支气管扩张症是以支气管异常扩张为特征的一类异质性疾病，表现为咳嗽、咳痰及反复出现的肺部感染。曲霉菌作为肺部感染的常见真菌之一，在支气管扩张症中既可作为疾病的结局出现，也可作为诱因参与疾病进展，最终使支气管扩张症的病程复杂化。该文对支气管扩张症中的曲霉菌易感因素及致病机制进行阐述，并进一步介绍了支气管扩张症合并曲霉菌感染的诊断及治疗现状，旨在明确曲霉菌感染在支气管扩张症中的作用，并为其临床诊治提供新的思考方向。
引用本文： 李秀, 童翔, 范红. 曲霉菌感染在支气管扩张症中的作用及其诊断与治疗. 华西医学, 2022, 37(1): 1-7. doi: 10.7507/1002-0179.202112064 复制
支气管扩张症是一类临床异质性疾病的总称，指由各种病因引起的反复发生的化脓性感染，导致中小支气管反复损坏和/或阻塞，致使支气管壁结构破坏，最终引起支气管异常和持久性扩张[1-2]。患者通常以长期慢性咳嗽、咳大量脓痰和/或间断咯血为主要临床表现[1, 3]。支气管扩张症合并感染十分常见，在既往研究中，包括铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌在内的细菌感染在支气管扩张症中的作用已被深入探讨，而真菌感染则研究有限[4]。存在于支气管扩张症中的真菌最常见的是曲霉菌与白色念珠菌，其中曲霉菌的致病力更强[5]。目前，关于支气管扩张症与曲霉菌感染的研究焦点大多集中于变应性支气管肺曲霉病（allergic bronchopulmonary aspergillosis，ABPA），鲜有文献针对曲霉菌感染在支气管扩张症中的作用进行深入探讨。因此，本文对支气管扩张症中的曲霉菌易感因素及致病机制进行了总结，并在现有研究基础上阐述了支气管扩张症和 ABPA 的联系，旨在为支气管扩张症合并曲霉菌感染的有效诊断及治疗提供新的思考方向。
1 支气管扩张症中的曲霉菌易感因素
在一项 2003 年－2013 年的人群匹配队列回顾性分析中，支气管扩张症患者中的曲霉菌感染率远高于无支气管扩张患者[6]，这意味着支气管扩张症患者对曲霉菌的易感性增强。支气管扩张症中，支气管壁不可逆性破坏、纤毛清除障碍、黏液积聚等气道内病理生理特征在曲霉菌机会性感染中具有重要作用，合并其他类型疾病、年龄、性别等因素也影响着支气管扩张症患者的曲霉菌易感性，具体如下。
1.1 病理生理因素
与正常支气管结构相比，支气管扩张症中的气道上皮细胞纤毛数量显著减少，杯状细胞增生，局部气道内黏液积聚，气流通道有效横截面积大幅降低，同时支气管壁受到严重破坏，气道内结构及环境的异常削弱了物理防御屏障的保护作用，为微生物提供了良好的局部生长环境[2]。气道内中性粒细胞的募集是支气管扩张症的典型炎症反应特征[7]，中性粒细胞可释放包括弹性蛋白酶、组织蛋白酶 G、蛋白酶 3 等在内的多种炎症介质，其中弹性蛋白酶在支气管扩张症中的作用更为重要[8]。弹性蛋白酶通过激活钙蛋白酶、正向促进并放大局部炎症反应、破坏蛋白酶水解平衡等多种途径降解细胞外基质，破坏上皮细胞连接结构，加剧支气管扩张[9]。此外，弹性蛋白酶还可促进黏液分泌增多及纤毛清除障碍，并对气道上皮细胞造成损伤，损害机体免疫反应[8, 10]。上述病理生理过程最终导致支气管壁不可逆性破坏和局部廓清障碍，微生物局部定植风险升高，增加曲霉菌感染率[7-10]。
1.2 疾病背景因素
早期研究表明，在合并非结核分枝杆菌感染的支气管扩张症患者中，曲霉菌血清学及肺部影像学结果阳性的发生率远高于合并结核分枝杆菌感染的支气管扩张症患者，可能与患者在确诊非结核分枝杆菌感染前使用广谱抗菌药物有关[11]。此外，在由非结核分枝杆菌引起的肺结核中，非结核分枝杆菌可通过破坏正常的支气管末端或肺泡结构导致局部肺实质破坏并形成空洞，进而引起曲霉菌定植[12]。免疫功能缺陷是支气管扩张症的常见病因之一，在欧美国家中尤为常见[1]，而免疫失调与曲霉菌引起的肺部感染密切相关[13-14]，因此免疫缺陷所致支气管扩张症患者对曲霉菌的易感性增加。例如，在类风湿关节炎相关性支气管扩张症中，免疫抑制剂肿瘤坏死因子-α的使用可使患者感染曲霉菌的风险骤增[5]。年龄和性别也与支气管扩张症患者的曲霉菌易感性有关，60 岁以下女性患者的曲霉病发生率更高，支气管扩张症合并慢性阻塞性肺疾病或既往肺结核病史也与曲霉菌感染的发生率升高显著相关[6]。另外，Máiz 等[15]的研究显示，支气管扩张症患者出现的每日大量脓痰与并发的曲霉菌感染存在相关性，长期慢性抗菌药物的使用可增加白色念珠菌在气道内的持久性，但抗菌药物使用是否与曲霉菌感染相关尚无确切证据。
