神经型布氏杆菌感染脑膜炎的研究进展*
刘美玲 崔宏伟 石树君 张哲林
1 内蒙古医科大学，内蒙古自治区呼和浩特市 010000；
2 临床医学研究中心/内蒙古自治区医学细胞生物学重点实验室；
3 内蒙古医科大学附属医院神经内科
布氏杆菌病经常通过摄入未经巴氏消毒的奶制品或职业性接触受感染的动物(如绵羊、骆驼、牛、山羊和猪)传播给人类[1]，主要的传播途径是消化道、皮肤、黏膜和呼吸道与体液和气溶胶的接触[2]。全世界每年约有50万人患有布氏杆菌病，其中大多数病例来自牧区和农村地区[3]，患病率超过每100 000例出现10例[4]，最新文献表明我国布氏杆菌病的流行趋势呈上升趋势[5]。它是一种多系统感染疾病，几乎可涉及任何器官，具有广泛的临床表现，累及神经系统最严重却十分罕见，有时可能是人患布氏杆菌病的唯一表现[6]。当布氏杆菌累及神经系统后即导致神经型布氏杆菌病(Nervous brucellosis, NB)。其临床表现错综复杂、变化多样，早期患者的临床表现无显著特异性，大部分被确诊为神经型布氏杆菌病的患者常常已出现较严重的神经系统损伤。经研究表明布氏杆菌对脑膜具有高度亲和力，即在疾病早期可通过血液循环累及中枢神经系统，并且可能作为唯一的感染部位或在全身性疾病不明的情况下发生[7-8]。
神经型布氏杆菌病中枢受累的临床特征为脑膜炎症性改变、颅内血管受累、中枢神经系统脱髓鞘样变、外周神经病变和颅内压升高，其中脑膜炎或脑膜脑炎是最为常见的临床表现[9-11]。除此以外，中枢神经系统布氏杆菌病还可致一个或多个颅神经受累，其中听神经受累最常见，其次是外展神经、面神经及视神经损害[8]。脑膜炎是布氏杆菌累及神经系统最常见且最早期的临床表现，通常表现为头痛、呕吐和颈部疼痛这些共有特征，但实际临床工作中脑膜炎的临床表现并不十分典型[2]。神经型布氏杆菌感染引起脑膜炎并无特异性表现，甚至在辅助检查中与其他病原体感染引起脑膜炎具有一定的相似性，难以分辨，增加了临床工作者诊断神经型布氏杆菌病的难度，阻碍了后续的治疗。目前，神经型布氏杆菌病早期诊断的难题一直没有解决，因其没有特定的脑部受累形式，往往因为早期诊断的困难延误治疗，所以明确布氏杆菌如何通过血脑屏障、感染脑膜引发脑膜炎发病机制，找到特异性的临床表现，诊断方式以及有力的治疗方式，将大大缩短神经型布氏杆菌病的治疗周期，改善预后及减少并发症。本文对目前神经型布氏杆菌感染脑膜炎的发病机制、临床特点、辅助检查、诊断及治疗进行概述。
布氏杆菌无直接伤害真核细胞的典型致病因子，如外毒素、胞溶素、外蛋白酶或其他外酶，也没有表现出致病性的决定因素，例如胶囊、菌毛、鞭毛、抗性形式、抗原变异、质粒或溶原性噬菌体[12]。通过对布氏杆菌的基因组测定，显示常规毒力因子均不存在功能序列，表明其引起机体炎症反应是通过间接方式诱导炎症的发生[13]。有研究表明，布氏杆菌基因组包含许多编码外膜蛋白(Omp)的基因，重要的布氏杆菌抗原是脂蛋白而不是脂多糖(LPS)，可通过多种天然免疫细胞诱导促炎性细胞因子分泌[13]。最有可能通过模式识别受体识别布氏杆菌抗原后激活宿主的先天免疫应答，并且布氏杆菌触发的炎症反应程度较其他细菌较低，可在定植部位形成长期刺激，可产生持续炎性破坏反应[14]。
