缩略图

关于肺炎克雷伯菌感染的相关致病机制

作者

周立金 王原

赤峰市医院 内蒙古自治区赤峰市 024000

Kp属于肠杆菌科革兰阴性杆菌,在19世纪后期首次在中国台湾肺炎死亡患者肺部分离出来。20世纪以来,Kp的流行地区也已从最初的亚太地区扩展至世界各地,已将其列为威胁全球公共安全的主要因素之一。随着研究的深入,越来越多的毒力因子、耐药方式被发现。为了更好地了解Kp的特性,现对其可能致病机制进行综述。

1.细菌机制  有研究表明Kp相较其他革兰阴性杆菌更容易感染,但原因尚不明确,其中可能的原因包括Kp耐受能力、耐药性更突出,以及更容易与机体内其他定植菌交换遗传物质并获得耐药基因及毒力基因的可移动遗传元件。Kp可以利用多种毒力因子生存及致病,包括荚膜、铁载体、脂多糖、菌毛、外膜蛋白和VI型分泌系统[1]等,相关数据表明这些毒力因子并非hvKp所独有,相较于cKp,hvKp的毒力因子含量可能更多,或者相关表型表达更多。这些毒力因子通过单独或协同作用方式使Kp进入机体后产生一系列炎症反应并帮助其自身进行免疫逃逸,从而产生hvKP独特的高毒力特征。

2.机体免疫机制  Kp进入机体引发感染后将会引起一系列免疫反应,其中包括抗原抗体结合、补体系统的激活、炎症因子与抗炎因子的释放及免疫细胞的招募等。据报道,自噬、炎症和细胞死亡是宿主抵御入侵细菌的关键防御机制。近几年研究发现,Kp的抗原物质可引起宿主细胞发生程序性细胞死亡,其中包括细胞凋亡[2]、细胞焦亡[3]、坏死性凋亡[4]、胞葬作用[5]、细胞自噬[6]以及中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)形成[7],以进行免疫防御,而这一过程是一个复杂的相互作用,其显著影响Kp感染的临床过程,维持这些拮抗因素之间的微妙平衡对于在不造成额外组织损伤的情况下建立强大的免疫反应至关重要。因此揭示Kp感染过程中复杂的分子机制和调控途径对于在耐药性逐年增强的环境下更为迫切,而针对Kp感染的免疫治疗可能是一种很有前景的对策。

3.机体代谢反应的影响   机体复杂的代谢途径网络构成了一切生物活性与活动的基础,能够协调细胞功能和维持内环境平衡。近年来,免疫系统的代谢反应在Kp感染方面成为研究热点,有学者认为,宿主免疫系统的代谢反应——糖酵解[8]、氨基酸[9]和脂肪酸代谢[10]对免疫细胞的正常功能和精准有效的免疫反应起着至关重要的作用,而这种微妙的平衡经常在感染期间被破坏,尤其是由Kp等革兰阴性杆菌引起的感染,这使得它可以避免免疫反应并在宿主体内成功定植并繁殖。然而这种互相作用的具体机制,特别是针对Kp感染的总体影响还需要进一步的全面研究。

参考文献

[1]Zhu J,Wang T,Chen L,et al.Virulence factors in hypervirulent Klebsiella pneumoniae. Front Microbiol.2021;12:642484.

[2]Kundu,S.,Shetty,A.,and Gomes-Solecki,M.(2022).Necroptosis contributes to persistent inflammation during acute leptospirosis.Front.Immunol.13.

[3]Lan,Y.,Zhou,M.,Li,X.,Liu,X.,Li,J.,and Liu,W.(2022).Preliminary investigation of iron acquisition in hypervirulent klebsiella pneumoniae mediated by outer membrane vesicles. Infect. Drug Resist. 15, 311–320.

[4]Jondle CN ,Gupta K ,Miahra BB ,et al.Klebsiella pneumoniae infection of murine neutrophils impairs their efferocytic clearance by modulating cell death machinery[J].PLoS Pathog,2018,14(10):e1007338.

[5]Codo AC,Saraiva AC ,Dos Santos LL ,et al.Inhibition of inflammasome activation by a clinical strain of Klebsiella pneumoniae impairs efferocytosis and leads to bacterial dissemination[J].Cell Death Dis, 2018,9(12):1182.

[6]Rangasamy T ,Ghimire L ,Jin LL ,et al.Host defense against Klebsiella pneumoniae pneumonia is augmented by lung-derived mesenchymal stem cells[J].J Immunol,2021,207(4):1112-1127.

[7]Wei S,Xu T,Chen Y,et al.Autophagy,cell death, and cytokines in K.pneumoniae infection: therapeutic perspectives. Emerg Microbes Infect.2023;12(1): 2140607.

[8]Dong F,Wang B,Zhang L,et al.Metabolic response to Klebsiella pneumoniae infection in an experimental rat model. PLoS One. 2012;7(11): e51060.

[9]Sukumaran A,Pladwig S,Geddes-McAlister J.Zinc limitation in Klebsiella pneumoniae profiled by quantitative proteomics influences transcriptional  regulation and cation transporter-associated capsule production.BMC Microbiol.2021;21(1):43.

[10]Ares MA,Sansabas A,Rodríguez-Valverde D,et al.The interaction of Klebsiella pneumoniae with lipid rafts-associated cholesterol increases macrophage-mediated phagocytosis due to down regulation of the capsule polysaccharide. Front Cell Infect Microbiol. 2019;9:255.