2 支气管扩张症致病机制中的曲霉菌作用
曲霉菌在环境中广泛存在，其中烟曲霉是引起肺部疾病最常见的病原体，由空气吸入的曲霉菌可在人体呼吸道防御机制作用下自动清除，但当机体存在免疫功能障碍时，曲霉菌可引起一系列肺部疾病，也可通过多种途径诱发并加重支气管扩张症的病程进展[13-14, 16]。
2.1 蛋白酶损伤作用
烟曲霉衍生蛋白酶可以刺激白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、单核细胞趋化蛋白-1 等细胞因子的产生，引发免疫系统防御反应，并可直接诱导气道上皮细胞的剥离，造成局部炎症反应浸润及气道慢性损伤[17-18]。由烟曲霉分泌的蛋白酶还可通过作用于肺泡上皮细胞内的肌动蛋白细胞骨架及细胞间黏附结构，破坏肺泡表面物理屏障功能[19]。此外，曲霉菌分泌的具有胶原降解活性的蛋白水解酶，可直接破坏气道内软组织及细支气管内的弹性蛋白层结构[20]。而这种蛋白酶在黏液异常分泌中也发挥一定作用，MUC5AC 基因与气道上皮细胞分泌黏液蛋白密切相关，烟曲霉具有较强的丝氨酸蛋白酶活性，可通过激活肿瘤坏死因子-α转化酶/转化生长因子-α/表皮生长因子受体通路，诱导支气管上皮细胞 MUC5AC 基因高表达，引起黏液大量分泌、潴留[21]。上述损伤机制不仅在 ABPA 中参与了气道重塑及支气管扩张的形成过程，同时在已经存在支气管破坏甚至重塑的背景下，还将对气道造成二次破坏，导致气道及邻近肺泡解剖结构的持续异常并加剧病程进展[17-21]。
2.2 代谢产物毒性作用
烟曲霉渗出物是从其孢子表面分离出来的一种复杂的分子生物混合物，可增强曲霉孢子与肺泡上皮细胞和细胞外基质蛋白之间的结合[22]，通过细胞毒性作用对肺泡巨噬细胞造成损伤，抑制肿瘤坏死因子-α的释放[23]。肿瘤坏死因子-α由肺泡巨噬细胞、中性粒细胞、单核细胞等多种免疫效应细胞合成释放，在细胞因子网络中对识别感染、激活适应性免疫应答起着重要作用[5]。既往研究显示，烟曲霉产生的代谢产物包含某些纤毛抑制物质，如胶霉毒素、烟曲霉素、烟曲霉酸等，在支气管扩张症患者本已受损的纤毛系统中，这些代谢产物会进一步降低纤毛运动频率，影响黏液纤毛系统的机械清除作用，进而延长曲霉菌在气道内的定植时间，引起支气管损伤的恶性循坏[24]。
2.3 免疫炎症反应诱发损伤
2.3.1 先天性免疫反应损伤
烟曲霉感染早期，中性粒细胞介导的先天性免疫防御反应发挥主导作用[25]。曲霉菌蛋白酶可通过转录机制诱导 IL-8 基因的高表达[26-27]，通过激活上皮细胞膜上的蛋白酶激活受体引起中性粒细胞趋化因子 IL-8 的释放[28]，IL-8 在气道中显著升高，中性粒细胞局部募集，进而释放弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶 9 等[29]。基质金属蛋白酶 9 在支气管壁及邻近肺组织的细胞外基质降解过程中发挥重要作用，支气管扩张症患者的基质金属蛋白酶 9 活性明显增强[30]。此外，ABPA 中嗜酸性粒细胞也可释放基质金属蛋白酶9 并诱导 IL-8 的产生[31-32]。由曲霉菌感染引起的气道内中性粒细胞及其释放的蛋白酶增多、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的混合性炎症浸润均与支气管扩张的严重程度密切相关[29, 33]。
2.3.2 适应性免疫应答损伤