布氏杆菌对脑膜具有高度亲和度，累及神经系统早期即出现脑膜炎，表现出炎症表征和症状。布氏杆菌与其他细菌感染不同，其他细菌感染引起脑膜炎和脊髓炎等都是细菌直接作用在脑组织和脊髓，而布氏杆菌是通过引起小胶质细胞的过度激活及其他未知的间接方式引起炎症细胞因子释放，导致神经元损伤，但这些介质的诱导并非使小胶质细胞直接杀死神经元细胞，目前已明确布氏杆菌感染星形胶质细胞和小胶质细胞诱导炎性细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α的分泌[15]。经前期文献报道，在牛、山羊、绵羊、猪、或犬等宿主中未发现神经型布氏杆菌病，而在灵长类和鲸类中发现了神经型布氏杆菌病。目前，尚不清楚布氏杆菌对灵长类和鲸类神经系统的侵嗜性是否与血脑屏障(BBB)的特殊特征或这些哺乳动物的神经系统的任何其他特征有关，从而使布氏杆菌侵入中枢神经系统[14]。布氏杆菌通过何种机制优先作用于脑膜引起脑膜炎，是否与血脑屏障以及其他结构的某些特征有关，以及如何引起炎症因子释放都尚需进一步研究。
布氏杆菌可以侵犯全身各个系统表现出多系统症状[16]，累及中枢神经系统的发病率很低，但是布氏杆菌病最严重的并发症多数遗留有神经系统受损的后遗症状，影响患者生活质量，却缺乏用于临床诊断的特异性体征[17]。布氏杆菌对脑膜高度的亲和力，其突破血脑屏障后即可累及中枢神经系统表现为神经型布氏杆菌性脑膜炎。当出现神经系统症状时可能布氏杆菌已经侵及其他邻近神经结构出现脑炎、神经炎、脱髓鞘疾病、血管病变[18]等。神经型布氏杆菌病以脑膜炎、脑炎和脑脊髓膜炎、脊髓炎最为常见(头痛、脑膜刺激征阳性、痉挛性下肢轻瘫、尿便潴留)，相关研究发现排尿和排便问题发生率很高的原因可能是其他国家已经制定了针对神经型布氏杆菌病的标准化治疗方案，具有完善的畜牧业惯例，并且对神经型布氏杆菌病有更好的认识；
因此，患有这种疾病的人可能会出现较轻症状，而外周神经系统受累较少。但是，在我国西北地区的畜牧业受到限制，神经型布氏杆菌病的治疗尚无规范，这可能导致以后出现包括颅神经在内的中枢神经系统受累。在相关研究中，有些病例被误诊为多系统萎缩症，这突出表明对于自主神经功能障碍患者，尤其是存在排尿和排便障碍的患者，应注意神经型布氏杆菌病[19]。中枢神经系统损害中颅神经损害常累及听神经(听力受损)、外展神经(复视)及面神经(面瘫),亦可引起周围神经损害[20]。神经型布氏杆菌病甚至还可引起脑缺血发作及缺血性卒中的发生，机制目前尚不清楚。布氏杆菌感染的临床表现不特异，表现为全身性感染，根据各系统受累情况可有不一的临床表现。当有临床症状不相符合疾病时，可考虑有无全身性疾病所致的局部器官受累情况。问诊、查体中获得的信息往往是疑难病例诊治上的突破口。布氏杆菌引起的慢性脑膜炎的临床特征与结核病的特征相似，并且脑脊液检查指标改变也相似，不能过于依赖实验室检验和影像学检查[21]。
综上所述，对于神经型布氏杆菌病脑膜炎的临床表现缺乏特异性，并且神经型布氏杆菌病的临床表现多种多样，但大多数都是慢性发病过程，可能被忽略的早期脑膜炎症状是诊断神经型布氏杆菌病最重要的一步，临床工作者对于其诊断十分困难，容易出现漏诊、误诊。
在诊断学上菌培养是诊断感染性疾病的金标准，脑膜炎的标志性诊断操作是腰椎穿刺(LP)，通过脑脊液菌培养作为感染性脑膜炎的诊断金标准，但是布氏杆菌生长相对较慢、耗时长、阳性率低[6]，不能以此作为神经型布氏杆菌病脑膜炎诊断的主要依据。目前神经型布氏杆菌病的诊断需要满足以下标准：(1)与已知的神经布鲁氏菌病综合征相适应的疾病的临床特征；
