免疫低下人群感染的病原学特点和诊断进展

免疫低下人群感染的病原学特点和诊断进展【摘要】免疫低下人群是指因先天或后天因素导致免疫系统功能受损或缺陷的个体，这类人群往往抵御病原体的能力显著低于健康人群，导致罹患感染的风险显著增加。临床上利用实验室检查和相关的临床量表及早、准确地识别免疫低下人群感染的病原体，从而快速启动预防措施，降低患者病死率。此类人群的感染具有鲜明特点，如临床表现不典型，病情进展迅速，机会性感染、混合感染风险及病死率升高，给诊断带来了挑战。传统的培养技术和免疫学检测对于诊断具有一定局限性，质谱检测和分子诊断技术在快速、精准识别病原体方面具有优势，已成为临床不可或缺的诊断工具。本综述总结免疫低下人群感染的病原学特点和当前感染诊断技术，旨在为临床精准诊疗提供理论参考。【关键词】免疫低下人群；病原学诊断；病原学检测；机制免疫低下是指当免疫系统的组成部分出现缺陷或者功能障碍时，免疫系统的监视、防御和自稳功能受到影响，导致宿主对病原体感染的防御能力下降，易发生反复、严重或机会性感染的状态。免疫低下可分为原发性和继发性，原发性免疫低下包括约４２０种单基因疾病、自身免疫病或自身炎症等，全球估计患病率为１∶１００００［１］；继发性免疫低下更为常见，病因包括药物使用、感染、外伤、糖尿病、恶性肿瘤，以及多种慢性非免疫系统疾病等。免疫低下人群感染的发生率和病死率明显高于健康人群。因此，了解免疫低下人群感染的病原学、临床特征及诊断方法有助于临床更快地识别免疫低下状态，更早干预，降低患者的感染风险和病死率。一、免疫低下人群的分类原发性免疫低下是指由遗传因素或先天性免疫系统发育异常导致的免疫功能障碍，其本质为免疫系统组成成分（如Ｔ淋巴细胞、Ｂ淋巴细胞、补体等）固有的内在缺陷，与基因突变密切相关［２］。继发性免疫低下是由后天因素（如感染、药物、恶性肿瘤等）作用于免疫系统，导致其功能受损而引发的免疫抑制状态［３］。原发性免疫低下状态可以分为Ｂ细胞功能缺陷，Ｔ细胞功能缺陷，Ｔ、Ｂ细胞功能缺陷。Ｂ细胞功能缺陷的常见疾病包括Ｘ连锁无丙种球蛋白血症，它是由于布鲁顿酪氨酸激酶（Ｂｒｕｔｏｎｔｙｒｏｓｉｎｅｋｉｎａｓｅ，ＢＴＫ）缺陷致Ｂ淋巴细胞在前Ｂ细胞阶段发育停滞，患者外周血中几乎没有Ｂ淋巴细胞，其免疫功能严重缺陷［４］。Ｔ细胞功能缺陷的常见疾病包括迪格奥尔格综合征（ＤｉＧｅｏｒｇｅｓｙｎｄｒｏｍｅ，ＤＧＳ），大多数病例是由染色体２２ｑ１１．２杂合性缺失所致典型三联征，即心脏圆锥动脉干畸形、胸腺发育不全和低钙血症（由甲状旁腺发育不全造成），大多数患者存在轻度Ｔ淋巴细胞缺乏［５］。Ｔ、Ｂ细胞功能缺陷的常见疾病包括重症联合免疫缺陷病，它是一种Ｔ淋巴细胞和Ｂ淋巴细胞都存在功能障碍的免疫缺陷病，所有类型均为遗传性。在重症联合免疫缺陷病的人群中，免疫系统几乎无法抵御细菌、病毒和真菌，导致反复持续感染［６］。继发性免疫低下状态的后天因素包括感染（例如ＨＩＶ、结核分枝杆菌等）、药物和特定疾病条件［７-１６］。继发性免疫低下病因及机制总结见表１。二、免疫低下人群的识别方式作为感染的极高危人群，早期识别免疫低下人群可以帮助临床医师采取更加积极主动的预防措施，降低患者病死率，改善其预后。评价体系对于识别免疫低下人群至关重要［１７］。关键的免疫指标评估可从３个维度开展。第一维度是常规的基础免疫指标，血常规中的白细胞计数、淋巴细胞绝对值及百分比可作为免疫状态的初步筛查；第二维度是整体免疫功能状态的评估，包括细胞免疫和体液免疫，细胞免疫中ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ８计数及Ｔ细胞增殖试验，体液免疫包含血清ＩｇＧ／ＩｇＭ和Ｂ淋巴细胞计数，以及补体系统的评估（Ｃ３／Ｃ４水平）等；第三维度是特定免疫缺陷病的针对性检测，如评估慢性肉芽肿病的二氢罗丹明氧化爆发试验，以及筛查新生儿重症免疫缺陷症的Ｔ细胞受体切除环筛查［１８-２０］。除实验室检查外，临床工作中有许多评分筛查量表，例如用于评估实体器官移植术后患者ＣＭＶ感染情况的移植相关免疫评分、癌症支持治疗多国协会（ＭｕｌｔｉｎａｔｉｏｎａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＳｕｐｐｏｒｔｉｖｅＣａｒｅｉｎＣａｎｃｅｒ，ＭＡＳＣＣ）评分计算器等［２１２２］。免疫低下人群的临床评价需要综合实验室检查和临床评分工具的结果。以移植后ＣＭＶ感染风险管理为例：供者（Ｄ）与受者（Ｒ）的ＣＭＶ血清学状态（Ｄ／Ｒ血清学状态）是风险分层的主要依据，该分层体系将Ｄ／Ｒ组合划分为不同风险等级（如Ｄ＋／Ｒ＋为最高风险组，需≥６个月预防性抗病毒治疗；Ｄ－／Ｒ－为最低风险组，无需常规预防），有助于临床及时采取措施改善预后［２３-２５］。三、免疫低下人群感染的特点与免疫功能正常个体不同，免疫低下人群感染的免疫应答模式可表现为异常活跃、显著抑制、免疫沉默。