴露风险的次要原因。
据报道，大多数PAM病例发生在儿童和年轻人中，这可能是因为由于行为因素，这些人群的暴露风险更大。此外，儿童和年轻人体内多孔的筛板被认为使这些人患疾病的风险更高。
大多数PAM病例与暴露于新鲜、温暖的水的历史有关。PAM患者通常在出现脑膜刺激症状前2-6天在池塘或湖泊中洗澡。
最近有淡水湖、池塘和水池游泳史的儿童和年轻人应增加怀疑指数。个别病例在饮用自来水和热水后出现PAM。
在夏季淡水资源温暖的几个月里，PAM病例的聚集已被记录在案尽管许多人在游泳时接触到变形虫，但目前尚不清楚为什么某些人会受到影响，而大多数人不会。试图找出游憩湖泊中自由生活的fowleri的浓度，并确定感染风险的标准截止浓度然而，到目前为止还没有这样的标准。
PAM预后很差，死亡率超过95%
大多数原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)病例都有接触新鲜温水的病史。PAM患者通常在出现脑膜刺激症状前2-6天在池塘或湖泊中洗澡。
最近有淡水湖、池塘和水池游泳史的儿童和年轻人应增加怀疑指数。个别病例在饮用自来水和热水后出现PAM。
在淡水资源温暖的夏季几个月里，PAM病例的聚集已被记录在案。炎热夏季的高温有利于N fowleri的生长。
PAM的体征与细菌性脑膜炎相似，如下所示:
PAM是由感染阿米巴原虫引起的。2009年，另一种自由生活的变形虫Paravahlkampfia francinae被报道引起PAM.[29]
PAM通常是致命的。死亡是由于肺水肿或心肺骤停在第一个症状出现的一周内。已经康复的患者可能会出现持续性癫痫发作。
原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)的诊断总是寄生的，并基于脑脊液或脑活检样本中福氏N滋养体的检测和鉴定。
脑脊液是证明变形虫的标本。脑组织活检也可用于抗原的检测
脑脊液在150xg下离心5分钟。吸出上清液，沉淀物悬浮在剩余液体中。将一滴沉积物悬浮液保存在载玻片上，并安装在盖玻片上，用复合光学显微镜使用10X和40X物镜进行检查。标本最好用相衬显微镜检查。这可能显示滋养体有裂片延伸和收缩。
变形虫是根据它们主动的方向运动来检测的。密切观察很重要，因为PAM可以根据滋养体的观察进行诊断;然而，在报道的病例中，这些与白细胞相混淆。脑脊液样品中未发现囊肿期和鞭毛期;如果脑脊液中同时发现囊肿和滋养体，则高度提示棘阿米巴感染，排除耐格莱菌PAM。
将几滴脑脊液与1毫升蒸馏水混合，1小时后检查fowleri典型的鞭毛形式。fowleri的滋养体尺寸在10 ~ 25 μm左右，具有典型的limacine/喷发变形体运动，说明鞭裂试验结果为阳性
脑脊液革兰氏染色结果通常为阴性。红细胞存在。脑脊液用赖特-吉姆萨染色法或改良三色染色法染色可显示有大核体的滋养体和可收缩的液泡脑脊液涂片的直接荧光抗体染色有助于证明脑脊液中的福氏奈姆菌。
如Chang et al和Nerad et al等人提出的，Naegleria可以很容易地在无营养琼脂或含有低浓度营养物质的琼脂培养基(如蛋白胨0.05%，酵母提取物0.05%，葡萄糖0.1%)上，在活菌或死菌存在的情况下，或在确定的无菌培养基上培养。培养板可在42℃下孵育，仅有利于嗜热变形虫的生长，而杀死其他自由生活的变形虫。[1]选择无营养/低营养琼脂以防止细菌过度生长一般来说，选择的细菌包括肺炎克雷伯菌的非黏液菌株、肠杆菌(产气肠杆菌和阴沟肠杆菌)和大肠杆菌。几天后，用显微镜检查板;纳格莱氏囊是通过迁徙的变形虫在细菌的草坪上留下的痕迹来识别的。各种分子方法可用于最终确认种的身份。
