英文名称 :leptospirosis
中文别名 :钩体病
钩端螺旋体病(leptospirosis),简称钩体病,是由致病性钩端螺旋体(简称钩体)通过感染动物的尿液、组织直接或由感染动物的尿液污染水、土壤,间接传染给人的急性感染性疾病。临床表现多样,早期以钩端螺旋体败血症,中期以多器官损害和功能障碍,后期以各种过敏反应后并发症为特点。轻者似流行性感冒,重者多脏器受损。主要病理变化是全身毛细血管中毒性损伤。钩体病是世界上分布最广泛的动物源性疾病之一。
钩体可分为致病性钩体(即问号钩端螺旋体,Leptospira interrogans)和非致病性钩体(腐生的双曲钩端螺旋体)。问号钩体为本病的病原,外形呈细长丝状、圆柱形、螺旋盘绕细密,有12~18个或更多的螺旋,犹如未拉开的弹簧样。钩体的一端或两端弯曲成钩状,使钩体呈C或S字形,钩体长度不一,一般为4~20μm,平均6~12μm。 直径为0.1~0.2μm。 钩体运动活泼,沿长轴旋转运动,两端柔软,中央部分僵直,有较强的穿透力。
问号钩体,革兰氏染色不易着色,常用镀银染色法,把钩体染成褐色。钩体在暗视野显微镜下较易看到发亮的活动的螺旋体。电镜下观察到钩体结构主要由外膜、内鞭毛(轴丝)及柱形原生质体(原浆柱)组成。外膜主要由外膜蛋白OmpL1和脂蛋白LipL32、LipL41等,以及脂多糖和类脂等组成,是一相对较复杂的蛋白结构,具有抗原性,是抗体和补体作用的部位。外膜蛋白在钩体黏附、免疫和致病、免疫保护等过程中可能起着重要作用,是重要毒力因子。
钩体培养需氧,有一定营养要求,在常用的柯氏(Korthof)培养基中生长良好,孵育温度28℃左右较为适合,但生长缓慢,接种后3~4天开始繁殖,1~2周后,液体培养基呈半透明云雾状混浊生长。
钩体对理化因子的抵抗力较其他致病螺旋体为强,在水或湿土中可存活数周至数月,这对该微生物的传播有重要意义。钩体对干燥、热、日光直射的抵抗力均较弱,在干燥环境下数分钟或在56℃ 10分钟、60℃ 10秒即可被杀死,钩体极易被稀盐酸、70%乙醇、漂白粉、甲酚、苯酚、肥皂水和0.5%升汞灭活。
目前对钩体常用的分类法为血清学分类法和基因分类法。
血清学分类法是以脂多糖O作为抗原的分类法,通过血清凝集试验和凝集素交叉吸收试验,将血清学关系极为密切的菌株归属于同一个血清型,又将血清学关系密切的血清型归属于同一个血清群。目前,全世界已发现24个血清群300多种不同血清型钩体,至今仍不断有新的血清型钩体报道。我国问号钩体可分为18个血清群76个血清型,是世界上发现血清型最多的国家。常见的有黄疸出血型、犬型、秋季热型、波摩拿型、流感伤寒型、澳洲型及七日热型。
基因分类是以基因序列为基础应用DNA-DNA杂交技术和16S rRNA测序方法对钩体进行分子分型,将钩体分为致病性、中间型和腐生型三大类。中间型钩体为条件致病菌,偶尔对人和动物致病,而腐生型钩体无致病性。
自2003年由我国科学家完成钩体第1株全基因组序列到目前在美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库已完成近600株钩体的全基因组序列,研究人员通过比较分析致病性、中间型和腐生型钩体的基因,基因组含3.7~4.6Mbp碱基,致病性钩体由一个大染色体(CⅠ)和一个小染色体(CⅡ)构成。通过基因组分析,发现了与钩体合成代谢、趋化性、脂多糖、黏附、溶血素蛋白、出凝血、外膜蛋白(OMPs)、信号调控系统及防御功能有关的基因簇,有助于阐明钩体的致病机制、基因组多态性、分子进化特征和规律。
(一)传染源