异常活跃指免疫系统的失调和错误攻击；显著抑制指免疫系统的功能全面减退，应答能力下降；免疫沉默指免疫系统对外来威胁（如病原体）或内部威胁（如癌变细胞）缺乏应有的反应［２６］。１．病原谱差异：与健康人群相比，免疫低下人群中阳性球菌、分枝杆菌、真菌和寄生虫感染比例增多，且阴性杆菌构成存在差异。由于留置静脉导管、化学治疗后口腔黏膜破损等原因，在免疫低下人群中阳性球菌感染日益增多（有研究表明，阳性球菌在肿瘤患者血流感染中占３７．２１％，以金黄色葡萄球菌为主；鼻腔定植耐甲氧西林金黄色葡萄球菌比例可达４８．１％）［２７２８］；在阴性杆菌方面，虽然总体感染仍常见，但菌种比例相较于普通人群发生了变化，表现为大肠埃希菌、铜绿假单胞菌感染相对减少，克雷伯菌属、肠杆菌属和鲍曼不动杆菌感染增多［２９-３０］。在免疫低下人群中，分枝杆菌属感染发生率高于健康人群，包括结核分枝杆菌和非结核分枝杆菌（以鸟分枝杆菌、龟分枝杆菌感染常见）［３１］。器官移植患者中，曲霉感染发生率显著升高，ＣＭＶ感染也是此类人群常见的机会性感染［３２-３３］。由于留置静脉导管、化学治疗后口腔黏膜破损等原因，在免疫低下人群中阳性球菌感染日益增多（有研究表明，阳性球菌在肿瘤患者血流感染中占３７．２１％，以金黄色葡萄球菌为主；鼻腔定植耐甲氧西林金黄色葡萄球菌比例可达４８．１％）［２７-２８］；在阴性杆菌方面，虽然总体感染仍常见，但菌种比例相较于普通人群发生了变化，表现为大肠埃希菌、铜绿假单胞菌感染相对减少，克雷伯菌属、肠杆菌属和鲍曼不动杆菌感染增多［２９-３０］。在免疫低下人群中，分枝杆菌属感染发生率高于健康人群，包括结核分枝杆菌和非结核分枝杆菌（以鸟分枝杆菌、龟分枝杆菌感染常见）［３１］。器官移植患者中，曲霉感染发生率显著升高，ＣＭＶ感染也是此类人群常见的机会性感染［３２-３３］。３．特异性临床表现：①临床表现隐匿且非典型，由于缺乏典型的炎症反应，感染症状常不明显，易被原发病掩盖，造成诊断延迟；②病情进展快速、易重症化，免疫低下导致免疫系统无法有效控制病原体，使疾病迅速发展为败血症、休克或多器官功能衰竭。③混合感染高发，同时感染多种病原体（如细菌、真菌、病毒合并感染）的情况极为常见，且通常由罕见或条件致病菌引起［３６-３８］。四、免疫低下人群感染的病原学检测１．病原学检测技术现状：免疫低下人群感染的病原学检测技术涵盖四大类，包括传统镜检与培养法、免疫学检测、质谱技术和分子检测［３９］。传统的显微镜直接观察法和培养法操作简便，成本低廉，可快速识别机会性病原体，但是存在“阴性无法排除感染，阳性也可能为定植”的困境，加之特殊病原体培养难度极大，阳性报告时间延长等问题，在临床上结果解读需要谨慎。免疫学检测包括蛋白质印迹法、免疫组织化学、ＥＬＩＳＡ等，但这些检测方法依赖宿主的免疫应答，在免疫低下人群中应用受限。例如基于Ｔ细胞功能的检测（如γ干扰素释放试验），因细胞免疫缺陷导致其灵敏度下降。一项纳入１１９例免疫低下患者的前瞻性研究显示，全定量γ干扰素释放试验诊断活动性结核的灵敏度为５９．０％，结核感染Ｔ细胞酶联免疫斑点检测为７２．０％，而在使用免疫抑制剂的患者亚组中２种试验的灵敏度分别降至１１．１％和４０．０％［４０］。相比之下，基于抗原检测的方法（如半乳甘露聚糖抗原试验、隐球菌抗原检测）受宿主免疫状态影响相对较小。因此，在免疫低下人群中选择免疫学检测方法时，应优先考虑抗原检测［４１］。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法（ｍａｔｒｉｘａｓｓｉｓｔｅｄｌａｓｅｒｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＭＡＬＤＩＴＯＦＭＳ）是目前常用的新型软电离生物质谱技术，主要用于多肽、蛋白质及合成聚合物等生物大分子检测与鉴定。其优点是检测速度快，适用于真菌等微生物的鉴定，但该技术本质仍依赖菌落培养，无法解决培养阳性率低的问题。因此在免疫低下人群感染的检测中优势并不突出［４２４３］。分子检测即核酸检测，其基本技术包括ＰＣＲ、基因测序、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统等。ＰＣＲ在免疫低下人群的诊断和感染识别上具有重要价值，临床上ＰＣＲ用于诊断免疫抑制患者急性呼吸衰竭严重感染的时间显著快于传统培养法（时间缩短到２．５～４．０ｈ），有利于临床医师快速调整抗菌治疗方案，实现个体化精准用药。基因测序常见的方法包括桑格测序、高通量测序及纳米孔单分子测序。其中桑格测序的准确性高，是行业的“金标准”［４４］。二代测序包括全基因组测序（ｗｈｏｌｅｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ，ＷＧＳ）、宏基因组学第二代测序（ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ，ｍＮＧＳ）。