宿主对曲霉菌感染同时启动 Th1、Th2 型免疫反应并产生不同类群的细胞因子，包括 IL-2、IL-12、肿瘤坏死因子-α、γ干扰素等在内的 Th1 型细胞因子通过诱导活性氧产生等过程加强特定免疫细胞对真菌的杀伤能力，此为保护性免疫反应；而 Th2 型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13 等）可抑制宿主免疫防御反应，与疾病进展有关[5]。曲霉菌通过诱导 CD4+细胞产生特异性 Th2 细胞因子（IL-5 和 IL-13）、M2 型巨噬细胞极化、蛋白酶激活受体-2 激活等多种途径促进 Th2 型免疫反应的发生[34-36]，该免疫反应过程在 ABPA 中尤为显著，而支气管扩张是 ABPA 病程进展中的一个重要结局[12]。IL-13 可促进上皮层内杯状细胞化生，致使气道内黏液积聚[37]，并在促进气道纤维化、引发嗜酸性炎症反应、诱发气道高反应性等方面具有重要作用[38]。IL-13 还可激活以基质金属蛋白酶、组织蛋白酶为基础的蛋白水解通路，引起肺气肿[39]。IL-10 通过抑制单核细胞中活性氧的产生、抑制菌丝破坏等途径减弱其抗真菌活性[40]。IL-4、IL-10 则可下调 IL-12 和γ干扰素等 Th1 型细胞因子，并促进包括 IL-4、IL-5 在内的 Th2 细胞因子的产生[41-42]。上述过程形成正向循环促进 Th2 型免疫反应的发生，加重 ABPA 中支气管扩张症的病程进展。ABPA 的本质是由曲霉菌引起、Th2 辅助细胞驱动的超敏反应，患者可表现为咳嗽、咳痰、咯血、哮喘样症状并继发支气管扩张症，由于 ABPA 症状的不典型性，很容易被误诊为哮喘[43]。根据肺部影像学特点，ABPA 可分为血清型及中央支气管扩张型，血清型的血清免疫活性更低，且预后较好，但血清型可同时存在于支气管扩张症中，且相比中央支气管扩张型更容易被误诊[44]。既往关于支气管扩张症与曲霉菌感染并存的焦点多集中于 ABPA，但支气管扩张症可先于 ABPA 发生，并向 ABPA 潜在发展。Mac Aogáin等[45]基于亚洲与欧洲匹配性支气管扩张症队列（cohort of Asian and matched European bronchiectasis）的多中心横断面研究首次揭示了非囊性纤维化支气管扩张症中普遍存在的曲霉菌致敏状态，该致敏状态与较差的临床结局相关，并倾向于出现潜在的血清型 ABPA。支气管扩张症患者中的曲霉菌致敏机制尚不清楚，但基于血清型 ABPA 的高误诊率以及可能继发的中央支气管扩张型，若能尽早识别曲霉菌致敏状态，则能早期发现血清型 ABPA，从而有效预防疾病进展。
3 支气管扩张症合并曲霉菌感染的诊断与治疗
3.1 诊断
支气管扩张症与曲霉菌感染可能存在相互作用，识别支气管扩张症中的曲霉菌感染，对改善感染性恶性循环、减缓气道重塑、延缓疾病进展均具有重要意义。痰液及支气管肺泡灌洗液检测、真菌相关生物标志物已广泛应用于临床。对于合格的痰液标本及支气管肺泡灌洗液，真菌培养手段简单易行，但无法区分定植与感染。而对于没有典型免疫危险因素的危重患者中检出的呼吸道曲霉菌培养阳性标本，Vandewoude 等[46]提出了一种判断定植或感染的临床诊断算法。此外，血浆中（1，3）-β-D-葡聚糖检测（G 试验）对诊断早期真菌感染，尤其是侵袭性真菌感染，灵敏度高于真菌培养，并可作为治疗疗效的监测指标[47-48]。但 G 试验仅能提示有无真菌感染，而无法区分真菌种类。对于支气管肺泡灌洗液，使用 G 试验与半乳甘露聚糖联合检测来诊断肺部曲霉菌感染价值更高[49]。2007 年中华医学会肺真菌病诊疗指南[50]提出，气管内吸引物或合格痰液标本直接镜检发现菌丝且培养连续≥2 次分离到同种真菌，支气管肺泡灌洗液镜检发现菌丝且真菌培养阳性，血清 G 试验或半乳甘露聚糖试验连续 2 次阳性，均对肺部真菌感染具有临床诊断意义。此外，分子生物学技术在微生物检测中的应用价值近年来逐渐凸显。第二代测序技术可对样本中的微生物群进行全基因组测序，同时检出全部微生物的大规模 DNA 或 RNA 片段[51]，目前已被用于支气管肺泡灌洗液的病原体检测，其检出效率优于传统诊断方法，尤其对于少见病原体具有重要的辅助诊断意义[52]。聚合酶链反应可被用于在体外大量复制微量 DNA 片段[53]，其中，AsperGenius 是一种多重实时聚合酶链反应检测方法，在识别曲霉菌属种类、检测基因突变、识别唑类敏感菌及耐药菌方面具有独特优势[54-55]。在血浆中，AsperGenius 检测出曲霉菌的灵敏度和特异度可达到 80%和 77.8%[56]，但其实际效能仍需进一步临床研究证实。