(2)典型的脑脊液变化(细胞增多，蛋白质浓度升高)；
(3)血液或骨髓或CSF培养物或适当的血清学检测呈阳性结果(例如，血液中凝集试验滴度> 1∶160或CSF中任何阳性滴度); (4)开始适当治疗后的临床改善；
(5)无法证明更合适的替代诊断[22]。
但是在临床工作中诊断神经型布氏杆菌病一直是难题，因为其没有特定的脑部受累模式，缺少对神经型布氏杆菌病脑膜炎明确的早期诊断方式。一旦对神经型布氏杆菌病有足够的怀疑，就应竭尽所能进行迅速诊断以开始治疗，因为识别的延迟会导致广泛而不可逆的脑损伤。而现在的诊断方法大多耗时长，易错过治疗的最佳时期。所以目前在诊断上，该病主要依靠详细的病史采集、体格检查，临床表现、暴露史、职业和既往感染史以及实验室检查，解读实验室检查结果时应结合当地流行病学特征。克服诊断思维方法上的片面性，思考症状检验间的内在联系并建立疾病的整体观念[5]。目前基因组学，下一代测序和代谢组学等技术的扩展使神经型布氏杆菌病发病机理的入分析成为可能，为我们打开新思路。通过设计体内和体外实验，可寻找增强诊断的生物标志物以及药物靶向治疗的方法，以更有效的治疗神经型布氏杆菌病[23]。
神经型布氏杆菌病既没有高度特异性的影像学表现，也没有具有特异性的脑脊液改变。目前诊断神经型布氏杆菌病依靠血液学和脑脊液布氏杆菌分离检测阳性，是目前布鲁氏菌性脑膜炎诊断的金标准，但因布氏杆菌培养非常耗时，阳性率较低并不作为主要依据，诊断通常基于间接血清学检测[19]。目前尚无方法在早期即可提示神经型布氏杆菌病感染脑膜炎，主要依靠血清和脑脊液中的布氏杆菌抗体结合流行病学及病史进行诊断。即使是脑膜炎最特异的检查脑脊液化验也只能提示中枢神经系统感染，而不能通过指标直接显示出该病为神经型布氏杆菌病引起的脑膜炎。
4.1 血化验 可通过玫瑰孟加拉板凝集实验(RBPT)对血清及脑脊液样本进行抗原筛选；
标准管凝集试验(STAT)的STAT抗原进行测试，血清样品的1∶160效价被认为是有效的，特异性及敏感性最高，而CSF的效价被认为是重要的；
酶联免疫吸附测定(ELISA)检测抗小球藻抗体IgG和IgM，滴度≥11 NTU被认为是阳性[24-25]。血化验是目前最常用的检测方法，准确性较高，但耗时较长、阳性率低。
4.2 脑脊液检查 布鲁氏菌病病例的中性粒细胞分布与病毒感染相似[26]。脑脊液检查常常显示为：蛋白和细胞数轻度升高，以淋巴细胞为主，葡萄糖和氯化物正常，后期类似于结核性脑膜炎，细胞数中度升高，以淋巴细胞为主，葡萄糖和氯化物降低，应注意与结核性脑膜炎鉴别，临床上容易误诊。常规指标中无特异改变，而布氏杆菌脑脊液培养阳性率较低，通常进行布氏杆菌抗体IgM和IgG检测，有研究表明阳性率可达100%[24]。
4.3 影像学检查 进行头颅CT及MRI检查。相关研究显示，神经型布氏杆菌的影像学表现分为四种类型：正常表现、炎症、白质改变和血管损伤[19]。脑实质感染的早期是脑炎期，在脑炎期，可在T2像看到病灶呈高信号，而在疾病晚期，中央坏死区在T2像为高信号，在FLAIR像表现出弥漫高信号。有研究报道，影像学表现反映出炎症或脱髓鞘过程或血管损伤，但不总是与临床表现相关[27]，并且大多数患者的影像学检查常常未见异常征象。
