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23.2: 泌尿系统的细菌感染

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    200348

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    学习目标

    • 识别可能导致尿路感染的最常见细菌病原体
    • 比较影响尿路的特定细菌性疾病的主要特征

    尿路感染 (UTI) 包括尿道、膀胱和肾脏感染，是尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎和肾小球肾炎的常见原因。 细菌是尿路感染的最常见原因，尤其是在尿道和膀胱中。

    膀胱炎

    膀胱炎通常由膀胱细菌感染引起，但也可能是对某些治疗或刺激物（例如放射治疗、卫生喷雾剂或杀精剂）的反应而发生的。 膀胱炎的常见症状包括排尿困难（排尿伴有灼热、不适或疼痛）、脓尿（尿液中有血）、血尿（尿中有血）和膀胱疼痛。

    在女性中，膀胱感染更为常见，因为尿道很短且位于肛门附近，这可能导致粪便细菌感染尿道。 膀胱感染在老年人中也更为常见，因为膀胱可能无法完全排空，导致尿液积聚；老年人的免疫系统也可能较弱，使他们更容易受到感染。 男性前列腺炎或男性和女性的肾结石等疾病会影响尿液的正常引流并增加膀胱感染的风险。 导管插入术还会增加膀胱感染的风险（参见 C ase in Point：老年人膀胱炎）。

    革兰氏阴性细菌，例如大肠埃希氏菌（最常见）、寻常变形杆菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯氏菌会导致大多数膀胱感染。 与膀胱炎相关的革兰氏阳性病原体包括凝血酶阴性的腐生葡萄球菌、粪肠球菌和无乳链球菌。 使用尿液试纸或试纸进行常规人工尿液分析可用于快速筛查感染。 这些试纸（图\(\PageIndex{1}\)）要么存放在尿液中，要么浸入尿液样本中，以测试是否存在可能表明活性细菌感染的亚硝酸盐、白细胞酯酶、蛋白质或血液。 亚硝酸盐的存在可能表明存在大肠杆菌或肺炎杆菌；这些细菌会产生硝酸还原酶，将硝酸盐转化为亚硝酸盐。 白细胞酯酶（LE）测试可检测是否存在中性粒细胞，这表明存在活性感染。

    与这些快速筛查检测相关的特异性低、灵敏度低或两者兼而有之，要求在解释结果和将其用于诊断尿路感染时要谨慎行事。 因此，LE 或亚硝酸盐结果呈阳性后进行尿液培养以确认膀胱感染。 尿液培养通常使用血琼脂和 MacConkey 琼脂完成，培养干净的尿液非常重要，以最大限度地减少对阴茎和阴道正常微生物群的污染。 首先清洗女性患者的阴唇和尿道开口或男性患者的阴茎，即可清除尿液。 然后，患者将少量尿液释放到马桶中，然后停止尿液流动。 最后，患者恢复排尿，这次是填满用于采集标本的容器。

    细菌性膀胱炎通常使用氟喹诺酮类、呋喃妥因、头孢菌素或甲氧苄啶和磺胺甲恶唑的组合治疗。 止痛药可以缓解排尿困难患者。 老年患者的治疗更加困难，他们出现败血症和肾脏感染等并发症的发生率更高。

    带有 4 个彩色区域的细条。 每个区域与容器上的一组颜色相匹配。 每种不同的颜色表示特定测试的测量值不同。
    图\(\PageIndex{1}\)：将尿液试纸与色标进行比较，以确定尿液中各种化学物质、蛋白质或细胞的含量。 水平异常可能表示感染。 （来源：苏珊娜·瓦基姆对作品的修改）

    典型案例：老年人膀胱炎

    罗伯特是一位81岁的鳏夫，患有早发的阿尔茨海默症，最近因难以独自生活而被转移到疗养院。 在他抵达后的几周内，他发烧并开始出现与排尿相关的疼痛。 他也开始出现混乱和谵妄发作。 被指派检查罗伯特的医生阅读了他的档案，发现罗伯特几年前接受了前列腺炎的治疗。 当他问罗伯特他多久小便一次时，罗伯特解释说，他一直在努力不要喝太多，这样他就不必步行去洗手间。

    所有这些证据都表明罗伯特可能患有尿路感染。 罗伯特的年龄意味着他的免疫系统可能已经开始减弱，而他以前的前列腺疾病可能使他难以排空膀胱。 此外，罗伯特回避液体导致脱水和排尿不频繁，这可能使他的尿路中出现感染。 发烧和排尿困难是所有年龄段患者尿路感染的常见症状，老年患者的尿路感染通常伴有心理功能的明显下降。