多项研究显示，ｍＮＧＳ在免疫低下人群中的病原体检出率显著高于常规检测。例如，一项纳入５５例免疫功能低下宿主肺炎患者的研究显示，肺泡灌洗液ｍＮＧＳ的阳性检出率为８９．１％，显著高于传统微生物检测的３４．５％（Ｐ＝０．００２）［４５］。然而，ｍＮＧＳ在免疫低下人群中仍面临挑战：①宿主核酸占比常过高，低丰度病原体易被遗漏，如脑脊液标本中病毒检出的灵敏度低于实时定量ＰＣＲ；②临床报告的部分检出序列可能为污染菌或定植菌，需结合临床特征综合判断；③成本较高，应对检测适应证加以规范和限定；④结果解读缺乏统一阈值，需依赖生物信息学与临床表现综合评估［４６］。三代测序是以ＰａｃｂｉｏＳｅｑｕｅｌⅡ平台为代表的单分子实时测序，具有高通量的特点。三代测序中的Ｎａｎｏｐｏｒｅ测序也被称为四代测序，是一种基于纳米孔的电信号检测技术。Ｃａｉ等［４７］利用Ｎａｎｏｐｏｒｅ测序开展单分子检测猴痘病毒Ａ２９蛋白研究，其展现出较高的灵敏度和特异度。该技术有望在免疫低下人群中实现快速现场诊断，满足特定情况下准确鉴定病毒的需求。ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统具有基因编辑功能及分子检测能力，基于ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统建立的核酸检测系统能够把核酸分子信号转化为肉眼可观察的荧光信号、化学信号等，但目前尚未在免疫低下大规模队列中验证，距实现临床应用仍有距离［４８］。２．检测技术的挑战：虽然检测方法多样，但当前免疫低下人群的病原学检测仍面临着许多挑战。①低病原体负荷导致检测灵敏性不足：与传统的基因分型方法（如线性探针法）相比，基于二代测序或特异性巢式反转录ＰＣＲ的灵敏检测方法能将ＨＣＶ混合感染的检出率从不足５％显著提高至１４％～３９％，提示传统方法可能严重低估了该人群中混合感染的实际发生率［４９］。②缺乏可靠的感染标志物，难以区分感染与非感染：免疫低下患者发生肺并发症时，感染与非感染的鉴别存在困难。这一困境主要源于常规炎症标志物（如ＣＲＰ、降钙素原）在此类人群中常不升高或缺乏可靠的诊断阈值，难以作为有效鉴别依据［５０］。③混合感染比例高，传统方法易漏诊：研究表明，免疫低下人群中混合感染比例为３０％～５０％（如细菌＋真菌、细菌＋病毒）［５１］。常规方法（培养＋单项ＰＣＲ＋抗原检测）对混合感染的漏诊率为６０％～７０％，而ｍＮＧＳ可提高混合感染检出率＞８０％［５２］。这意味着相当比例的患者可能仅被覆盖了感染谱中的一部分病原体，导致治疗覆盖不足。因此，未来的检测技术也将会向着更高的灵敏性和特异性、更快速的诊断时间及更加简便的操作流程发展。五、总结免疫低下人群感染性疾病的诊断是临床上面临的挑战之一，其诊断策略的核心在于深刻理解该人群的特殊性，并采取合适、积极、精准的方法。诊断的第一步是识别免疫低下状态，免疫指标检测的客观评估和临床评分工具的结合应用能够帮助判断患者免疫低下的类型和严重程度，进行感染风险分层，是所有后续诊断决策的基础。免疫低下人群感染病原谱与健康人群有差异，且临床表现具有特殊性和隐匿性，强调“早识别、早干预”。在病原体检测技术方面，传统的培养成本较低，能覆盖临床常见的病原体，而新兴的检测技术丰富了检测手段，大大提高了检出率。未来的检测技术发展方向是更快速、精准、广谱的分子诊断时代，同时还需要大样本的前瞻性研究证实并提高新技术在临床的可应用性。参考文献[1]BarretoI,BarretoB,CavalcanteE,etal.Immunologicaldeficiencies:morefrequentthantheyseemtobe[J].JPediatr(RioJ),2021,97Suppl1：S49-S58.DOI:10.1016/j.jped.2020.10.009.[2]NotarangeloLD.Primaryimmunodeficiencies[J].JAllergyClinImmunol,2010,125(2Suppl2):S182-S194.DOI:10.1016/j.jaci.2009.07.053.[3]TuanoKS,SethN,ChinenJ.Secondaryimmunodeficiencies:anoverview[J].AnnAllergyAsthmaImmunol,2021,127(6)：617-626.DOI:10.1016/j.anai.2021.08.413.[4]Echave-SustaetaJM,VillenaV,VerdugoM,etal.X-linkedagammaglobulinaemiaandsquamouslungcancer[J].EurRespirJ,2001,17(3)：570-572.DOI:10.1183/09031936.01.17305700.