近年来，生物标志物也在不断被开发用于曲霉菌和支气管扩张症的诊断。几丁质酶是先天性免疫针对真菌防御的产物，由支气管上皮细胞及免疫细胞产生，强活性几丁质酶可能预示着普遍存在的炎症反应，此前已被发现与哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病相关[57]。一项多中心临床研究表明，与其他慢性呼吸道疾病相比，支气管扩张症患者的几丁质酶活性明显增强，这提示气道存在曲霉菌，且几丁质酶活性与疾病严重程度密切相关，而在东南亚人群中，几丁质酶与“频繁加重”的支气管扩张表型相关[58]。YKL-40 是几丁质酶的一种，可增强抗原敏感性，增加树突状细胞数量，并通过增强 Fas 凋亡抑制分子的表达、增强蛋白激酶 B/Akt 磷酸化、诱导 Fas 凋亡抑制分子 3 等途径抑制炎症细胞凋亡/死亡，在调控 Th2 型免疫反应方面具有重要作用[59]。YKL-40 作为间质性肺病、哮喘的生物标志物及治疗靶点有一定应用前景[60-61]，基于曲霉菌感染诱发的 Th2 型免疫反应，YKL-40 在曲霉菌感染的有效诊断及靶向治疗中可能具有重要价值。
3.2 治疗
三唑类药物目前已广泛应用于曲霉菌感染后的抗真菌治疗，但需注意的是，治疗过程中应反复监测药物浓度确保其稳定在安全治疗范围内[62]。根据患者病情轻重及耐受程度选择药物，伊曲康唑为病情较轻患者首选，较重者考虑伏立康唑，当患者耐受性较差或治疗无效时，可换用棘白菌素类药物（卡泊芬净、米卡芬净等）或两性霉素 B[50, 63]。半乳甘露聚糖试验在监测治疗效果上具有临床意义，其证据等级强于 G 试验[63]。在支气管扩张症与曲霉菌感染共存的 ABPA 中，皮质类固醇激素仍是主要治疗手段，对减轻临床症状、减少复发频率具有重要作用[64]，但皮质类固醇激素的免疫抑制作用可能加剧真菌生长。
此外，近年来基于不同临床特征、致病因素及免疫特性的表型分类对支气管扩张症进行研究已经成为热点，这在一定程度上为具有不同特征的患病人群提供了更多元化的个体化治疗方向[65-66]。目前针对支气管扩张症病理生理过程的新疗法被不断提出，中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂化合物、组织蛋白酶 C 抑制剂、趋化因子受体 2 拮抗剂、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等都可以通过调节中性粒细胞主导的免疫炎症反应从而发挥治疗作用，但是其实际临床应用价值尚需进一步深入研究[67]。亚洲与欧洲匹配性支气管扩张症队列中，由包括曲霉菌在内的真菌驱动的致敏型支气管扩张症患者的炎症特征表现为以α2 干扰素、肿瘤坏死因子-β、血小板源性生长因子、IL-1QA、IL-17A、可溶性 CD40 配体为主要免疫反应因子[45]，这为支气管扩张症合并曲霉菌感染的靶向治疗提供了新的思考方向，即包括抗炎、抗 Th2 细胞因子在内的靶向治疗或许会有帮助。而针对 IL-5 的人源性单克隆抗体包括美泊利单抗、瑞替珠单抗、贝那利珠单抗等，其对严重哮喘患者有一定疗效[68-70]。因此，基于曲霉菌感染诱发的 Th2 型免疫炎症反应，抗 IL-5 生物疗法对支气管扩张症合并曲霉菌感染可能也具有一定应用前景。英国的一项研究显示，支气管扩张症患者中广泛存在维生素 D 缺乏，并与疾病严重程度有关[71]。烟曲霉代谢产物通过下调气道上皮细胞及巨噬细胞中维生素 D 受体的表达，从而促进细胞因子 IL-5、IL-13 的产生，伊曲康唑具有减轻 Th2 型炎症反应的作用，而在气道内曲霉菌有效清除的情况下，补充维生素 D 方能发挥更大的治疗潜力[72]。因此，抗真菌药物与维生素 D 的联合使用或许会有更显著的治疗效益。
4 小结