2017年，据报道，一种由Page 's阿米巴盐水改良的液体囊化培养基可用于获得纯福氏N菌囊肿。[33]
血清学检测在急性PAM的诊断中没有作用，因为从发病到死亡几乎没有时间来产生抗体反应。在一名幸存者中，可检测到的抗体持续了4年多。
在一些研究地点可以使用多种引物进行PCR。菌株的分子特征在追踪感染源和识别特定地区游泳者或沐浴者的潜在风险方面也很有用。一种物种特异性DNA探针可用于鉴定环境样品中的福氏氮虫，随后通过全细胞DNA限制性片段长度多态性(RFLP)分析进行确认。采用流行病学分型方法，对临床分离株进行5.8S rRNA基因和内部转录间隔区(ITS)分析。在美国进行的一项研究中，使用Mp2C15探针在嵌套PCR检测格式中开发了一种快速、敏感和特异性的福氏N菌检测方法巢式PCR检测方法也应用于检测生活水源中寄生虫的存在
近年来，流式细胞术已用于福氏N菌感染的诊断Flores等利用流式细胞术和单克隆抗体鉴别福氏耐格里亚与棘阿米巴
近年来，利用荧光标记杂交探针，建立了一种实时荧光定量PCR检测福氏N菌Mp2Cl5基因序列的方法。在他们的研究中，反应检测限为1份Mp2Cl5 DNA序列
Visvesvara报道了一种多重实时PCR技术的发展，该技术可以同时在单个标本中寻找耐格里亚、棘阿米巴和巴拉穆西亚物种，从而缩短了诊断时间。这尤其有用，因为感染3种变形虫中的任何一种都可能具有彼此难以区分的临床表现类似地，Qvarnstrom等人描述了一种基于taqman的多重实时PCR，该PCR以18S rRNA基因为靶点，用于检测N fowleri，棘阿米巴物种和Balamuthia mandrillaris.[40]
免疫荧光法和免疫过氧化物酶法在脑活检样本的组织学切片上显示福氏N滋养体都是有用的
头部CT扫描无特异性，显示蛛网膜下腔消失，弥漫性灰色物质增强。
CSF研究表明:
脑脊液血脓或血性，表现为非特异性多形核(PMN)中性粒细胞为主的中性粒细胞
开启压力增大
中性粒细胞脑脊液细胞增多
红细胞计数升高或明显的脑脊液出血
脑脊液葡萄糖水平正常到低
蛋白质水平升高
腰椎穿刺:脑脊液湿垫检查是PAM的主要诊断工具。
福氏奈姆菌感染主要在脑底、脑干和小脑产生损害。嗅黏膜和嗅球是最常见的受累部位。病变包括急性坏死性脑膜脑炎伴中度化脓性渗出物。中枢神经系统病变中只有滋养体，囊肿中没有
早期诊断、治疗和积极的支持性护理是原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)患者生存的唯一机会。据报道，幸存者很少，在估计的200例病例中，幸存者可能不超过12人。
最好的描述和验证成功治疗PAM的病例涉及一名9岁女孩，她在病程早期被诊断出来，并接受静脉注射和鞘内注射两性霉素B、静脉注射和鞘内注射咪康唑和口服利福平治疗。患者存活下来，神经系统后遗症最小此外，来自印度的最新幸存者是一名25天大的男孩，他成功地接受了两性霉素B、利福平和氟康唑4周的治疗方案，以及脑室-腹腔分流术治疗梗阻性脑积水。随访8个月，患儿无神经系统后遗症
决定生存可能性的变量包括及早诊断和开始治疗的时间、变形虫的感染剂量、感染菌株的毒性以及患者的健康。
耐格莱氏菌对抗真菌药物两性霉素B高度敏感，在几乎所有恢复的病例中，它都被用作核心抗菌素。在2017年的一项研究中，两性霉素B被证明可以诱导耐格莱氏菌的凋亡样程序性细胞死亡。[41]两性霉素B的最小灭虫浓度为0.02 ~ 0.078 μ g/mL。经两性霉素B处理后的变形虫超微结构检查显示膜变形，包括核膜、粗糙光滑的内质网和质膜起泡。
