肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是一种普遍存在于土壤和水中的微生物,并且在许多哺乳动物的上呼吸道或胃肠道中作为共生菌存在,也是人类中最为严重的医院感染病原体之一,可引起包括化脓性肺炎、肝脓肿、菌血症和尿路感染在内的一系列健康问题。当出现菌血症时,还会伴随有脑膜脑炎和眼内炎等全身性感染症状。
肺炎克雷伯菌的致病性临床菌株可分为两大类:一类是经典型菌株(classic Klebsiella pneumoniae, cKp),其中包括多重耐药菌株;另一类是高致病性菌株(hypervirulent Klebsiella pneumoniae, hvKp),常以疾病进展迅速、多部位浸润性感染、病死率高为特征。
肺炎克雷伯杆菌在常见实验动物中的感染情况
肺炎克雷伯菌也可以感染多种实验动物,最常见的是啮齿类实验动物,根据苏州西山生物的检测数据,该菌近5年在小鼠中检出率为1.2%(n=46954),大鼠中检出率为1.95%(n=9775)。尽管通常呈亚临床症状,但也不乏引起动物疾病的案例和公开报道。小鼠通常经呼吸道感染肺炎克雷伯杆菌,主要引起肺炎,可出现呼吸困难、打喷嚏、体重减轻、食欲不振、弓背和毛发粗糙等临床表现;重症鼠出现全身性脓肿、结膜炎、颈部淋巴结、雌鼠子宫积液、免疫缺陷小鼠病程一般5-7天,最终死亡。病理变化主要出现在肺部,可见肺脏出血且有积液,肝脏肿大淤血,肠壁充血。美国某生物医学研究机构对自己设施中发病或健康的NSG小鼠中分离到13株肺炎克雷伯杆菌进行基因组测序,结果显示均为经典型菌株cKp,而非高致病性菌株hvKp。苏州西山生物对不同来源的免疫健全和免疫缺陷小鼠中分离到的9株肺炎克雷伯杆菌进行鉴定,结果也显示均为cKp。
感染肺炎克雷伯杆菌的大鼠通常也呈隐性感染,发病动物会在颈部和腹股沟淋巴结出现脓肿,并在邻近皮肤表面形成瘘管、并可见肠系膜淋巴结脓肿和肾脓肿。美国某陆军研究所一次wistar大鼠自然感染的报道中,分离出了两种肺炎克雷伯杆菌,其中病变部位分离到的一种是不利用丙二酸的荚膜血清型为K5的菌株(荚膜是肺炎克雷伯的重要毒力因子,按照荚膜抗原K的成分可以分成约80个型),而看起来健康的动物的咽拭子和粪便样本中同时可以分离到另一种可以利用丙二酸且无荚膜的肺炎克雷伯杆菌。
感染肺炎克雷伯杆菌的豚鼠发病可见厌食、呼吸困难和死亡;胸腔和腹腔的浆液脓性病变、乳腺炎、脾肿大、肝脏凝固性坏死、肾小管细胞颗粒变性等。
肺炎克雷伯杆菌已在多种非人灵长类动物物种中被发现,包括猕猴、非洲绿猴、普通狨猴和猫头鹰猴,其中非洲绿猴似乎尤其敏感。在这些非人灵长类动物物种中,该细菌可能表现为亚临床状态,也可能引发肺炎、败血症、脑膜炎、腹膜炎、内脏脓肿,从而表现出与人类肺炎克雷伯菌感染相似的症状。美国加州国家灵长类研究中心从2010年到2015年期间,对在养的约4000只猕猴(99%为恒河猴)进行筛查,并从28只动物的培养物中检出了肺炎克雷伯杆菌,其中8只恒河猴1只食蟹猴尸检检查显示出与肺炎克雷伯菌感染相符的可识别病理发现,有肺部或肝脓肿,存在菌血症迹象,伴有脑膜炎或眼内炎。这9只动物都很快因为疾病进展迅速而死亡或被安乐死。其中3只在初步血液学检查后发现是细菌感染,立即给予广谱抗生素治疗,但未见明显临床效果。尽管由于样本保存问题未能进行毒力因子鉴定,但从细菌表型中可以发现具有高黏液性表型特征,而这一特征常出现在高致病性菌株中。
作为最常用的实验新大陆猴,狨猴对肺炎克雷伯杆菌易感性很高,常见相关病例的报道。2024年,苏州西山生物对国内多个设施的176只狨猴检测,发现了31.3%的动物都携带该菌。2019年初,巴西某机构有11只狨猴未表现出临床症状就突然死亡,最终被鉴定为由于hvKp(序列型ST86,荚膜血清型K2)感染所致。所有动物的组织学检查结果均符合急性败血症的表现,肝脏、脾脏、肾上腺等多个组织均出现化脓性及坏死性多灶性病变。苏州西山生物对不同来源的狨猴和食蟹猴中分离到的5株肺炎克雷伯杆菌进行分型鉴定,发现其中2株为cKp,3株为hvKp,且3株hvKp都是从由于感染导致死亡的动物样本中分离到的。
预防和治疗
人类的肺炎克雷伯菌相关性肺炎具有严重的临床表现和高死亡率,且需要高度密集的治疗,通常包括长期住院和多种同时进行的数周静脉注射抗生素治疗,在恢复期还会有其他并发症,如神经功能缺损。因此,对于实验动物(不论是啮齿类还是非人灵长类)而言,在临床怀疑存在肺炎克雷伯菌感染的情况下,治疗选择通常是有限的,包括液体疗法、抗生素、止痛药和消炎药。从现有非人灵长类动物发病后治疗的记录来看,效果并不理想。因此,在购入动物时应按照监测要求,对动物进行检疫是重中之重。发现疑似感染动物后应尽早送检实验室进行确诊,并采取相关生物安全措施,对环境和进入动物设施的物品进行消毒处理,减少污染房间的人员和物品流动,将发病动物及时隔离,对密接动物进行筛查,这类措施才是更有效的控制感染、减少损失的有效手段。
公共安全
从现有资料看,实验动物爆发hvKp感染的风险尽管是较低的,但不论是历史文献还是最近数年的案例均有报道,需要实验动物从业人员高度警惕。cKp主要感染免疫缺陷患者或住院患者,导致医院获得性尿路感染、肺炎、败血症等。而hvKp临床上更倾向于感染年轻健康的个体,更具侵袭性,可引发肝脓肿、脑膜炎等严重疾病。hvKp感染起病急,预后差,不论动物还是人,死亡率都极高。目前耐药菌株常见于cKp,hvKp对多数抗生素都还保持敏感,但随着碳青霉烯类药物的过度使用,碳青霉烯耐药hvKP(carbapenem-resistant hvKP, CR-hvKP)在美国被首次报道并陆续在全世界其他地区出现,给相关疾病的诊断和治疗带来了新的严峻的挑战。