肿瘤患者肠外营养导致中心静脉导管相关感染的研究进展

段万石，黄云超

昆明医科大学第三医院

云南省肿瘤医院胸外科

　　随着肿瘤患者肠外营养（PN）和中心静脉导管的广泛应用，中心静脉导管相关性感染已成为临床令人棘手的常见院内感染。在PN输注过程中，PN液在中心静脉导管周围形成高糖和高脂微环境，有利于病原菌在置入的中心静脉导管表面黏附、生长和扩散，形成由一种或多种病原菌组成的细菌生物膜。一旦细菌生物膜形成，膜内的病原菌可抵御抗菌药物及机体免疫细胞的杀伤，造成细菌或真菌反复感染，危及患者生命。以下综述PN的应用、肿瘤患者中心静脉导管感染的特点、混合生物膜及其研究方法等，以期对中心静脉导管相关混合生物膜感染的研究提供参考。

　　肠外营养（PN）是满足食管肿瘤、胃肠道肿瘤、肿瘤恶病质、长期气管插管以及不能经口或肠道途径进食患者最基本的营养需求的主要方式。近年来，随着营养液配方不断改进和输注技术不断完善，PN的耐受性和安全性得到改进，但长期PN导致的肠道功能障碍【1】，如肠黏膜萎缩、免疫功能障碍、肠道细菌移位等，使肠源性败血症的发生率明显升高。

　　临床PN患者因长期应用广谱抗菌药物易诱发菌群失调，特别是恶性肿瘤患者自身免疫功能低下，肠道菌群如大肠杆菌、粪肠球菌、白念珠菌等条件致病菌或真菌穿越肠黏膜屏障进入机体引发感染。

　　PN的感染性并发症主要是导管性脓毒症【2】。肿瘤患者全肠外营养（TPN）每天输注时间长，PN液渗透浓度高，常需要通过置入中心静脉导管（CVC）进行输注。PN液在置入的导管周围形成高糖和高脂微环境，有利于病原菌在导管表面黏附、生长和扩散，由一种或多种病原菌形成混合生物膜【3】。

　　混合生物膜一旦形成，膜内的病原菌可抵御抗菌药物和机体免疫细胞的杀伤，造成细菌或真菌感染反复发作，常需取出已被感染的静脉导管。而由于患者对营养的需求不得不再次置入新的CVC，这样反复的置管-感染-取出-再置管，不仅加重患者的医疗负担，而且也是造成患者死亡的重要原因之一。

　　我们前期的研究【4,5】提示，脂肪乳剂具有促进细菌黏附、萌发、生长以及生物膜形成【6,7】，而脂肪乳对混合生物膜表面的黏附研究尚未见报道。

　　1　PN的临床应用和并发症

　　1.1　PN的临床应用

　　PN是经静脉途径供给患者所需要的营养物质，包括水、热量（糖、脂肪乳）、氨基酸（必需、非必需）、维生素和电解质等，以满足无法经胃肠道进食或进食量不足患者的基本营养需求【8】，使患者在静脉输液的状况下仍可维持正常的营养状况、促进创伤愈合、减缓体重减轻以及保证病儿可以继续生长、发育。自20世纪60年代PN引入临床至今已得到广泛应用。近年来，随着营养液配方的不断改进和输注技术的不断完善，PN的耐受性和安全性得到进一步改善，它不仅为危重症患者和不能经胃肠道摄食的患者提供有效的营养支持，而且已成为临床治疗不可或缺的一部分【9】。目前使用PN获益较多的患者有肠梗阻、短肠综合征、肿瘤恶病质、严重营养不良、高消耗高代谢疾病（如严重烧伤、重度感染）等。短期内需要PN支持的有胃肠道手术后、大手术的围手术期、肠瘘、呼吸机辅助呼吸和肿瘤恶病质等患者。

　　1.2　并发症

　　PN一般的并发症有高血糖、高血脂、高渗性非酮症性酸中毒昏迷、低血糖、电解质紊乱、肝功能损伤和感染等【10】。近年来大量研究表明，长期PN和TPN还会导致肠道功能障碍【11】，如黏膜萎缩、免疫功能障碍和肠道细菌移位等，是全身系统性感染的潜在危险因素。通过改善肠道的功能，将有利于肿瘤患者恶病质程度【12】。鉴于PN有以上并发症，自20世纪90年代起，人们已逐渐从单一使用TPN转向联合使用EN＋PN。相关研究表明，联合使用EN＋PN有利于患者肠道功能（蠕动、消化、吸收）的恢复、减少淤胆程度、提高患者的营养状况和生存率，并有效地缩短患者的住院时间【13】。基于以上原因，目前临床推荐在可实施EN的情况下，尽早采用EN。

　　2　肿瘤患者PN的中心静脉导管相关性感染

　　患者在接受肿瘤治疗过程中都无法避免地会暂时或永久性地置入各种导管或其他物品，如气管插管、手术缝线、钛夹、钛钉、引流管和静脉导管等【14】。这些材料置入后，患者一旦发生感染，细菌和真菌会定植，形成细菌/真菌生物膜【15】。生物膜是细菌或真菌附着于活体组织表面、由自身产生的细胞外多聚基质（ECM）包裹的、有一定结构和功能的菌细胞群体。它是菌细胞在长期进化过程中为适应环境而形成的与单个、分散的游离状态微生物迥然不同的另一种独特生存形式【16】。细菌生物膜能保护细菌，增加细菌对抗生素的耐药性和抵御人体免疫系统攻击的能力，导致感染难以治愈并反复发作，严重影响患者的生活质量和免疫功能，甚至危及患者生命。

