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尿路感染中病原体致病因素的研究进展

江宗蔚 黄蕾

广西医科大学附属肿瘤医院,广西南宁,530021

摘要: 尿路感染具有较高的复发率,病情严重的话甚至对患者的生命产生威胁。近年来,由于抗生素滥用等因素导致细菌耐药性不断增加,在一定程度上增加患者的经济压力。本文通过对有关文献进行检索,分别从病原菌黏附与定植、分子引导途径菌毛、尿调节素抗黏附作用等方面系统论述近几年的有关研究,为临床有关尿路感染中病原体致病因素的研究进展提供一定的参考。
关键词: 尿路感染;病原体;致病因素;研究进展
DOI:10.12721/ccn.2022.157104
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在临床上尿路感染属于一种常见的感染性疾病,大多数都是因为尿道感染致病性大肠埃希菌导致,而且女性的发病率高于男性,虽然采取抗菌药物治疗后但是仍会存在继发感染的可能[1]。近年来,由于各种革兰氏阴性细菌耐药性的不断增加,在一定程度上增加尿路感染的治疗难度。大部分尿路感染都是由于致病菌经尿道外口进入到患者的尿道中,细菌上行进入到膀胱内引起。现对尿路感染中病原体致病因素的研究进展进行如下综述。

1病原菌黏附与定植

黏附在尿路感染发病各个环节中起到主要的作用。感染一般都是最初由肠道内病原菌对尿道产生污染之后在尿道定植,然后逐渐向膀胱迁移,其中有细菌附属物的参与。

膀胱上皮细胞上的受体被多种细菌黏附分子识别之后定植。通过对宿主免疫监视的克服和增殖,尿路病原菌上行进入到患者的肾脏内,之后经黏附素或者菌毛在肾上皮细胞上附着,最终形成具有破坏组织作用的毒素。由此可见,尿路病原菌可以经肾小管上皮屏障进入到血流当中,导致菌血症的发生。

腐生菌葡萄球菌和肺炎克雷伯菌是导致非复杂性尿道炎的常见尿路病原菌,其会结合膀胱上皮细胞。肺炎克雷伯菌通过结合尿空斑蛋白形成晶体阵列,使膀胱组织得以有效保护,减少尿液物质对其产生的损伤。在细菌结合膀胱结石或肾结石、导尿管之后,或者因为物理因素发生阻塞在尿道滞留就会导致复杂性尿路感染的发生。大肠埃希菌能够导致简单或者复杂性尿路感染的发生,而导致复杂性尿路感染的主要致病菌包括铜绿假单胞菌和肠球菌以及奇异变形杆菌等。上述尿路病原体多数都是通过形成生物膜定植和持续存在于尿道中[2]

2分子引导途径菌毛

多数的尿路病原体都是借助菌毛引起尿路感染,通过黏附在宿主和环境表面,有利于对宿主组织进行入侵,细菌之间发挥协同作用形成生物膜。大肠埃希菌属和变形杆菌属等能够表达出分子伴侣/分子引导途径菌毛,其高度保守且数量庞大,主要组成部分就是菌毛蛋白亚基,其缺少羧基末端第7位β链。

亚基的免疫球蛋白折叠是由一个专用的周质分子伴侣提供一条β链来,之后和亚基形成复合物,使其能够正确折叠且具有稳定的结构,之后在外膜的引导分子组装蛋白上定位,引导分子能够对伴侣-亚基复合物进行选择性的区分,经供体链交换给细胞表面菌毛的有序组装起到一定的催化作用。在供体链交换时,在下一个进入的亚基氨基末端延长就会被分子伴侣的供体β链所取代,导致亚基折叠,最终形成结合域,组建成为一个装配模块,引导分子从单个亚基对模块进行装配,传递方式为伴侣亚基复合物,最终穿过生物膜。

