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四菌株「合作」造成食肉感染 增致命機會

2019/11/14 — 16:36

圖片素材來源:Drew Hays @ unsplash

圖片素材來源:Drew Hays @ unsplash

食肉菌感染,即壞死性筋膜炎 (necrotising fasciitis) 可能在氣候變化加劇下越來越普遍最新刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》的研究更發現,部份病人的食肉菌感染可由同一種細菌的不同株群同時分解軟組織及筋膜,而這種多重細菌感染亦較為致命。

過去,醫學界都知道壞死性筋膜炎可由多於一種細菌引致,包括甲類鏈球菌、創傷弧菌、克雷伯桿菌屬、梭菌屬、大腸桿菌、金黃葡萄球菌和嗜水氣單胞菌 (Aeromonas hydrophila) 。甲類鏈球菌被認為是最常引致壞死性筋膜炎的細菌,而嗜水氣單胞菌則最為罕見。

在是次研究中,德州大學微生物及免疫學教授 Ashok Chopra 領導的團隊在一個最終要切除四肢的病人身上,發現四株不同的嗜水氣單胞菌,其中三株容許第四株嗜水氣單胞菌進入血管,完全破壞全身組織。

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嗜水氣單胞菌常見於淡水和微鹹環境中,可從湖泊、河流到飲用水中出現,經口攝取該菌會造成腹瀉或軟組織感染,如嗜水氣單胞菌感染傷口則會造成壞死性筋膜炎,病情嚴重的話更會令器官衰竭死亡。因此如果傷口受該菌感染的話,要盡快採用抗生素治療或進行切除手術,避免身體其他地方進一步受感染。

該病人最初的診斷並無揭示出感染為何如此急劇惡化變得致命,因為傳統診斷測試根據細菌產生的蛋白質和毒素來識別不同細菌種類,故此醫生無法知道病人是受不同嗜水氣單胞菌株群影響。

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在先前的兩項研究中, Chopra 的團隊已從同一病人身上分離出細菌樣本,並分析當中所有遺傳物質,找到該 4 種稱為 NF1–4 的菌株。這些菌株一起感染可令病人致命,但獨立感染的話,這四種菌株各自都無法在小鼠身上造成致命感染。

為了解這 4 種菌株如何互動造成致命感染,團隊微調該批細菌菌株 DNA ,並同時將之感染小鼠,這種方法可容許團隊換掉每株細菌的感染「武器」,確定為何混合感染如此致命。而團隊發現這 4 株嗜水氣單胞菌都有不同方法影響宿主。

其中 3 株嗜水氣單胞菌 NF2–4 ,含有一些遺傳指令製過稱為外毒素 A (exotoxin A) 的毒素,防止受感染細胞製造新的蛋白質,雖然這三種菌株可自行分解肌肉組織並能進入血液,但免疫系統有能力迅速清除 NF2–4 菌株。

相比之下, NF1 似乎較不易受免疫系統攻擊,但該菌株無法自行製造外毒素 A 。當單獨感染身體時,該菌株只能在感染部位附近出現,很大程度上被免疫系統以及肌肉組織隔離。

這就是其他菌株發揮作用的地方:當多株嗜水鏈球菌菌感染人體時,產生外毒素 A 的菌株會撕開肌肉障礙,使 NF1 可繼續破壞其他組織。有趣的是,當有 NF1 時其他三個菌株會逗留於感染部位附近,只有 NF1 進入血液快速感染身體其他部份。

團隊更發現, NF1 會製造 TseC 這種效應子 (effector) 殺死宿主體內組織,以及其他嗜水氣單胞菌菌株,而 NF1 本身自帶解毒劑,防止效應子破壞自己。

Chopra 指,發現可助研發新的微生物診斷工具。因為過去醫生發現有多重細菌感染時,往往只會想到有多於一種細菌感染,但研究顯示同一細菌的不同株都有同一效果,而不同菌株都需要不同抗生素治療。

馬里蘭大學微生物學家 Rita Colwell 在聲明中補充,使用抗生素治療是將一種微生物從身體清除,但如果有另一種致病性微生物參與感染過程,抗生素則為其打開道路,讓其可在身體內「瘋狂」繁殖。

無參與研究的霍普金斯大學傳染病專家 Amesh Adalja 不認同說法,並指壞死性筋膜炎病情惡化速度快,當醫生查明引起感染的菌株時,可能為時已晚,該些診斷工具無法發揮其應帶作用。不過, Adalja 認為斷定到不同菌株仍可幫助治療病情較輕的嗜水氣單胞菌感染。

來源:
Live Science, 4 Bacteria Strains Gang Up to Cause Deadly Flesh-Eating Infection, 13 November 2019

報告:
Fernández-Bravo, A., Kilgore, P.B., Andersson, J.A. & et al. (2019). T6SS and ExoA of flesh-eating Aeromonas hydrophila in peritonitis and necrotizing fasciitis during mono- and polymicrobial infections. PNAS first published November 11, 2019. doi: 10.1073/pnas.1914395116

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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