　　大量研究表明，肿瘤细胞为了逃避人体免疫系统攻击，分泌多种免疫抑制因子【17】，如转化生长因子-β1（TGF-β1）；前列腺素E2（PGE2）、血管内皮生长因子（VEGF）、白细胞介素-10（IL-10）、IL-6、IL-4和环氧合酶（COX-2）等。这些免疫抑制因子均可通过各种途径降低肿瘤患者细胞免疫和体液免疫，导致肿瘤患者免疫功能低下。同时，患者在接受手术、化疗、放疗、微创介入等肿瘤治疗过程中其免疫功能将进一步被破坏。

　　几乎所有肿瘤患者在接受手术、化疗过程中都需要反复或长期置入CVC【18】，经CVC给予相应肿瘤治疗和营养支持。输注液和PN液在血管腔内的导管周围形成高糖、高脂微环境，有利于病原菌在CVC表面黏附、生长和扩散，极易发生细菌感染。在治疗过程中，常使用大量广谱抗生素，导致菌群失调、条件致病菌异位，形成细菌-真菌混合生物膜【3,19】。一旦混合生物膜形成后，其治疗难度较单一致病菌生物膜明显增加，至少需要联合使用抗真菌和细菌两种抗生素，但其疗效不佳，反而使菌群失调情况进一步加重，严重影响患者的结局。

　　3　混合生物膜

　　当细菌-真菌混合感染时，由于互相竞争黏附位点、空间和营养成分，其形成的生物膜为细菌-真菌错综杂乱的状态，并没有界限【20】。在共同生存的环境中，它们相互之间可表现为拮抗、合作、协同、共生和共栖的关系。在细菌-真菌混合生物膜形成过程中，临床治疗最困难的就是其相互合作和协同的作用。

　　细菌与真菌的相互作用分为两种：①通过菌体表面结构（如细胞壁、菌丝、鞭毛、纤毛等）提供的物理支持作用【21】；②通过分泌或自身溶解的化学物质（如信号分子、细胞外多糖、蛋白质、DNA、RNA）等物质相互作用，完成基因、代谢物交换和信息传递，改变对抗生素的耐药性、环境压力的适应以及毒力基因表达等特性。由于细菌-真菌之间相互作用过于错综复杂，具体机制目前知之甚少，有待进一步研究，在全面了解其相互作用后，希望摆脱其感染、定植以及耐药的问题，有效地预防和治疗细菌-真菌混合感染。

　　4　PN液成分在生物膜形成中的作用

　　PN液作为营养物质有利于微生物生长，促进生物膜形成。我们前期通过结晶紫染色半定量、激光共聚焦显微镜（CLSM）以及电镜等实验方法，研究不同浓度葡萄糖对表皮葡萄球菌生物膜形成的影响，结果显示高浓度葡萄糖有利于细菌生物膜形成【5】。脂肪乳注射液作为PN的另一个重要组成部分，对饮食差、营养不良的患者已成为常用药。在经CVC注射脂肪乳过程中，其在局部管腔及血液中形成高脂微环境，作为营养物质，微生物极其容易在此环境中生长，加上CVC置入性材料存在，微生物极易在其上黏附、形成生物膜。

　　有研究表明，脂肪乳对白念珠菌的萌发和菌丝形成具有明显地促进作用【7】。Swindell等【6】采用电镜和CLSM对脂肪乳组（培养液中加入不同浓度脂肪乳）和培养液组进行对比观察，发现在生物膜形成早期，脂肪乳组白念珠菌萌发更多，黏附数量更多；生物膜形成中晚期，脂肪乳组白念珠菌菌丝数量更多、更复杂。真菌的萌发作为重要的毒力因素，真菌菌丝作为生物膜形成重要骨架成分，推测脂肪乳将有利于白念珠菌-细菌混合生物膜形成。但目前尚未见脂肪乳对细菌-真菌混合生物膜形成的研究。

　　5　混合生物膜感染的快速鉴定方法

　　当CVC发生混合菌感染时，临床上常取出CVC进行细菌培养和细菌鉴定。正常情况下需要3个工作日，在混合菌包括厌氧菌等感染时所需时间更长。在此过程中，通过经验用药不仅无法改善患者的菌血症，有可能反而会导致病情加重。目前，速度最快的菌株鉴定方法为荧光原位杂交技术（FISH）。

　　FISH应用于CVC感染具有省时、精确性、显微镜可视的优点，但其诊疗费用较高【22,23】。FISH是根据细菌16SrRNA、真菌18SrRNA的保守区设计通用引物，通过对不同菌种进行荧光标记，再采用CLSM或荧光显微镜进行观察，即可鉴定出感染细菌的种类。在正常情况下，从标本取出到鉴定结束需要2h。可采用以下四个步骤【24】：①细菌的固定和透化；②杂交；③样品洗涤；④观察和鉴定。

　　我们认为，从细菌生物膜形成微环境方面着手，通过研究在不同浓度营养液环境下细菌生物膜形成情况，寻找输注营养液适宜的速度和浓度，避开有利于生物膜形成的高糖、高脂微环境，或许是预防生物膜形成的有效途径。一旦生物膜形成后，我们可以早期应用FISH快速、准确地确定感染菌种，制订有效的治疗方案，尽可能地控制感染。

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原文参见：肠外与肠内营养. 2016;23(2):116-119.