[5]KobrynskiLJ,SullivanKE.Velocardiofacialsyndrome,DiGeorgesyndrome:thechromosome22q11.2deletionsyndromes[J].Lancet,2007,370(9596)：1443-1452.DOI:10.1016/S0140-6736(07)61601-8.[6]ArandaCS,Gouveia-PereiraMP,daSilvaC,etal.Severecombinedimmunodeficiencydiagnosisandgeneticdefects[J].ImmunolRev,2024,322(1)：138-147.DOI:10.1111/imr.13310.[7]HowardLM,ZhuY,GriffinMR,etal.Nasopharyngealpneumococcaldensityduringasymptomaticrespiratoryvirusinfectionandriskforsubsequentacuterespiratoryillness[J].EmergInfectDis,2019,25(11)：2040-2047.DOI:10.3201/eid2511.190157.[8]KazerSW,WalkerBD,ShalekAK.EvolutionanddiversityofimmuneresponsesduringacuteHIVinfection[J].Immunity,2020,53(5)：908-924.DOI:10.1016/j.immuni.2020.10.015.[9]Syed-AhmedM,NarayananM.Immunedysfunctionandriskofinfectioninchronickidneydisease[J].AdvChronicKidneyDis,2019,26(1)：8-15.DOI:10.1053/j.ackd.2019.01.004.[10]VervoortD．Nationalsurgical,obstetric,andanesthesiaplans:bridgingthecardiacsurgerygap[J].ThoracCardiovascSurg,2021,69(1)：10-12.DOI:10.1055/s[11]PrenticeS.Theyarewhatyoueat:cannutritionalfactorsduringgestationandearlyinfancymodulatetheneonatalimmuneresponse？[J].FrontImmunol,2017,8：1641.DOI:10.3389/fimmu.2017.01641.[12]JanssenA,StienstraR,JaegerM,etal.Understandingtheincreasedriskofinfectionsindiabetes:innateandadaptiveimmuneresponsesintype1diabetes[J].Metabolism,2021,121：154795.DOI:10.1016/j.metabol.2021.154795.[13]UedaM,BergerM,GaleRP,etal.Immunoglobulintherapyinhematologicneoplasmsandafterhematopoieticcelltransplantation[J].BloodRev,2018,32(2)：106-115.DOI:10.1016/j.blre.2017.09.003.[14]ReljaB,LandWG.Damage-associatedmolecularpatternsintrauma[J].EurJTraumaEmergSurg,2020,46(4)：751-775.DOI:10.1007/s00068-019-01235-w.[15]Deya-MartinezA,FlinnAM,GenneryAR.Neonatalthymectomyinchildren-acceleratingtheimmunologicclock？[J].JAllergyClinImmunol,2020,146(2)：236-243.DOI:10.1016/j.jaci.2020.02.028.[16]TheilackerC,LudewigK,SerrA,etal.Overwhelmingpostsplenectomyinfection:aprospectivemulticentercohortstudy[J].ClinInfectDis,2016,62(7)：871-878.DOI:10.1093/cid/civ1195.