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mNGS鉴别白网链霉菌引起肺部感染并发肺气囊肿的案例报告

mNGS鉴别白网链霉菌引起肺部感染并发肺气囊肿的案例报告

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导    读

2024年1月,中国人民解放军西部战区总医院重症医学科李福祥团队与迪飞医学合作,在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology(IF=5.7)杂志发表一例罕见病例报告。患者由白网链霉菌感染引起坏死性肺炎合并肺气囊肿,并通过全基因组测序(whole-genome sequencing,WGS)结合系统发育分析对菌株进行鉴定,探讨了mNGS技术对罕见机会致病菌的诊断和鉴别能力。

研究背景

链霉菌是一类革兰氏阳性土壤微生物,呈丝状和分枝状。因其能产生丰富多样的次级代谢产物,在临床医学中已得到广泛的应用,但同时也是人类潜在的病原体,主要存在于免疫功能低下患者中。

在已报道的链霉菌感染病例中,只有少数被描述为与人类相关,最常见的感染是放线菌瘤,此外还可以引起罕见的侵袭性感染。一项对法国微生物实验室临床样本中鉴定出的链霉菌分离株进行回顾性研究发现,近一半患者属于侵袭性感染。因此,链霉菌作为机会致病菌的意义不容忽视。

病例介绍

一名75岁的男性患者,因胸闷、呼吸困难伴咳嗽及少量褐色痰症状加重4天而入院,其症状在入院前十天即开始出现。患者为长期接触土壤和干草的农民,有长期吸烟史,无结核病、慢性呼吸道疾病或先天性免疫缺陷病史。1个月前摔倒致右肋多发骨折,曾将未确定的草药涂抹于闭合性骨折处皮肤。

入院诊断和治疗

患者入院时体温36.7℃,血压122/76 mm Hg,脉率109/min,呼吸频率42/min,在室内空气中的血氧饱和度为88%。患者神志清楚,右颈部、肩部及胸部可见散在瘀斑,浅表淋巴结无明显肿大。

实验室检查:中性粒细胞升高(94.5%),C反应蛋白升高(283.91mg/L)。白细胞计数及其他数值正常。胸部计算机断层扫描(computed tomography,CT)显示右上肺有斑片状高密度影及肺气囊肿(图1 A1 ~ A3)。

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图1 住院期间及出院后进行的系列胸部HRCT扫描

住院期间,患者因呼吸衰竭行气管插管和有创机械通气。床旁纤维支气管镜检查示右肺上叶支气管内有大量棕黄色脓性分泌物,收集支气管肺泡灌洗液(BALF)。考虑到社区获得性肺炎的可能,初始给予哌拉西林-他唑巴坦和左氧氟沙星静脉滴注。

进一步检查和治疗

入院后第5天,BALF培养结果示革兰阳性、分支状、非酸性的快速丝状杆菌,可见有机体发育的气生菌丝,在乳酸酚棉蓝染色中(图2和图3)清晰可见。该菌在血琼脂上形成白色、干燥、褶皱的小菌落,在有氧生长72h后,呈绒状,形成白色气生菌丝(图4)。初始经验性治疗改为利奈唑胺和阿米卡星。患者呼吸衰竭明显改善后,拔除气管插管,使用口鼻面罩进行无创通气。

入院后第8天,复查胸部CT示斑片状阴影融合为增大的分叶实变影,并出现新的左侧胸腔积液,提示初始治疗(图1B1 ~ B3)无效。采用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度,该菌对克拉霉素、阿米卡星、利奈唑胺敏感。加入以上抗生素连用15天。

入院后第20天,胸部CT示右肺实变影及体积逐渐缩小(图1 C1~C3)。

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图2-4 革兰氏染色;乳酸酚棉蓝染色和血琼脂培养结果

治疗的预后情况

出院后患者继续接受克拉霉素治疗2个月,2个月后随访的胸部CT显示病灶已吸收,双肺(图1D1~D3)复张。患者感染无复发。

WGS结果和溶血基因比较

使用高通量测序进行鉴定并获得病原体的全基因组,发现与白网链霉菌相似,覆盖率和相似性均为100%。利用BV-BRC信息系统,使用NCBI数据库中其近缘链霉菌种和已公布完整基因组序列的不同菌株与本菌株共同分析并绘制出系统发育树(图5),发现本例中的菌株与白网链霉菌菌株MDJK11聚为一支。

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图5 基于NCBI的全基因组序列构建的系统发育树

白网链霉菌菌株具有较强的溶血活性,培养72h后溶血活性明显(图4)。将报告中菌株的基因序列与先前报道的诱导溶血的基因进行比较(表1),结果发现猪痢疾短螺旋体菌株G423的16S核糖体RNA基因(MT304816.1)和Streptomyces filipinensis菌株DSM 40112的FilA5基因(MH638271.1)具有可比性。因此,这些基因可能与PRJNA922082的溶血活性有关。

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表1 PRJNA922082基因组中推定的溶血素基因和比对结果

转归和预后

经克拉霉素治疗近3个月后,患者病情好转,感染未再复发。

总    结

1. 本文描述了1例免疫功能正常但因感染白网链霉菌引起重症肺炎的病例,并采用WGS和系统发育分析对白网链霉菌进行鉴定。

2. 本例中描述的链霉菌感染的诊断和治疗可为此类患者的临床管理提供参考。对于疑似罕见病原体感染的高危患者,可进行WGS检测进一步探究链霉菌分离株的诱发因素、病程、治疗和进化。

链霉菌分离株的易感因素、病程、治疗和进化仍需进一步研究。

该研究使用了迪飞医学mNGS检测技术。

参考文献:

Liu J, Xu Z, Bai Y, Feng J, Xu L and Li F (2024) Streptomyces albireticuli lung infection managed as a pulmonary air cyst: a case report and literature review. Front. Cell. Infect. Microbiol. 13:1296491. doi: 10.3389/fcimb.2023.1296491.

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