上述多项研究给抗细菌毒力化合物发展起到良好的促进作用,抗细菌毒力化合物就是对分子引导途径菌毛组装产生阻断,或者对其正常功能产生影响,致使毒力因子调节出现异常。在有关文献中提到,抗细菌毒力化合物能够广谱抗多种革兰氏阴性细菌的活性[3]

3尿调节素抗黏附作用

尿调节素是一种细菌I型菌毛黏附素的多价配体,在臂上具有特定的表位。尿调节素丝和尿路病原体之间存在很大的关系,并参与细菌的聚集,会对病原体黏附在上皮细胞产生阻断,有利于排尿时清除细菌。

借助冷冻电子断层扫描尿调节素丝发现,尿调节素丝呈现弯曲和锯齿状细丝。其丝状结构较为独特,同时也说明其属于一种装配机制,即亚基的结合的同时C末端前肽溶蛋白性裂解,从而尿调节素前体在膜上锚定主要是尿调节素不具有组装能力。

借助cryoET技术对尿调节素丝结合Ⅰ型菌毛、无菌毛大肠埃希菌混合物进行分析,结果显示各Ⅰ型菌毛细胞的周围尿调节素丝浓度有明显的上升。FimH含菌毛的顶端是菌毛结合尿调节素的集中位点,FimH凝集素结合域唯一识别位点就是甘露糖5-9位多糖在尿调节素臂Asn275。无菌毛细胞所孵育的菌毛细胞周围不会聚集尿调节素丝。由此可见,只有Ⅰ型菌毛和糖基化尿调节素臂同时存在大肠埃希菌尿调节素才会结合。FimHL对尿调节素具有较高的亲和力,且与FimHL自然解离尿调节素丝的速度保持一致[4]

通过对天然尿调节素丝结构进行深入分析发现,尿调节素拮抗FimH,与尿路上皮细胞上具有较高浓度尿空斑蛋白la进行有效竞争的过程中,会有多价细丝聚合物形成。尿调节素丝的适应性有利于其对细菌表面高度适应,与相同细菌菌毛结合,最终使整个细胞被封闭和包裹。在尿调节素介导下所聚集的细胞会在排尿的过程中起到清除细菌的作用[5]

总而言之,尿路感染患者在临床上较为常见,正是因为具有相对较高的复发率,导致患者的医疗负担不断增加。现阶段,有效治疗具有毒力因子病原菌和遏制抗菌药物耐药性进一步传播的有效途径就是抗生素,然而为了将尿路感染的复发率降至最低,不但要合理使用抗生素类药物,同时还要更加深入的研究宿主和病原菌之间的作用,重点研究宿主细胞内信号分子如何传递、宿主免疫应答如何调控、素质免疫应答调控在炎症因子中发挥的作用等内容,从而开发出更加具有针对性的抗生素类药物,有效控制尿路感染的复发率。

作者简介:

江宗蔚(1987-12-22),男,瑶族,广西桂平,大学本科,主管技师,广西医科大学附属肿瘤医院,研究方向:临床微生物学检验,530021,

黄蕾(1978.12.23-  ),女,汉族,广西南宁人,大学本科,主管技师。研究方向: 医学检验。

参考文献

[1]魏寒松,王永宁,陈曼萍.尿路感染中病原体致病因素的研究进展[J].中华微生物学和免疫学杂志,2021,41(04):322-326.

[2]孔娜娜,张培燕,杨德平,金慧敏,郑江花.上海周浦地区2016年至2020年尿路感染者病原体分布情况及耐药性检测[J].诊断学理论与实践,2021,20(01):93-97.

[3]蔡素芳.不同性别间尿路感染病原体分布及耐药性的差异性分析[J].系统医学,2019,4(03):51-53.

[4]王冬英,姜海波.老年脑卒中后神经源性膀胱患者尿路感染病原体分布、耐药性及影响因素[J].中国老年学杂志,2017,37(23):5832-5833.

[5]梁海峰,汲宗惠,刘保红,赵广会,柴相君.不同性别间尿路感染病原体分布及耐药性的差异性分析[J].现代预防医学,2017,44(05):890-893.