综上所述，对于支气管扩张症中的真菌尤其是曲霉菌的研究近年来逐渐成为热点。支气管扩张症的局部气道病理生理学特征与伴随的疾病背景因素增强了机体对曲霉菌的易感性，而曲霉菌感染则通过其蛋白酶、代谢产物及免疫炎症反应等途径反向加重支气管扩张症的疾病进展，最终使其病程复杂化。本文综述了支气管扩张症中的曲霉菌易感因素及致病机制，总结了目前支气管扩张症中曲霉菌感染的诊断技术以及治疗手段的研究现状，希望能帮助临床工作者更清晰地了解支气管扩张症合并曲霉菌感染，助力临床诊治。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。
支气管扩张症是一类临床异质性疾病的总称，指由各种病因引起的反复发生的化脓性感染，导致中小支气管反复损坏和/或阻塞，致使支气管壁结构破坏，最终引起支气管异常和持久性扩张[1-2]。患者通常以长期慢性咳嗽、咳大量脓痰和/或间断咯血为主要临床表现[1, 3]。支气管扩张症合并感染十分常见，在既往研究中，包括铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌在内的细菌感染在支气管扩张症中的作用已被深入探讨，而真菌感染则研究有限[4]。存在于支气管扩张症中的真菌最常见的是曲霉菌与白色念珠菌，其中曲霉菌的致病力更强[5]。目前，关于支气管扩张症与曲霉菌感染的研究焦点大多集中于变应性支气管肺曲霉病（allergic bronchopulmonary aspergillosis，ABPA），鲜有文献针对曲霉菌感染在支气管扩张症中的作用进行深入探讨。因此，本文对支气管扩张症中的曲霉菌易感因素及致病机制进行了总结，并在现有研究基础上阐述了支气管扩张症和 ABPA 的联系，旨在为支气管扩张症合并曲霉菌感染的有效诊断及治疗提供新的思考方向。
1 支气管扩张症中的曲霉菌易感因素
在一项 2003 年－2013 年的人群匹配队列回顾性分析中，支气管扩张症患者中的曲霉菌感染率远高于无支气管扩张患者[6]，这意味着支气管扩张症患者对曲霉菌的易感性增强。支气管扩张症中，支气管壁不可逆性破坏、纤毛清除障碍、黏液积聚等气道内病理生理特征在曲霉菌机会性感染中具有重要作用，合并其他类型疾病、年龄、性别等因素也影响着支气管扩张症患者的曲霉菌易感性，具体如下。
1.1 病理生理因素
与正常支气管结构相比，支气管扩张症中的气道上皮细胞纤毛数量显著减少，杯状细胞增生，局部气道内黏液积聚，气流通道有效横截面积大幅降低，同时支气管壁受到严重破坏，气道内结构及环境的异常削弱了物理防御屏障的保护作用，为微生物提供了良好的局部生长环境[2]。气道内中性粒细胞的募集是支气管扩张症的典型炎症反应特征[7]，中性粒细胞可释放包括弹性蛋白酶、组织蛋白酶 G、蛋白酶 3 等在内的多种炎症介质，其中弹性蛋白酶在支气管扩张症中的作用更为重要[8]。弹性蛋白酶通过激活钙蛋白酶、正向促进并放大局部炎症反应、破坏蛋白酶水解平衡等多种途径降解细胞外基质，破坏上皮细胞连接结构，加剧支气管扩张[9]。此外，弹性蛋白酶还可促进黏液分泌增多及纤毛清除障碍，并对气道上皮细胞造成损伤，损害机体免疫反应[8, 10]。上述病理生理过程最终导致支气管壁不可逆性破坏和局部廓清障碍，微生物局部定植风险升高，增加曲霉菌感染率[7-10]。
1.2 疾病背景因素
早期研究表明，在合并非结核分枝杆菌感染的支气管扩张症患者中，曲霉菌血清学及肺部影像学结果阳性的发生率远高于合并结核分枝杆菌感染的支气管扩张症患者，可能与患者在确诊非结核分枝杆菌感染前使用广谱抗菌药物有关[11]。此外，在由非结核分枝杆菌引起的肺结核中，非结核分枝杆菌可通过破坏正常的支气管末端或肺泡结构导致局部肺实质破坏并形成空洞，进而引起曲霉菌定植[12]。免疫功能缺陷是支气管扩张症的常见病因之一，在欧美国家中尤为常见[1]，而免疫失调与曲霉菌引起的肺部感染密切相关[13-14]，因此免疫缺陷所致支气管扩张症患者对曲霉菌的易感性增加。例如，在类风湿关节炎相关性支气管扩张症中，免疫抑制剂肿瘤坏死因子-α的使用可使患者感染曲霉菌的风险骤增[5]。年龄和性别也与支气管扩张症患者的曲霉菌易感性有关，60 岁以下女性患者的曲霉病发生率更高，支气管扩张症合并慢性阻塞性肺疾病或既往肺结核病史也与曲霉菌感染的发生率升高显著相关[6]。另外，Máiz 等[15]的研究显示，支气管扩张症患者出现的每日大量脓痰与并发的曲霉菌感染存在相关性，长期慢性抗菌药物的使用可增加白色念珠菌在气道内的持久性，但抗菌药物使用是否与曲霉菌感染相关尚无确切证据。