鼠和猪是两个最主要传染源,一旦感染问号钩体后,对生存无明显影响,但肾脏可长期带菌并不断从尿液排菌。它们的带菌率、带菌的菌群分布和传播途径等因地而异。根据2009年全国钩体病监测分析,国内的主要鼠种以黑线姬鼠最多,其次为四川短尾鼩和黄胸鼠,但各省鼠种构成情况有所不同。其中黑线姬鼠、黄胸鼠等带菌率较高,排菌时间长,所带菌群亦多。猪作为储存宿主和传染源起着重要作用,因为猪携带的菌群与人的流行菌群完全一致,猪的特点为:①分布广、数量多;②与人接触密切,猪尿能污染居民点内各种水源;③带菌率高,排菌时间长(370日以上);④尿量大,尿内钩体数量也多;⑤猪圈一般多潮湿多水,泥土和积水内存在大量钩体。此外,犬、牛、羊、狗等也是重要的传染源。近年发现蛇、鸡、鸭、鹅、蛙、兔、刺猬等动物有可能是钩体的储存宿主。
(二)传播途径
1.经皮肤传播
钩体在野生动物体内长期存在,它可以传染给家畜,通过家畜再传染给人;鼠和猪的带菌尿液污染水和土壤等,人群经常接触疫水和土壤,钩体经破损皮肤侵入机体。与疫水等接触时间愈长,次数愈多,土壤环境偏碱,气温22℃以上等因素,均有利于传染。
2.经消化道、呼吸道和生殖系统黏膜传播
当饮大量水后胃酸被稀释,吃了被鼠和猪的带菌尿液污染的食品或未经加热处理的食物后,钩体容易经消化道黏膜入侵体内。
3.其他途径
从家畜羊水、胎盘、脐血、乳汁及流产胚胎的肝肾组织中都能分离出钩体,说明有可能通过哺乳及经胎盘感染而发病。也可能通过吸血节肢动物如蜱、螨等吸血传播。
(三)易感人群
人群对本病普遍易感,常与疫水接触者多为农民、渔民、下水道工人、屠宰工人、兽医、野战军人及饲养员等,因而从事农业、渔业劳动者发病率较高。从外地进入疫区的人员,由于缺乏免疫力,比本地人易感。病后可获较强的同型免疫力。在气温较高地区、屠宰场、矿区等,终年可见散发病例。
(四)流行特征
本病遍布全球,主要侵袭动物数量大的农村地区,热带和亚热带的城市贫民区,洪水、地震等自然灾害常可促使钩体病暴发流行。据统计,目前全球每年发病人数约103万,重症人数30万~50万。菲律宾、圭亚那、印度、肯尼亚、老挝、尼加拉瓜及泰国等国在洪水后都曾发生过钩体病暴发。我国近几年发病率有显著下降趋势。2019年1—7月中国钩端螺旋体病发病人数为72例,死亡人数为2人。钩体病疫情主要发生在长江以南的省份(自治区),如四川、云南、湖南、江西、广西、广东、福建、贵州等8省(自治区),病例中农民、学生、工人、自由职业者居多,60~75岁老年发病数最高,男性高于女性。
好发季节为7—9月份,8—9月份达高峰,因而有“打谷黄”“稻瘟病”之称。近30年的监测发现,约5年有一次大规模的流行。
根据我国钩体病的流行特点,大致可分4个主要流行形式。①雨水型:降雨连绵之时,村庄内外积水,带菌动物的粪尿外溢,污染环境。②稻田型:鼠类是稻田型流行的主要传染源,鼠在稻田中偷吃稻谷,排尿于田中,农民接触疫水而感染。③洪水型:当洪水泛滥,有钩体存在的畜舍、厕所等被冲溢,使水被污染。多呈暴发流行,猪为主要传染源。④散发型:因钩体带菌动物种类繁多,分布较广,故很多场所可被污染。一般无明确接触史,临床表现复杂多样,常被误诊。我国雨水型和洪水型主要由波摩拿型引起,稻田型主要由黄疸出血型起。
目前,钩体致病机制尚未完全阐明,可能与感染的菌型、菌量及机体免疫反应有关。
钩体的致病过程分三个阶段。首先钩体自皮肤破损处或各种黏膜侵入人体后,经淋巴管或小血管而达血液循环和全身各脏器(包括脑脊液和眼部)并迅速繁殖引起菌血症。钩体因具特殊的螺旋状运动,且分泌透明质酸酶,因而穿透能力极强,可在起病1周内引起严重的感染中毒症状,并引起肝、肾、肺、肌肉和中枢神经等系统病变。其基础病变是全身毛细血管损伤,轻者病理改变虽轻微,但中毒性微血管功能的改变仍显著。电镜下可见线粒体普遍肿胀,嵴突减少,糖原减少及溶酶体增多。第二阶段是脏器功能损伤。各脏器损害的严重程度因钩体菌型、毒力及人体反应的不同,表现可复杂多样,病变程度轻重不一,按病变突出的脏器的不同而分为不同的临床类型,如肺弥漫性出血型、黄疸出血型、肾衰竭型和脑膜脑炎型等。第三阶段是中后期凝集抗体清除钩体并与免疫病理性损伤有关。