    身体挑战通常会阻碍老年人像其他情况那样频繁地排尿。 此外，对老年人影响不成比例的神经系统疾病（例如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病）也可能降低他们排空膀胱的能力。 罗伯特的医生指出，他在新家中航行时遇到了困难，建议给予他更多帮助，并监测他的液体摄入量。 医生还采集了尿液样本，并下令进行实验室培养，以确认病原体的身份。

    练习\(\PageIndex{1}\)

    1. 为什么识别尿路感染中的病原体很重要？
    2. 医生应该开广谱抗生素还是窄谱抗生素来治疗罗伯特的尿路感染？ 为什么？

    肾脏感染（肾盂肾炎和肾小球肾炎）

    肾盂肾炎是一种肾脏炎症，可能由从尿路其他部位（例如膀胱）传播的细菌引起。 此外，肾盂肾炎可能是由通过血液传播到肾脏的细菌引起的。 当感染从下尿路传播时，病原体通常是粪便细菌，例如大肠杆菌。 常见的体征和症状包括背痛（由于肾脏的位置）、发烧以及恶心或呕吐。 30-40% 的女性出现严重血尿（尿液中有可见血液），但在男性中很少见。 1 感染可能变得严重，可能导致菌血症和可能危及生命的全身效应。 感染清除后，可能会出现肾脏疤痕并持续存在，这可能导致功能障碍。

    肾盂肾炎的诊断是通过尿液的显微镜检查、尿液培养、白细胞酯酶和亚硝酸盐水平测试以及尿液中的血液或蛋白质检查来做出的。 使用血液培养来评估病原体在血液中的传播情况也很重要。 可对糖尿病或免疫抑制的高危患者、老年人、既往有肾损伤的患者进行肾脏成像，或者排除肾脏梗阻。 肾盂肾炎可用口服或静脉注射抗生素治疗，包括青霉素、头孢菌素、万古霉素、氟喹诺酮类、碳青霉烯类和氨基糖苷类。

    肾小球肾炎发生在肾小球因炎症而受损时。 肾盂肾炎通常是急性的，而肾小球肾炎可能是急性或慢性的。 肾小球肾炎最明显的机制是与化脓性链球菌喉咙和皮肤感染相关的链球菌后遗症。 尽管化脓杆菌不会直接感染肾小球，但在血液中形成的化脓杆菌抗原和抗体之间的免疫复合物会滞留在肾小球的毛细血管内皮细胞连接处，并引发破坏性的炎症反应。 肾小球肾炎也可能发生在细菌性心内膜炎（心脏组织感染和炎症）患者中；但是，目前尚不清楚与心内膜炎相关的肾小球肾炎是否也是免疫介导的。

    钩端螺旋体病

    钩端螺旋体通常是无害的螺旋体，常见于土壤中。 但是，某些致病物种可以在肾脏和其他器官中引起称为钩端螺旋体病的感染（图\(\PageIndex{2}\)）。 钩端螺旋体病可引起发热、头痛、寒战、呕吐、腹泻和皮疹，伴有严重的肌肉疼痛。 如果疾病继续发展，可能会发生肾脏、脑膜或肝脏感染，并可能导致器官衰竭或脑膜炎。 当肾脏和肝脏受到严重感染时，它被称为威尔氏病。 肺出血综合征也可能发生在肺部，并可能出现黄疸。

    钩端螺旋体属广泛存在于狗、马、牛、猪和啮齿动物等动物中，并通过尿液排出体外。 人类通常通过接触受污染的土壤或水而感染，通常是在游泳或洪水期间；感染也可能通过接触含有细菌的体液而发生。 细菌可能通过粘膜、皮肤损伤或通过摄入进入人体。 致病机制尚不清楚。

    钩端螺旋体病在美国极为罕见，尽管它在夏威夷很流行；在美国，50％的病例来自夏威夷。 2 它在热带地区比在温带气候中更常见，从事动物或动物产品工作的人面临的风险最大。 细菌也可以在特殊培养基中培养，在几天到四周内观察到肉汤中的生长；但是，钩端螺旋体病的诊断通常是使用更快的方法进行的，例如使用血清学检测在患者样本中检测钩端螺旋体属的抗体。 聚合酶链反应 (PCR)、酶联免疫吸附试验 (ELISA)、玻片凝集和间接免疫荧光测试均可用于诊断。 钩端螺旋体病的治疗涉及广谱抗生素，例如青霉素和强力霉素。 对于更严重的钩端螺旋体病病例，可以静脉注射抗生素。