大环内酯类抗生素阿奇霉素在体外和小鼠模型中对奈格莱氏菌有效，但据报道其CSF外显率较差。已测试的其他抗菌剂(主要在体外)包括克霉唑、伊曲康唑、氟康唑和酮康唑，其疗效不同程度。报告的药物敏感性差异是由于不同实验室使用了不同的福氏N菌株，这表明药物存在差异。然而，两性霉素B仍然是治疗PAM的首选药物。
其他已评估用于治疗奈格莱氏菌引起的脑膜脑炎的药物有米替福辛和氯丙嗪。Kim等在体外和体内小鼠模型中研究了这两种药剂对福氏奈格里氏菌的影响，并将其与两性霉素b的治疗效果进行了比较，发现氯丙嗪对奈格里氏菌的体外和体内治疗活性最好。[42]
美国疾病控制与预防中心(CDC)与FDA合作，制定了一项有效的扩大获取研究性新药(IND)方案，使miltefosine可直接从CDC获得，用于治疗美国自由生活的变形虫(FLA)。这些感染包括福氏阿米巴原虫引起的原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)和曼氏阿米巴原虫和棘阿米巴原虫引起的肉芽肿性阿米巴脑炎美国最近的三名PAM幸存者(2013年2例，2016年1例)都接受了米替福辛治疗已经在体外和/或体内研究了各种其他药物，包括湿霉素、罗基他霉素、克拉霉素、红霉素、罗红霉素和Zeocin.[44]
由于报告的病例越来越多，两性霉素B的疗效有争议，正在进行积极的研究，以确定更有效、副作用更少的新药。最近，Debnath等人通过高通量筛选，发现了一种新的大环内酯corifunin，它比两性霉素b具有更高的抗耐格莱氏菌的活性。通过体外和体内动物实验，作者证明了corifunin优于两性霉素b。基于这些结果，corifunin已被美国食品和药物管理局授予孤儿药地位，用于治疗PAM.[45]
在颅内压升高和可能的疝出的证据，紧急咨询神经外科医生脑室造口是必要的。
在病程早期咨询传染病专家。
避免福氏奈尔氏菌感染的唯一明确方法是避免与水有关的活动
由于福氏氮虫滋养体和囊体易受氯的影响，游泳池应进行充分的氯化处理。已报告病例群集与低氯化池有关。如果发生PAM，强烈考虑关闭站点。众所周知，温水更容易成为这些生物体的藏身之地。因此，避免在温暖的淡水、温泉和发电厂周围的水体中活动是明智的，因为这些水体可能受到热污染。另外，在参加这类活动时，最好避免水不小心进入鼻子。目前还没有公共卫生标准来确定哪些程度的变形虫是可接受的或不可接受的
有使用洗鼻壶习惯的人应该使用蒸馏水、煮沸水或过滤水。洗鼻壶在使用前后必须彻底清洗
目前没有疫苗可用于预防福氏N菌引起的PAM。然而，由于感染人数增加，疫苗研究正在进行中。通过使用小鼠进行的动物实验，已经确认了疫苗候选蛋白的有效性。经鼻给药Cry1Ac protoxin连同阿米巴裂解物已被发现引起对福氏N菌感染的保护性Th2反应研究发现，腹腔注射重组Nfa1蛋白可延长小鼠感染时的平均生存时间
原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)患者应在ICU监护。
药物治疗的目标是根除感染，降低发病率，预防并发症。
两性霉素B在治疗原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)中提供了唯一的生存益处的明确证据。
其作用机制通常涉及抑制甾醇/细胞膜合成所必需的途径(酶、底物、转运)或改变真菌细胞细胞膜(多烯)的渗透性。
两性霉素B是一种多烯抗生素，由一种链霉菌产生;它可以是抑菌剂或杀菌剂。两性霉素B结合甾醇，如麦角甾醇，在真菌细胞膜，导致细胞内成分泄漏，随后真菌细胞死亡。