通过对钩体基因组研究发现,钩体外膜蛋白与钩体的黏附、免疫和致病性密切相关,例如钩体外膜蛋白毒性成分可引起肾小管损伤,导致小管间质肾炎。钩体外膜蛋白lipL32通过Toll样受体依赖的途径活化κ基因结合核因子(NF-κB)、丝裂原激酶途径,释放细胞因子,对肾小管造成损伤并因此影响钠的重吸收。一些细胞因子在重症患者中表达高,IL-1β、TNF-α和IL-10/TNF-α比例与疾病的严重程度相关。钩体表面蛋白Lsa21主要存在于致病性钩体株上,能够与宿主的层粘连蛋白、胶原蛋白Ⅳ和血浆纤维素层粘连蛋白结合,与钩体对机体的黏附有关。感染诱发的免疫主要是体液免疫,具有钩体血清型特异性。钩体能直接活化血纤维蛋白溶酶原变成血纤维蛋白溶酶,从而促进机体出血。同时研究也发现,宿主HLA-DQ6等位基因与钩体的易感性有关。
一般情况下,毒力较强的黄疸出血型、秋季热型、澳洲型、犬型等型钩体所致感染,常引起黄疸、出血和肾衰竭;而流感伤寒型、七日热型,特别是波摩拿型等毒力较低。
1.肺脏
主要病变为出血,以弥漫性出血最为显著。是人体对毒力强、数量多的钩体所引起的全身强烈反应,有时类似过敏反应。肺弥漫性出血的原发部位是毛细血管,开始呈少量点状出血,后范围逐渐扩大,融合成片或成团块。组织学检查可见到肺组织毛细血管完整,但极度充血、淤血以致溢血。支气管腔和肺泡充满红细胞,部分肺泡内含有气体,偶见少量浆液渗出。肺水肿极少见。肺出血呈弥漫性分布,胸膜下多见。肺比正常重1~2倍。当肺内淤积大量血液时,使血管壁持久缺氧,如果再合并心肺功能障碍,更促进肺弥漫性出血加重。
2.肾脏
钩体病的肾脏病变主要是肾小管上皮细胞变性、坏死。部分肾小管基底膜破裂,肾小管管腔扩大、管腔内可充满血细胞或透明管型,可使管腔阻塞。肾活检可见间质性肾炎,后者是钩体病的基本病变。电镜下小球内皮细胞无改变,可见免疫复合物和补体沉积在肾小球基底膜上。肾间质呈现水肿,有大单核细胞、淋巴细胞及少数嗜酸性粒细胞和中性粒细胞浸润。个别病例有小出血灶。多数肾组织内可找到钩体。肾小球病变一般不严重,有时可见囊内出血,上皮细胞浊肿。
3.肝脏
肝组织损伤轻重不一,病程越长,损害越重。病变轻者外观无明显异常,显微镜下可见轻度间质水肿和血管充血,以及散在的灶性坏死。严重病例出现黄疸、出血,甚至肝衰竭。镜下可见肝细胞退行性变、脂肪变、坏死,严重的肝细胞排列紊乱;电镜下可见肝窦或微细胆小管的绒毛肿胀,管腔闭塞。肝细胞呈分离现象,在分离的间隙中可找到钩体。本病的黄疸可能由于肝脏的炎症、坏死,毛细胆管的阻塞及溶血等多种因素所致。由于上述原因,以及由此引起的凝血功能障碍,临床上可见严重黄疸、出血,甚至造成急性肝衰竭。
4.心脏
心肌损害是钩体病的重要病变。心包有少数出血点、灶性坏死。间质炎症和水肿。心肌纤维普遍浊肿,部分病例有局灶性心肌坏死及肌纤维溶解。此外有全身毛细血管的损伤。
5.其他器官
脑膜及脑实质可出现血管损害和炎性浸润。硬膜下或蛛网膜下常可见到出血,脑动脉炎、脑梗死及脑萎缩。镜下脑及脊髓的白质可见淋巴细胞浸润。肾上腺病变除出血外,多数病例有皮质类脂质减少或消失。皮质、髓质有灶性或弥散性炎性浸润。
6.横纹肌病变
以腓肠肌改变最明显,三角肌、胸大肌及背部肌肉也可出现病变。肉眼可见骨骼肌点状出血。光镜下可见横纹消失、出血,并有肌质空泡、融合,致肌质仅残留细微粒,或肌质及肌原纤维消失,而仅存肌膜轮廓的溶解性坏死。在肌肉间质中可见到出血及钩体。
