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围产期B族链球菌感染血清型研究进展(生物学特性、检测方法、疫苗研制)

作者:林雅茵 林新祝
中华围产医学杂志 2018-12-26 阅读 字号:T|T

B族链球菌(group B Streptococcus,GBS)又称无乳链球菌(Streptococcus agalacticus),是一种寄生于人类下消化道及泌尿生殖道的细菌。GBS属于条件致病菌,健康人群带菌率可达15%~35%。GBS可引起产妇子宫内膜炎和败血症,也可引起新生儿感染性疾病。根据荚膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)抗原成分,可将GBS分为多种血清型。不同血清型具有种族或地域分布差异,且毒力强弱及致病种类均有所区别。研究GBS血清型对防治GBS感染性疾病具有重要意义。现对围产期GBS感染血清型的研究进展综述如下。


一、GBS的生物学特性


GBS为需氧革兰阳性双球菌,其抗原结构包括核蛋白抗原及GBS细胞壁上的族特异性碳水化合物抗原(又称C物质)和型特异性荚膜多糖抗原(又称S物质)。根据CPS抗原(即S物质)成分,可将GBS分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱ~Ⅸ等10种血清型[1];约1%的GBS无S物质,无法检测血清型,统一称为NT(non-typable)型。GBS的毒性和侵袭力主要来自CPS抗原、调节蛋白、表面定位蛋白和毒素类[2],其中富含唾液酸的CPS是其最主要的毒力因子。已知的10种血清型中,Ⅲ型和Ⅰa型毒力较强。


二、围产期GBS感染血清型流行病学概况


(一)孕产妇GBS定植及感染血清型的流行病学调查

1.孕产妇GBS定植情况:不同国家和地区地理位置、气候条件和种族存在差异,GBS菌型谱也存在差异。美国和欧洲最常见的血清型是Ⅰa、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ型,拉丁美洲以Ⅲ型多见[3];日本主要是Ⅵ和Ⅷ型,韩国以Ⅲ和Ⅰa型为主;而东南亚国家,如泰国、缅甸等,则以Ⅱ型为主[4]。Russell等[5]对世界范围内390篇关于孕妇生殖道GBS定植的文献进行meta分析及系统回顾。这些文献涵盖85个国家、共299 924例孕妇。结果显示,全球范围内孕妇GBS总体定植率为18%,各地区定植率有所差异,为11%~35%。该研究同时发现,亚洲地区GBS定植率较低,其中南亚为12.5%,东亚为11%。Ⅰ~Ⅴ型GBS占所有定植菌分离株的98%,Ⅲ型GBS在全球范围孕产妇的定植率为25%,与侵袭性疾病相关;但在美国南部及东南亚和南亚国家,Ⅲ型GBS定植率相对较低;Ⅵ~Ⅸ型GBS在亚洲较多见。GBS尤其是Ⅲ型GBS定植率低的区域,GBS侵袭性疾病的发生率也较低。


林新祝等[6]对厦门地区17 019例孕35~37周孕妇进行生殖道GBS检测,结果发现GBS定植率为14.43%。张丽华等[7]对广东2 533例围产期孕产妇进行GBS检测,共检出264株GBS,GBS阳性率为10.4%;对153株菌株进行血清分型发现,Ⅲ型GBS占54.9%,Ⅰa型和Ⅰb型分别占17.6%和13.1%。Lu等[8]对北京市2 850例孕妇进行生殖道GBS定植情况检测,结果发现GBS定植率为7.1%,Ⅲ、Ⅰa和Ⅴ型是主要的血清型,分别占所有分离株的41.8%、21.4%和14.9%。上述研究提示,我国孕产妇生殖道GBS定植率可能在10%左右,Ⅲ型是我国孕产妇定植GBS的主要血清型,我国南北方GBS定植率和血清型分布可能存在差异。