2 支气管扩张症致病机制中的曲霉菌作用
曲霉菌在环境中广泛存在，其中烟曲霉是引起肺部疾病最常见的病原体，由空气吸入的曲霉菌可在人体呼吸道防御机制作用下自动清除，但当机体存在免疫功能障碍时，曲霉菌可引起一系列肺部疾病，也可通过多种途径诱发并加重支气管扩张症的病程进展[13-14, 16]。
2.1 蛋白酶损伤作用
烟曲霉衍生蛋白酶可以刺激白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、单核细胞趋化蛋白-1 等细胞因子的产生，引发免疫系统防御反应，并可直接诱导气道上皮细胞的剥离，造成局部炎症反应浸润及气道慢性损伤[17-18]。由烟曲霉分泌的蛋白酶还可通过作用于肺泡上皮细胞内的肌动蛋白细胞骨架及细胞间黏附结构，破坏肺泡表面物理屏障功能[19]。此外，曲霉菌分泌的具有胶原降解活性的蛋白水解酶，可直接破坏气道内软组织及细支气管内的弹性蛋白层结构[20]。而这种蛋白酶在黏液异常分泌中也发挥一定作用，MUC5AC 基因与气道上皮细胞分泌黏液蛋白密切相关，烟曲霉具有较强的丝氨酸蛋白酶活性，可通过激活肿瘤坏死因子-α转化酶/转化生长因子-α/表皮生长因子受体通路，诱导支气管上皮细胞 MUC5AC 基因高表达，引起黏液大量分泌、潴留[21]。上述损伤机制不仅在 ABPA 中参与了气道重塑及支气管扩张的形成过程，同时在已经存在支气管破坏甚至重塑的背景下，还将对气道造成二次破坏，导致气道及邻近肺泡解剖结构的持续异常并加剧病程进展[17-21]。
2.2 代谢产物毒性作用
烟曲霉渗出物是从其孢子表面分离出来的一种复杂的分子生物混合物，可增强曲霉孢子与肺泡上皮细胞和细胞外基质蛋白之间的结合[22]，通过细胞毒性作用对肺泡巨噬细胞造成损伤，抑制肿瘤坏死因子-α的释放[23]。肿瘤坏死因子-α由肺泡巨噬细胞、中性粒细胞、单核细胞等多种免疫效应细胞合成释放，在细胞因子网络中对识别感染、激活适应性免疫应答起着重要作用[5]。既往研究显示，烟曲霉产生的代谢产物包含某些纤毛抑制物质，如胶霉毒素、烟曲霉素、烟曲霉酸等，在支气管扩张症患者本已受损的纤毛系统中，这些代谢产物会进一步降低纤毛运动频率，影响黏液纤毛系统的机械清除作用，进而延长曲霉菌在气道内的定植时间，引起支气管损伤的恶性循坏[24]。
2.3 免疫炎症反应诱发损伤
2.3.1 先天性免疫反应损伤
烟曲霉感染早期，中性粒细胞介导的先天性免疫防御反应发挥主导作用[25]。曲霉菌蛋白酶可通过转录机制诱导 IL-8 基因的高表达[26-27]，通过激活上皮细胞膜上的蛋白酶激活受体引起中性粒细胞趋化因子 IL-8 的释放[28]，IL-8 在气道中显著升高，中性粒细胞局部募集，进而释放弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶 9 等[29]。基质金属蛋白酶 9 在支气管壁及邻近肺组织的细胞外基质降解过程中发挥重要作用，支气管扩张症患者的基质金属蛋白酶 9 活性明显增强[30]。此外，ABPA 中嗜酸性粒细胞也可释放基质金属蛋白酶9 并诱导 IL-8 的产生[31-32]。由曲霉菌感染引起的气道内中性粒细胞及其释放的蛋白酶增多、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的混合性炎症浸润均与支气管扩张的严重程度密切相关[29, 33]。
2.3.2 适应性免疫应答损伤
宿主对曲霉菌感染同时启动 Th1、Th2 型免疫反应并产生不同类群的细胞因子，包括 IL-2、IL-12、肿瘤坏死因子-α、γ干扰素等在内的 Th1 型细胞因子通过诱导活性氧产生等过程加强特定免疫细胞对真菌的杀伤能力，此为保护性免疫反应；而 Th2 型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13 等）可抑制宿主免疫防御反应，与疾病进展有关[5]。曲霉菌通过诱导 CD4+细胞产生特异性 Th2 细胞因子（IL-5 和 IL-13）、M2 型巨噬细胞极化、蛋白酶激活受体-2 激活等多种途径促进 Th2 型免疫反应的发生[34-36]，该免疫反应过程在 ABPA 中尤为显著，而支气管扩张是 ABPA 病程进展中的一个重要结局[12]。