(一)常规检查与血生化检查
无黄疸病例的外周血白细胞总数和中性粒细胞数正常或轻度升高;黄疸病例的白细胞计数大多增高,半数在(10~20)×109/L,最高达70×109/L,少数病例可出现类白血病反应。中性粒细胞增高,多数在81%~95%;出血患者可有贫血、血小板减少,最低达15×109/L。尿常规检查中70%的患者有轻度蛋白尿,白细胞、红细胞或管型出现。黄疸病例有胆红素增高,2/3的病例低于342μmol/L,最高达1 111μmol/L。一般在病期第1~2周内持续上升,第3周逐渐下降,可持续到1个月以后,血清转氨酶可以升高,但增高的幅度与病情的轻重并不平行,不能以转氨酶增高的幅度作为肝脏受损的直接指标。50%的病例有肌酸激酶增高,平均值是正常值的5倍,值得重视。
(二)特异性检测
1.病原体分离
钩体不易着色,一般显微镜很难观察到,必须采用暗视野显微镜直接查找钩体。在发病10日内可从血液及脑脊液中分离出钩体。第2周尿中可检出钩体。钩体培养需要特殊的培养基。
最近用超速离心集菌后直接镜检法、荧光抗体染色法、原血片镀银染色法及甲苯蓝染色等方法直接检查病原体,可达到快速诊断目的,阳性率在50%左右,有助于早期诊断。
动物接种是分离病原体的可靠方法,将患者的血液或其他体液接种于动物(幼年豚鼠和金黄地鼠)腹腔内,晚期病例可用尿液接种于动物腹部皮下。接种3~5日,用暗视野显微镜检查腹腔液,亦可在接种3~6日时取心血检查。动物接种的阳性率较高,但所需时间较长,花费较大。
2.血清学试验
(1)显微凝集试验(microscopic agglutination test,MAT):
是血清学诊断的“金标准”。用钩体标准株或者当地流行菌株的活体做特异性抗原,分别与患者不同稀释度的血清混合,在37℃孵育2小时后用暗视野显微镜观察,若待测血清中有相应抗体,则可见钩体凝集成小蜘蛛状。一般感染后5~7日可出现抗体,首发症状出现后10~12日抗体可阳性。间隔2周测双份血清,效价增高4倍以上为阳性。抗生素的治疗可延迟抗体的产生。
(2)酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunoadsordent assay,ELISA):
与MAT法相比,其敏感性更高,易于标准化,适于大批量标本的检测。ELISA法检测血清中的钩体IgM抗体可用于钩体病的早期诊断,一般首发症状出现6~8日后,便可检测到。IgM ELISA的灵敏度为96.6%,特异度为93.3%。
3.早期诊断
近年来开展了灵敏度高、特异性强的分子生物学检测技术。
(1)实时荧光定量PCR技术:
具有快速、特异、高通量、检测自动化,无须扩增而避免PCR污染等特点,得到广泛应用。目前Bourhy等以lipL32、16S rRNA等作为目标基因进行实时PCR检测,可作为早期诊断的方法之一。
(2)二代测序技术:
2014年该技术首次成功用于美国14岁男孩钩体病的诊断,但其检测费用高,目前该方法仅用于个别病例钩体的检测。
(一)对症支持疗法
急性期应卧床休息,病情严重者更应绝对卧床休息;给予高热量、维生素B和C,以及易消化的饮食;保持水、电解质和酸碱平衡;出血严重者应立即输血并及时应用止血剂。肺弥漫性大出血者,应使患者保持镇静,酌情应用镇静剂(氯丙嗪25mg或异丙嗪50mg)肌内注射或静脉滴注,也可联合使用,必要时重复使用。肾上腺皮质激素(氢化可的松200mg)应及时静脉滴注。避免使用肝、肾损伤的药物。
(二)抗菌治疗
抗菌疗法是钩体病最基本的治疗措施。青霉素的早期(发病7日内)应用可使患者提前退热、缩短病期、降低死亡率、防止和减轻病情的迅猛发展。