[17]BeleN,DarmonM,CoquetI,etal.Diagnosticaccuracyofprocalcitoninincriticallyillimmunocompromisedpatients[J].BMCInfectDis,2011,11：224.DOI:10.1186/1471-2334-11-224.[18]O′DonovanCJ,TanLT,AbidinM,etal.Diagnosisofchronicgranulomatousdisease:strengthsandchallengesinthegenomicera[J].JClinMed,2024,13(15)：4435.DOI:10.3390/jcm13154435.[19]KlangkalyaN,FleisherTA,RosenzweigSD.Diagnostictestsforprimaryimmunodeficiencydisorders:classicandgenetictesting[J].AllergyAsthmaProc,2024,45(5)：355-363.DOI:10.2500/aap.2024.45.240051.[20]BakerMW,GrossmanWJ,LaessigRH,etal.Developmentofaroutinenewbornscreeningprotocolforseverecombinedimmunodeficiency[J].JAllergyClinImmunol,2009,124(3)：522-527.DOI:10.1016/j.jaci.2009.04.007.[21]DossKM,HeldmanMR,LimayeAP.Updatesincytomegaloviruspreventionandtreatmentinsolidorgantransplantation[J].InfectDisClinNorthAm,2023,37(3S)：e1-e16.DOI:10.1016/j.idc.2023.10.001.[22]FlowersCR,SeidenfeldJ,BowEJ,etal.Antimicrobialprophylaxisandoutpatientmanagementoffeverandneutropeniainadultstreatedformalignancy:AmericanSocietyofClinicalOncologyclinicalpracticeguideline[J].JClinOncol,2013,31(6)：794-810.DOI:10.1200/JCO.2012.45.8661.[23]L′HuillierAG,FerreiraVH,KuT,etal.ImprovingourmechanisticunderstandingoftheindirecteffectsofCMVinfectionintransplantrecipients[J].AmJTransplant,2019,19(9)：2495-2504.DOI:10.1111/ajt.15371.[24]San-JuanR,NavarroD,García-ReyneA,etal.EffectofdelayingprophylaxisagainstCMVinD＋/R－solidorgantransplantrecipientsinthedevelopmentofCMV-specificcellularimmunityandoccurrenceoflateCMVdisease[J].JInfect,2015,71(5)：561-570.DOI:10.1016/j.jinf.2015.06.013.[25]ImlayH,WagenerMM,VutienP,etal.Increasingproportionofhigh-riskcytomegalovirusdonor-positive/recipient-negativeserostatusinsolidorgantransplantrecipients[J].Transplantation,2023,107(4)：988-993.DOI:10.1097/TP.0000000000004352.[26]ChenS,SaeedA,LiuQ,etal.Macrophagesinimmunoregulationandtherapeutics[J].SignalTransductTargetTher,2023,8(1)：207.DOI:10.1038/s41392-023-01452-1.[27]GordonRJ,QuagliarelloB,CespedesC,etal.Amolecularepidemiologicalanalysisof2Staphylococcusaureusclonaltypescolonizingandinfectingpatien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