IL-13 可促进上皮层内杯状细胞化生，致使气道内黏液积聚[37]，并在促进气道纤维化、引发嗜酸性炎症反应、诱发气道高反应性等方面具有重要作用[38]。IL-13 还可激活以基质金属蛋白酶、组织蛋白酶为基础的蛋白水解通路，引起肺气肿[39]。IL-10 通过抑制单核细胞中活性氧的产生、抑制菌丝破坏等途径减弱其抗真菌活性[40]。IL-4、IL-10 则可下调 IL-12 和γ干扰素等 Th1 型细胞因子，并促进包括 IL-4、IL-5 在内的 Th2 细胞因子的产生[41-42]。上述过程形成正向循环促进 Th2 型免疫反应的发生，加重 ABPA 中支气管扩张症的病程进展。ABPA 的本质是由曲霉菌引起、Th2 辅助细胞驱动的超敏反应，患者可表现为咳嗽、咳痰、咯血、哮喘样症状并继发支气管扩张症，由于 ABPA 症状的不典型性，很容易被误诊为哮喘[43]。根据肺部影像学特点，ABPA 可分为血清型及中央支气管扩张型，血清型的血清免疫活性更低，且预后较好，但血清型可同时存在于支气管扩张症中，且相比中央支气管扩张型更容易被误诊[44]。既往关于支气管扩张症与曲霉菌感染并存的焦点多集中于 ABPA，但支气管扩张症可先于 ABPA 发生，并向 ABPA 潜在发展。Mac Aogáin等[45]基于亚洲与欧洲匹配性支气管扩张症队列（cohort of Asian and matched European bronchiectasis）的多中心横断面研究首次揭示了非囊性纤维化支气管扩张症中普遍存在的曲霉菌致敏状态，该致敏状态与较差的临床结局相关，并倾向于出现潜在的血清型 ABPA。支气管扩张症患者中的曲霉菌致敏机制尚不清楚，但基于血清型 ABPA 的高误诊率以及可能继发的中央支气管扩张型，若能尽早识别曲霉菌致敏状态，则能早期发现血清型 ABPA，从而有效预防疾病进展。
3 支气管扩张症合并曲霉菌感染的诊断与治疗
3.1 诊断
支气管扩张症与曲霉菌感染可能存在相互作用，识别支气管扩张症中的曲霉菌感染，对改善感染性恶性循环、减缓气道重塑、延缓疾病进展均具有重要意义。痰液及支气管肺泡灌洗液检测、真菌相关生物标志物已广泛应用于临床。对于合格的痰液标本及支气管肺泡灌洗液，真菌培养手段简单易行，但无法区分定植与感染。而对于没有典型免疫危险因素的危重患者中检出的呼吸道曲霉菌培养阳性标本，Vandewoude 等[46]提出了一种判断定植或感染的临床诊断算法。此外，血浆中（1，3）-β-D-葡聚糖检测（G 试验）对诊断早期真菌感染，尤其是侵袭性真菌感染，灵敏度高于真菌培养，并可作为治疗疗效的监测指标[47-48]。但 G 试验仅能提示有无真菌感染，而无法区分真菌种类。对于支气管肺泡灌洗液，使用 G 试验与半乳甘露聚糖联合检测来诊断肺部曲霉菌感染价值更高[49]。2007 年中华医学会肺真菌病诊疗指南[50]提出，气管内吸引物或合格痰液标本直接镜检发现菌丝且培养连续≥2 次分离到同种真菌，支气管肺泡灌洗液镜检发现菌丝且真菌培养阳性，血清 G 试验或半乳甘露聚糖试验连续 2 次阳性，均对肺部真菌感染具有临床诊断意义。此外，分子生物学技术在微生物检测中的应用价值近年来逐渐凸显。第二代测序技术可对样本中的微生物群进行全基因组测序，同时检出全部微生物的大规模 DNA 或 RNA 片段[51]，目前已被用于支气管肺泡灌洗液的病原体检测，其检出效率优于传统诊断方法，尤其对于少见病原体具有重要的辅助诊断意义[52]。聚合酶链反应可被用于在体外大量复制微量 DNA 片段[53]，其中，AsperGenius 是一种多重实时聚合酶链反应检测方法，在识别曲霉菌属种类、检测基因突变、识别唑类敏感菌及耐药菌方面具有独特优势[54-55]。在血浆中，AsperGenius 检测出曲霉菌的灵敏度和特异度可达到 80%和 77.8%[56]，但其实际效能仍需进一步临床研究证实。