    (a) 许多螺旋状细胞的显微照片。 (b) 放大倍率越高，螺旋形状越清晰。
    图\(\PageIndex{2}\)：(a) Leptospira sp. 的暗场视图 (b) 致病物种 Leptospira quirrogans 的扫描电子显微照片显示了该属独特的螺旋体形态。 （来源 b：美国疾病控制与预防中心珍妮丝·卡尔对作品的修改）

    练习\(\PageIndex{2}\)

    • 肾脏感染的最常见原因是什么？
    • 肾脏感染最常见的症状是什么？

    非淋球菌性尿道炎 (NGU)

    细菌性尿道炎主要分为两类：淋病和非淋球菌。 淋病性尿道炎由淋病奈瑟菌引起，与淋病（一种常见的性传播感染）有关。 尿道炎的病因将在生殖系统的细菌感染中讨论。 非淋球菌性尿道炎（NGU）一词是指与淋病球菌无关的尿道炎症。 在女性中，NGU 通常没有症状。 在男性中，NGU 通常是一种轻度疾病，但可能导致化脓性分泌物和排尿困难。 由于症状通常较轻或不存在，因此大多数感染者不知道自己已被感染，但他们是该疾病的携带者。 无症状的患者也没有理由寻求治疗，尽管不常见，但未经治疗的 NGU 会扩散到生殖器官，导致女性盆腔炎和输卵管炎，男性会导致附睾炎和前列腺炎。 引起非淋球菌性尿道炎的重要细菌病原体包括沙眼衣原体、生殖器支原体、解脲原体和人支原体。

    沙眼梭菌是一种难以染色的革兰氏阴性细菌，呈卵形状。 一种细胞内病原体，C. 沙眼引起的性传播感染是美国最常报告的性传播感染，即衣原体感染。 尽管大多数感染沙眼梭菌的人没有症状，但有些患者可能出现 NGU。 沙眼梭菌还可引起非泌尿生殖系统感染，例如眼部疾病沙眼（参见皮肤和眼睛细菌感染）。 沙眼梭菌的生命周期如图 4.2.2 所示。

    沙眼梭菌有多种可能的毒力因子，目前正在研究这些因子以评估其在致病中的作用。 这些包括多态性外膜自转运蛋白、应激反应蛋白和 III 型分泌效应因子。 已在革兰氏阴性病原体（包括沙眼梭菌）中发现了 III 型分泌效应因子。 这种毒力因子是由20多种蛋白质组成的组合，形成所谓的注射体，用于转移靶向受感染宿主细胞的其他效应蛋白。 外膜自转运蛋白也是传递与定植、疾病进展和免疫系统逃避有关的毒力因子的有效机制。

    其他与 NGU 相关的物种包括生殖支原体、ureaplasma urealyticum 和人类支原体。 这些细菌通常存在于健康个体的正常微生物群中，他们可能在出生时或通过性接触获得，但它们有时会引起感染，导致尿道炎（男性和女性）或阴道炎和宫颈炎（女性）。

    在大多数情况下，生殖器杆菌是比淋病更常见的尿道炎病因，尽管它不如沙眼梭菌那么常见。 它造成了大约30％的反复或持续感染，占非衣原体NGU病例的20-25％，占非衣原体NGU病例的15％至20％。 M. genitalium 附着在上皮细胞上，具有大量的抗原变异，有助于逃避宿主的免疫反应。 它含有脂质相关膜蛋白，参与引起炎症。

    几种可能的毒力因素与尿毒杆菌的发病机制有关（图\(\PageIndex{3}\)）。 这些包括脲原体蛋白磷脂酶 A、磷脂酶 C、多带抗原 (MBA)、尿素酶和免疫球蛋白 α 蛋白酶。 磷脂酶是破坏靶细胞细胞质膜的毒性因子。 免疫球蛋白 α 蛋白酶是抵抗抗体的重要防御措施。 它可以产生过氧化氢，这可能会通过产生活性氧对宿主细胞膜产生不利影响。

    淋病和非淋球菌性尿道炎的治疗方法不同。 但是，淋球菌和沙眼梭菌通常同时存在，这是治疗的重要考虑因素。 NGU 最常使用四环素（例如强力霉素）和阿奇霉素治疗；红霉素是一种替代选择。 四环素和氟喹诺酮最常用于治疗尿毒杆菌，但对四环素的耐药性正在成为一个日益严重的问题。 3 虽然四环素一直是人类杆菌的首选治疗方法，但耐药性的增加意味着必须使用其他选择。 克林霉素和氟喹诺酮是替代品。 M. genitalium 通常对强力霉素、阿奇霉素和莫西沙星敏敏感。 像其他支原体一样，M. genitalium 没有细胞壁，因此 β-内酰胺（包括青霉素和头孢菌素）不是有效的治疗方法。