青霉素G的首次剂量虽有争议,但多采用40万U,以后每日120万~160万U,分3~4次肌内注射。重症病例剂量加大至每日160万~240万U,分4次肌内注射。当前未发现对青霉素耐药的钩体菌株。非重症病例可口服选用多西环素(每次0.1g,每日2次)、阿莫西林(每次0.5g,每6小时1次)等药物。第三代头孢菌素如头孢曲松及喹诺酮也有抗微生物作用。避免选用对肝、肾有毒性的药物。
赫氏反应多发生于首剂青霉素G注射后30分钟至4小时内,其发病机制十分复杂,不仅与钩体“毒素”有关,且与钩体致病因子诱导过量细胞因子释放(特别是肿瘤坏死因子)相关。研究证实钩体含有2个青霉素结合蛋白基因,可能与钩体病使用青霉素引起的赫氏反应密切相关。
赫氏反应的症状为突然寒战、高热、头痛、全身酸痛,心率、呼吸加快,原有的症状加重,并可伴有血压下降、四肢厥冷、休克、体温骤降等,一般持续30分钟至1小时,偶可导致肺弥漫性出血,应立即应用氢化可的松200~300mg静脉滴注或地塞米松5~10mg静脉注射,并用镇静降温、抗休克等治疗。
(三)后发症治疗
一般多采取对症治疗,重症患者可用肾上腺皮质激素以加速恢复。
1.葡萄膜炎
用1%阿托品溶液滴眼扩瞳,每日数次,如虹膜粘连不能充分扩大瞳孔,可选用强力散瞳剂(1%阿托品、2%利多卡因、0.1%肾上腺素等量混合)0.1ml结膜下注射。扩瞳后每日以1%阿托品点眼1~3次,至痊愈后2周。眼部热敷,每日2~4次,每次20分钟。局部用可的松滴眼或结膜下注射。重症患者可口服肾上腺皮质激素。另可选用非甾体抗炎药点眼等。治疗均无效时可用免疫抑制剂。
2.脑动脉炎
多采取大剂量青霉素、肾上腺皮质激素等。亦可用血管扩张剂如尼莫地平、阿米三嗪/萝巴新等。争取尽早治疗,以防后遗症。
(一)管理传染源
疫区内灭鼠,管理好猪、犬、羊、牛等家畜。应与兽医部门联合,搞好动物宿主的检疫工作。发现疫情,应将动物隔离,并对其排泄物如尿、粪等进行消毒。
(二)切断传播途径
应与农业、水利部门配合,对流行区的水稻田、池塘、沟溪、积水坑及准备开荒的地区进行调查,因地制宜地结合水利建设对疫源地进行改造;家畜中因猪分布广、带菌高,是广大农村引起钩体病暴发流行的主要传染源。应加强猪的粪便管理、修建猪圈,不准畜粪、畜尿进入附近池塘、稻田和积水中;对污染的水源、积水可用含氯石灰(漂白粉)及其他有效药物进行喷洒消毒;管理好饮食,防止带菌鼠的排泄物污染食品。
(三)保护易感人群
1.个人防护
在流行区和流行季节,禁止青壮年及儿童在疫水中游泳、涉水或捕鱼。与疫水接触的工人、农民应穿长筒靴和戴胶皮手套,并防止皮肤破损、减少感染机会。
2.预防用药
对实验室、流行病学工作人员及新进疫区的劳动者,以及感染本病者但尚无明显症状时,可每日肌内注射青霉素80万~120万U,连续2~3日,或多西环素0.2g,每日1次口服,连服5~7日,作为预防用药。
3.疫苗免疫
疫苗是预防钩体病的重要方法。我国于2007年已将钩体疫苗列入扩大国家免疫规划项目中,建议在重点地区对高危人群开展该疫苗应急接种。我国目前研制的疫苗有:①菌体灭活疫苗,目前中国使用钩体疫苗为包含6~8种中国主要流行菌型的灭活菌体疫苗,被注射者可产生对同型钩体的免疫力,维持1年左右。预防接种宜在本病流行前1个月进行。动物使用疫苗并不能防止肾脏排菌及带菌。②外膜疫苗,与菌体疫苗比较,具不良反应低、免疫效果好的特点。免疫后1、3、6个月外膜疫苗1针组的抗体几何平均滴度(geometry mean titer,GMT)均高于菌体疫苗2针组的2~3倍。③在外膜抗原的研究基础上,亚单位疫苗、基因工程疫苗、DNA疫苗都在研究过程中。