4.4 代谢组学和PCR 通过结合代谢组学在其他类似中枢神经系统疾病的应用，可以运用代谢组学研究中枢型神经型布氏杆菌病患者血清、脑脊液的特征性生物标志物，从而有助于早期、有效、准确地发现并诊断神经型布氏杆菌病[28]，可以克服布氏杆菌培养周期长、阳性率低的缺点[29]。但目前尚未发现明确诊断指标，未广泛应用于临床。生物分子诊断方法(实时PCR)在神经型布氏杆菌病的诊断和随访中为我们提供了一种敏感度和特异度高的方法[30]。聚合酶链反应(PCR)使用引物序列bcsp31F5’-CGCGCTTGCCTTTCAGGTCTG-3’,bcsp31R5’-TGGCTCGGTTGCCAATATCAA-3’，将编码布鲁氏菌属的31kDa免疫原性外膜蛋白bcsp 31的基因中的223bp靶序列用于PCR扩增。使用含有20pmol每种引物的反应混合物进行PCR扩增，每个引物0.5μl，2×浓度PCRmastermix(印度Takara)和4μl of templateDNA。扩增使用Pathak等人的方法进行。多重实时PCR(Multiplexreal-time PCR，MRT-PCR)是PCR的一种变体，比实时PCR诊断更加准确，能够同时测序2个或多个目标序列，加快了神经型布氏杆菌脑膜炎和结核性脑膜炎的鉴别诊断[21]。但是该方法参与因素较多、价格昂贵，需进一步推广应用临床。
目前国际上仍缺乏具体指南意见，临床上建议应用多西环素、利福平药物三联治疗，联合静脉使用易通过血脑屏障的广谱抗菌药物，如头孢曲松[26]。临床上治疗布氏杆菌常用药物主要为两大类，杀菌类(利福霉素类、喹诺酮类等)和抑菌类(氨基糖苷类、磺胺类和四环素类)，部分药物不良反应大，且容易产生耐药导致治疗失败，目前临床治疗上强调抗生素联合应用。有研究表明强力霉素、利福平和头孢曲松联合应用对神经布鲁氏菌病患者的治疗效果最佳，可有效治疗及减轻神经型布氏杆菌病[20]。疗程为头孢曲松(2次/d，2g/次)和利福平(1次/d，600mg/次)和强力霉素(2次/d，100mg/次)的不同组合治疗至少4个月，并且建议标准化、充分及联合用药，以提高疗效及预后[31]。在某些情况下，还给予环丙沙星，甲氧苄啶—磺胺甲基恶唑和链霉素作为第二线治疗[25]。抗生素的应用对布氏杆菌引起的颅神经麻痹的预后效果多为理想，但是对于慢性中枢神经系统感染常常是永久性神经功能缺损。
目前已经明确神经型布氏杆菌病可以使小胶质细胞过度激活，促进炎症细胞因子释放，引发炎症反应，但其早期即可以通过血脑屏障引发脑膜炎的机制并不明确，对脑膜的高度亲和力的作用机制的研究尚处于初级阶段。现阶段神经型布氏杆菌的诊断耗时长、阳性率低，临床工作者对于该病没有足够重视，致使临床诊断的漏诊、误诊率很高，易错过早期诊断时机，对患者的长期预后及疾病的转归具有不良影响，可能会遗留后遗症，降低患者生活质量，加重家庭及社会的负担。
基因检测、代谢组学等技术可寻找生物学标志物，或可为我们提供发病的机制流程过程，继而找到特异性诊断方式以及具有针对性的治疗方法。激素、免疫抑制剂等对控制颅内的炎症，如脑膜炎、脑炎等具有有利作用，但是否对于由布氏杆菌引起的颅内感染具有有益作用尚无证据，控制炎症的作用机制需进一步明确其信号通路，以及找到适合于作用靶点的有效药物，希望可明确其分子机制，早期诊断、早期治疗从而大大减少该病的并发症、后遗症，提高病患的治愈率及其日后的生活质量。
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