2.世界范围内孕产妇GBS感染情况:GBS定植于孕妇的泌尿生殖道,与宿主的严重感染性疾病,如绒毛膜羊膜炎、死产、子宫内膜炎和败血症等密切相关[9]。Hall等[10]对世界范围内16项关于孕产妇GBS感染性疾病的研究进行meta分析及系统回顾发现,孕产妇GBS感染性疾病的发生率为0.38‰,可导致流产、死产及产妇子宫内膜炎等。其中9项研究显示母亲侵袭性GBS感染的活产率是93%,流产率是4%,死产率为3%;对引起产妇GBS感染的310例菌株进行血清分型发现,Ⅰa型最常见(31%),其后依次为Ⅲ型(27%)、Ⅴ型(19%)、Ⅰb 型(14%)和Ⅱ型(5%)[10]。而发展中国家(包括我国)孕产妇GBS感染性疾病目前尚缺乏可靠的研究数据。


(二)婴儿GBS感染的血清型分布及疾病特征

1.早发型GBS感染:婴儿GBS感染根据发病时间可分为早发型GBS疾病(early-onset GBS disease,EOGBS)和晚发型GBS疾病(late-onset GBS disease,LOGBS)。美国将EOGBS定义为生后0~6?d发病,而LOGBS为生后7~89?d发病[11]。若不采取任何预防措施,GBS定植孕妇分娩过程中,GBS可定植于约50%新生儿的呼吸道或消化道,但定植后仅1%~2%的新生儿发展为侵袭性GBS感染[12]。新生儿早发型GBS感染主要表现为败血症、肺炎和脑膜炎。Madrid等[13]对53个国家、135项关于婴儿GBS侵袭性感染的研究进行了meta分析及系统回顾,结果发现,全球婴儿GBS感染的总体发生率是0.46‰,其中非洲发生率最高(1.12‰),亚洲最低(0.3‰)。早发型GBS感染的总体发生率是0.41‰,其中非洲和亚洲分别为0.71‰和0.32‰;EOGBS例数是LOGBS的1.72倍,其中亚洲比例最大(5.99倍),非洲最小(1.02倍)。在所有早发型GBS感染病例中,68%的病例在生后24 h内发病;EOGBS病死率为10%,其中发达国家为5%,非洲为27%。Ⅰa、Ⅰb、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ型GBS共占婴儿GBS感染的97%。EOGBS病例中,以Ⅲ型常见(47%),Ⅰa、Ⅰb和Ⅴ型分别占22.8%、8%和10.6%。78%的EOGBS有败血症,16%有化脓性脑膜炎,脑膜炎与败血症比例是0.18。


我国台湾学者Lo等[14]对156例婴儿GBS感染(其中EOGBS68例,LOGBS88例)研究发现,发病日龄<3 d的EOGBS以Ⅰa型最常见,而Ⅲ型则是>3 d的GBS感染最常见的血清型。EOGBS病例中,Ⅰa 和Ⅲ型GBS各占27.5%,Ⅰb型占14.5%;LOGBS中,Ⅲ型占75.3%,Ⅰa型和Ⅰb型分别占10.1%和6.8%。Ⅰa和Ⅲ型GBS感染患儿的临床表现有所差异。其中,Ⅰa型发病日龄(平均3 d)明显小于Ⅲ型(平均25.5 d),母亲产前发热者更多,病死率更高。目前关于Ⅰa型GBS的致病机制尚未完全明确。


我国对婴儿GBS感染血清型的研究较少。周燕珍等[15]对浙江省金华市84例新生儿GBS感染病例研究发现,早发型GBS感染占34.5%(29/84),84株GBS的血清分型以Ⅲ、Ⅰa、Ⅰb 和Ⅴ型为主,分别占60.7%(51/84)、14.3%(12/84)、11.9%(10/84)和8.3%(7/84),还发现NT型4 株(4.8%);早发型GBS感染的首发症状以呼吸系统为主,晚发型则多以发热为首发症状。李丽等[16]对26例GBS感染新生儿进行分析,结果表明早发型GBS感染占46.2%(12/26),Ⅲ型是婴儿GBS感染最常见的血清型(65.4%,17/26)。但上述2项研究均未区分早发与晚发型GBS感染的血清分型。