    显微照片显示形状奇怪（大致为圆形）的结构。
    图\(\PageIndex{3}\)：厌氧孵育后琼脂表面上的 U reaplasma urealyticum 微菌落（白色箭头），使用相位对比显微镜（800×）进行可视化。 黑色箭头表示细胞碎片。 （来源：美国微生物学会对著作的修改）

    练习\(\PageIndex{3}\)

    1. 尿道炎的三个最常见原因是什么？
    2. 正常微生物群的哪三个成员会导致尿道炎？

    尿路细菌感染

    尿路感染可导致尿道（尿道炎）、膀胱（膀胱炎）和肾脏（肾盂肾炎）发炎，有时还会通过血液扩散到其他身体系统。 该图\(\PageIndex{4}\)记录了各种类型的 UTI 的最重要特征。

    表标题为：尿路细菌感染。 专栏：疾病、病原体、体征和症状、传播、诊断测试、抗菌药物。 疾病-膀胱炎；大肠埃希氏菌、粪肠球菌、无乳链球菌、肺炎克雷伯氏菌、腐生葡萄球菌等；排尿困难、脓尿、血尿和膀胱疼痛；最常见于女性，原因是尿道较短，阴道微生物群丰富；不可传播；机会性感染发生在粪便细菌进入尿路或正常排尿或免疫功能受损时；尿液试纸，尿液培养以供确认；氟喹诺酮类、呋喃妥因、头孢菌素、甲氧苄啶、磺胺甲恶唑。 疾病-钩端螺旋体病；钩端螺旋体属；发热、头痛、发冷、呕吐、腹泻、皮疹、肌肉疼痛；在播散性感染中，可能导致黄疸、肺出血、脑膜炎；通过接触尿液或体液从动物到人类；聚合酶链反应、ELISA、幻灯片凝集、间接免疫荧光; 多西环素、阿莫西林、氨苄西林、红霉素、青霉素。 疾病-非淋球菌性尿道炎（NGU）；沙眼衣原体、生殖器支原体、人类支原体、解脲原体；轻度或无症状；可能导致化脓性分泌物和排尿困难在出生时通过性传播或由母亲传播给新生儿；尿道拭子和尿液培养、聚合酶链反应、NAAT；阿奇霉素、强力霉素、红霉素、氟喹诺酮类。 疾病肾盂肾炎、肾小球肾炎；大肠杆菌、变形杆菌属、克雷伯氏菌属、化脓性链球菌等；背痛、发烧、恶心、呕吐、尿中带血；肾脏可能出现疤痕和肾功能受损；严重感染可能导致败血症和死亡；不可传播；感染蔓延从尿路或血液进入肾脏；尿液分析、尿液培养、肾脏放射成像；青霉素、头孢菌素、氟喹诺酮类、氨基糖苷类等
    图\(\PageIndex{4}\)：尿路细菌感染。

    关键概念和摘要

    • 细菌性膀胱炎通常由大肠杆菌等粪便细菌引起。
    • 肾盂肾炎是一种严重的肾脏感染，通常由细菌引起，这些细菌在尿路其他地方传播并可能导致全身性并发症。
    • 钩端螺旋体病是一种肾脏细菌感染，可通过接触受感染的动物尿液传播，尤其是在受污染的水中。 它在热带地区比在温带气候中更常见。
    • 非淋球菌性尿道炎 (NGU) 通常由沙眼梭菌、生殖器梭菌、解脲原体和人源杆菌引起。
    • 细菌性尿路感染的诊断和治疗各不相同。 尿液分析（例如，白细胞酯酶水平、亚硝酸盐水平、显微镜评估和尿液培养）是大多数病例的重要组成部分。 通常使用广谱抗生素。

    脚注

    1. 1 Tibor Fulop。 “急性肾盂肾炎” Medscape，2015 年。 http://emedicine.medscape.com/article/245559-overview。
    2. 2 疾病控制与预防中心。 “钩端螺旋体病。” 2015。 http://www.cdc.gov/leptospirosis/health_care_workers。
    3. 3 Ken B Waites。 “解脲原体感染药物。” Medscape，2015。emedicine.medscape.com/articl... 470 种药物。