近年来，生物标志物也在不断被开发用于曲霉菌和支气管扩张症的诊断。几丁质酶是先天性免疫针对真菌防御的产物，由支气管上皮细胞及免疫细胞产生，强活性几丁质酶可能预示着普遍存在的炎症反应，此前已被发现与哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病相关[57]。一项多中心临床研究表明，与其他慢性呼吸道疾病相比，支气管扩张症患者的几丁质酶活性明显增强，这提示气道存在曲霉菌，且几丁质酶活性与疾病严重程度密切相关，而在东南亚人群中，几丁质酶与“频繁加重”的支气管扩张表型相关[58]。YKL-40 是几丁质酶的一种，可增强抗原敏感性，增加树突状细胞数量，并通过增强 Fas 凋亡抑制分子的表达、增强蛋白激酶 B/Akt 磷酸化、诱导 Fas 凋亡抑制分子 3 等途径抑制炎症细胞凋亡/死亡，在调控 Th2 型免疫反应方面具有重要作用[59]。YKL-40 作为间质性肺病、哮喘的生物标志物及治疗靶点有一定应用前景[60-61]，基于曲霉菌感染诱发的 Th2 型免疫反应，YKL-40 在曲霉菌感染的有效诊断及靶向治疗中可能具有重要价值。
3.2 治疗
三唑类药物目前已广泛应用于曲霉菌感染后的抗真菌治疗，但需注意的是，治疗过程中应反复监测药物浓度确保其稳定在安全治疗范围内[62]。根据患者病情轻重及耐受程度选择药物，伊曲康唑为病情较轻患者首选，较重者考虑伏立康唑，当患者耐受性较差或治疗无效时，可换用棘白菌素类药物（卡泊芬净、米卡芬净等）或两性霉素 B[50, 63]。半乳甘露聚糖试验在监测治疗效果上具有临床意义，其证据等级强于 G 试验[63]。在支气管扩张症与曲霉菌感染共存的 ABPA 中，皮质类固醇激素仍是主要治疗手段，对减轻临床症状、减少复发频率具有重要作用[64]，但皮质类固醇激素的免疫抑制作用可能加剧真菌生长。
此外，近年来基于不同临床特征、致病因素及免疫特性的表型分类对支气管扩张症进行研究已经成为热点，这在一定程度上为具有不同特征的患病人群提供了更多元化的个体化治疗方向[65-66]。目前针对支气管扩张症病理生理过程的新疗法被不断提出，中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂化合物、组织蛋白酶 C 抑制剂、趋化因子受体 2 拮抗剂、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等都可以通过调节中性粒细胞主导的免疫炎症反应从而发挥治疗作用，但是其实际临床应用价值尚需进一步深入研究[67]。亚洲与欧洲匹配性支气管扩张症队列中，由包括曲霉菌在内的真菌驱动的致敏型支气管扩张症患者的炎症特征表现为以α2 干扰素、肿瘤坏死因子-β、血小板源性生长因子、IL-1QA、IL-17A、可溶性 CD40 配体为主要免疫反应因子[45]，这为支气管扩张症合并曲霉菌感染的靶向治疗提供了新的思考方向，即包括抗炎、抗 Th2 细胞因子在内的靶向治疗或许会有帮助。而针对 IL-5 的人源性单克隆抗体包括美泊利单抗、瑞替珠单抗、贝那利珠单抗等，其对严重哮喘患者有一定疗效[68-70]。因此，基于曲霉菌感染诱发的 Th2 型免疫炎症反应，抗 IL-5 生物疗法对支气管扩张症合并曲霉菌感染可能也具有一定应用前景。英国的一项研究显示，支气管扩张症患者中广泛存在维生素 D 缺乏，并与疾病严重程度有关[71]。烟曲霉代谢产物通过下调气道上皮细胞及巨噬细胞中维生素 D 受体的表达，从而促进细胞因子 IL-5、IL-13 的产生，伊曲康唑具有减轻 Th2 型炎症反应的作用，而在气道内曲霉菌有效清除的情况下，补充维生素 D 方能发挥更大的治疗潜力[72]。因此，抗真菌药物与维生素 D 的联合使用或许会有更显著的治疗效益。
4 小结
综上所述，对于支气管扩张症中的真菌尤其是曲霉菌的研究近年来逐渐成为热点。支气管扩张症的局部气道病理生理学特征与伴随的疾病背景因素增强了机体对曲霉菌的易感性，而曲霉菌感染则通过其蛋白酶、代谢产物及免疫炎症反应等途径反向加重支气管扩张症的疾病进展，最终使其病程复杂化。本文综述了支气管扩张症中的曲霉菌易感因素及致病机制，总结了目前支气管扩张症中曲霉菌感染的诊断技术以及治疗手段的研究现状，希望能帮助临床工作者更清晰地了解支气管扩张症合并曲霉菌感染，助力临床诊治。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。