2.晚发型GBS感染:产时抗生素预防(intrapartum antibiotic prophylaxis,IAP)不能减少晚发型GBS感染。尽管IAP已广泛开展,LOGBS的发病率仍无明显变化(0.25‰~0.5‰)[17]。晚发型GBS感染时,GBS主要来自母亲及环境。有研究表明,50%的LOGBS患儿在产时有GBS定植,且患儿感染的血清型与母亲携带的GBS相同[18]。LOGBS根据感染部位主要分为3类,即败血症、脑膜炎和局部感染,其中以败血症及脑膜炎为常见,GBS脑膜炎是导致足月儿脑损伤的主要原因。Berardi等[19]对100例LOGBS分析表明,未行IAP的新生儿发生LOGBS的时间较早(平均为29 d),使用IPA的LOGBS发病时间平均为43.6 d;LOGBS发生越早,脑损伤发生率及死亡率越高;患儿异常的白细胞计数(<5×109/L或>30×109/L)与不良结局相关;IAP虽不能预防LOGBS,但可使LOGBS发病延迟,病情相对较轻。Madrid等[13]报道,LOGBS全球发病率为0.26‰,其中亚洲最低,为0.04‰,而非洲为0.65‰;LOGBS病死率为7%,其中发达国家为4%,非洲为12%;LOGBS病例中73%的GBS为Ⅲ型,Ⅰa、Ⅰb和Ⅴ型分别占14.2%、5.3%和4.0%;LOGBS病例中,53%为败血症,43%为脑膜炎。目前我国未见专门针对LOGBS血清型分析的相关报道。


三、GBS血清型检测方法


美国妇产科医师学会2011年公布的第485号专家委员会意见“新生儿早发型B族链球菌疾病预防(Prevention of early-onset group B Streptococcal disease in newborns)”中指出,GBS筛查标本应采集于阴道下段(不使用窥阴器)及直肠,即2个部位需同时采样,以提高GBS 检出率[20]。目前GBS血清的分型方法主要包括兰斯菲尔德沉淀试验(Lancefield precipitation test)、乳胶凝集试验及采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)的基因分型[21]。兰斯菲尔德沉淀试验是GBS血清分型的金标准,但该试验耗时较长,不适合大样本分析。文献报道,兰斯菲尔德沉淀试验对GBS血清型的分型率(87.5%)大于乳胶凝集试验(83.5%)[21]。乳胶凝集试验操作简单且成本相对较低,目前实验室应用最广泛,适用于大样本或紧急情况下的快速检测及分型。PCR也可用于GBS的分型诊断。使用全基因组序列的PCR分型方法是目前最新且较准确的PCR分型方法,不仅可以获得CPS基因信息,还可获得多位点序列信息,且可分析与其他序列菌株的亲缘关系[22]。对于兰斯菲尔德沉淀试验和乳胶凝集试验无法分型的NT型GBS,建议使用PCR分型。PCR分型率及准确率接近100%。PCR分型准确、可重复,不需要特异的抗血清,有PCR仪器的实验室均可开展。


四、血清型与基因分型、耐药性及毒力因子的关系  


1.基因分型:多位点序列分型(multilocus sequencetyping,MLST)技术可通过管家基因测定,综合分析GBS序列分型(sequence typing,ST),是近年对细菌及其他病原体基因型进行鉴定的重要方法。GBS血清型与基因分型存在一定的联系。2003年,Jones等[23]建立了GBS的MLST分型方法,发现GBS菌株最常见的序列分型是ST1、17、19和23,引起新生儿侵袭性感染的主要是ST17,属于血清型分型的Ⅲ型。北京妇产医院对40株引起<3月龄婴儿感染的GBS菌株进行分析,结果显示,94.2%的Ⅲ型GBS菌株可检出ST17,其次为ST19(2.9%)和ST650(2.9%);Ⅲ型为引起新生儿GBS感染的主要血清型,表明Ⅲ型GBS的致病因子主要与ST17相关[24]。Lo等[14]对婴儿GBS感染的研究显示,ST17和ST19是Ⅲ型GBS的主要分型(各43.8%),而Ⅰa型GBS中,85%属于ST23或ST24。


2.耐药性:GBS血清型与菌株耐药性之间可能存在一定联系。Lo等[14]研究发现,Ⅲ型GBS与克林霉素、红霉素及氯霉素耐药相关。Wang等[25]对146株来自8个城市的GBS菌株进行耐药检测及基因分型,结果发现,对呋喹诺酮耐药菌株中,80%为ST19的Ⅲ型GBS。张丽华等[7]对264株定植于孕妇生殖道的GBS菌株进行耐药性分析发现,Ⅲ型GBS菌株对左氧氟沙星、红霉素和克林霉素的耐药率分别为53.6%、71.4%和78.6%,明显高于其他血清型GBS菌株。

3.毒力因子:GBS的致病性主要取决于其毒力因子(主要包括CPS、调节蛋白、表面定位蛋白及毒素)。表面定位蛋白主要起黏附作用及利于逃逸宿主的免疫反应,其毒力基因主要包括scpB(编码C5a酶)、lmb(编码层黏连蛋白结合蛋白)、bac(编码β-C蛋白)、bca(编码α-C蛋白)、Rib(编码Rib蛋白)和HvgA(编码HvgA黏附素)等。毒素类物质主要有利于GBS进入宿主细胞,并且有助于菌株的存活及扩散,其毒力基因主要有hylB(编码透明质酸酶)、cylE(编码溶血素)和cfb(编码CAMP因子)等[2]。不同血清型别GBS携带的毒力因子有所差别。马来西亚学者Eskandarian等[26]检测了103株GBS菌株的毒力基因发现,cylE、lmb、scpB和hylB见于所有GBS分离株,而Rib、bca和bac基因分别见于29.1%、14.6%和9.7%的GBS菌株;某些毒力基因与血清型相关,如Rib基因与血清型Ⅰa、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ相关,bca和bac基因与血清型Ⅱ和Ⅲ相关。Tazi等[27]研究发现,GBS表面蛋白HvgA黏附素与Ⅲ型GBS的强毒力作用和脑膜炎致病性有关,携带HvgA的GBS能黏附于肠道上皮细胞,穿透血脑屏障,导致婴儿GBS脑膜炎。

五、GBS血清型与疫苗研制


IAP对LOGBS发病率影响不大。IAP可能增大孕妇发生药物过敏反应和新生儿病原菌耐药性增加的风险,因此使用抗生素防治GBS感染并不是最佳方案。育龄妇女接种GBS疫苗应当是预防新生儿GBS感染的理想策略。GBS疫苗主要包括CPS疫苗、多糖-蛋白结合疫苗和蛋白疫苗。CPS疫苗是GBS疫苗的早期阶段。该种疫苗具有一定的局限性。一是人体对GBS荚膜多糖的免疫反应活性普遍较低,免疫后不能产生特异性抗体;二是多糖为非T淋巴细胞依赖性抗原,产生的免疫球蛋白多数为不具有免疫记忆功能的IgM抗体,即使多次免疫也不能发生IgM到IgG抗体的转换。多糖-蛋白结合疫苗具有良好的应用价值,接种后可诱导人体产生CPS特异性的IgG抗体。这些抗体能在体外和体内实验中杀灭相关的GBS。GBS结合疫苗面临的问题在于全球范围内存在不同的血清型分布,因此适合欧洲人群的GBS疫苗并不一定适合亚洲和非洲人群[28]。GBS表面蛋白参与GBS黏附、侵袭和免疫逃逸,在GBS致病机制中发挥重要作用,同时可刺激机体产生保护性抗体。GBS蛋白成分远较其CPS成分复杂,不同血清型甚至相同血清型不同菌株的表面蛋白成分并不完全一致。利用多重基因组筛选技术,克隆不同GBS血清型共同具有的表面保守蛋白形成疫苗,接种后能抵御大部分血清型感染,蛋白疫苗是GBS疫苗的未来方向[29-30]。


六、总结


研究GBS血清分型,有利于了解不同GBS菌株的致病性和免疫原性,对GBS的治疗和疫苗研制具有一定的价值。近年来GBS已逐渐成为我国导致孕产儿感染的重要病原菌之一。了解我国各地区孕产妇GBS血清型的分布及导致新生儿感染的主导血清型种类,可为我国防治GBS提供重要的流行病学资料,为更广泛深入开展GBS研究及国内研制GBS菌苗提供依据。如何有效减少GBS的母婴垂直传播,是今后研究的方向。


文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/xbmd1nhz9fIBSqnOJ_b-BQ

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