呼吸机相关性肺炎（VAP）是机械通气患者常见并发症，耐药菌的增加使得 VAP 的临床治疗面临巨大挑战。甲氧西林耐药的葡萄球菌（MRSA）是呼吸机相关性肺炎中重要病原体。为应对多重耐药菌感染的增加趋势，噬菌体作为抗生素治疗的替代方案目前正成为热点。至今，噬菌体治疗肺炎仍有诸多问题待解决，目前尚没有临床试验评估噬菌体治疗肺炎的疗效。此外，噬菌体在肺部感染环境中的药代动力学、噬菌体在体内耐药的频率和机制，噬菌体联合抗生素治疗的疗效、给药途径等都需要进一步研究。
2019 年 Prazak 教授等在美国呼吸与危重症杂志（AJRCCM）发表一篇文章，通过随机对照的动物实验，旨在评估噬菌体单单药或联合替考拉宁联合治疗 MRSA 感染的 VAP 大鼠的疗效。同时对噬菌体抵抗，噬菌体在感染小鼠和非感染小鼠中的药代动力学进行进一步分析。
图 1 研究流程
呼吸机相关肺炎模型：9-10 周 (280-330 克) 的雄性 Wistar 大鼠，麻醉、镇痛动物，气管插管连接呼吸机进行机械通气， 4 小时。机械通气结束后，滴注 0.15 ml 培养液（含金黄色葡萄球菌）后立即拔除气管气管，单独饲养。
假模型组：机械通气后气管插管内滴注 0.15 ml 生理盐水；
假模型+噬菌体：假模型大鼠在 t2、t12、t24、t48、t72 静脉注射噬菌体。
治疗方案：接种后 2 小时（t2），大鼠随机分为 4 组：①对照组接受生理盐水 0.3 ml；②噬菌体单药组：静脉注射由噬菌体 2003、2002、3A 和 K 组成的混合噬菌体；③抗菌药单药组：静脉注射替考拉宁；④联合治疗组：噬菌体联合替考拉宁。在 t12、t24、t48、t72，重复干预措施。
采集血标本：在 t2、t24、t96 通过颈静脉导管采集血液标本（研究流程如图 1）。
图 2. 对照组与不同治疗组小鼠生存曲线
结果显示，对照组感染后 12 h 内 80% 的大鼠死亡，86 h 内大鼠全部死亡；噬菌体单独治疗较对照组显著提高了生存率，在感染后 12 h 内大鼠全部存活，在实验结束后 58% 的大鼠存活；噬菌体单药治疗组和抗菌药物单药治疗组在 96 小时生存率无统计学差异（58% VS 50%，P = 0.85）；噬菌体和抗生素联合方案与噬菌体单药治疗或抗菌药物单药治疗相比，菌为体现出生存优势（图 2）。
图 3. 不同组、不同部位细菌载量
死亡大鼠肺内细菌载量是存活大鼠的 1000 倍（图 3A）。与抗菌药物单药治疗组相比，噬菌体单药治疗的细菌清除相似，但联合治疗并不能进一步降低细菌载量（图 3B）。死亡大鼠和存活大鼠间脾脏中细菌载量相似（图 3C），肺炎模型大鼠中，噬菌体治疗（噬菌体单独治疗组、噬菌体和抗生素联合治疗组）后的大鼠肺脏中均出现噬菌体聚集，但在假模型组大鼠接受静脉噬菌体治疗后，肺中并没有出现噬菌体聚集，但是这表明噬菌体在感染部位扩增或持续存在（图 3D）。
在死亡大鼠肺内的平均噬菌体浓度高于存活大鼠，但二者之间差异无统计学意义（图 3E）。在存活大鼠和死亡大鼠间，肺内的细菌载量和肺内的噬菌体载量呈现正相关，但是无统计学意义（图 3F）。
研究者从噬菌体单药治疗组 10 只大鼠肺脏和联合治疗组 10 只的肺脏中共分离出 100 个细菌菌落。无论大鼠是否死亡，所有的 MRSA 菌株均对噬菌体敏感，表明 MRSA 的持续存在不是因为出现噬菌体耐药。
图 4. 肺组织病理及评分
从病理角度观察，对照组肺组织气管内出现大量细菌菌落（星号），支气管和肺泡发生坏死（箭头）（图 4A）。噬菌体治疗组在 MRSA 感染后 96 小时肺组织则少有细菌菌落形成（星号）（图 4C）。假模型组、假模型+噬菌体组组织病理得分均 1 分，提示轻度损伤，提示使用噬菌体不会引起肺脏损伤（图 4B）。死亡组大鼠肺组织病理损伤重于存活组（病理得分均值 2.65 VS 2.06，P<0.05）（图 4B）。感染后大鼠无论接受噬菌体治疗还是抗菌药物治疗，存活组较死亡组肺损伤程度更轻，但是这种差异在噬菌体联合抗生素治疗组中无统计学差异（图 4D）。
图 5. VAP 大鼠模型组与假模组细胞因子比较
图 6. 不同组大鼠血中各细胞因子随时间变化
MRSA 感染的大鼠细胞因子明显不同于假模组，感染大鼠的 IL-6 水平和 TNF α较假模型组明显增加（图 5）。在治疗过程中，各治疗组包括假模型接受噬菌体治疗组中 IL-1β水平均明显增加，表明在未感染大鼠中，IL-1β由噬菌体引起，IL-1α增加只在接受噬菌体单独治疗和噬菌体抗生素联合治疗的组中增加，TNFα和 IL-6 在治疗 96 小时后回到基线水平（图 6）。
面对如今耐药菌感染逐渐增加的趋势，噬菌体有望成为多重耐药菌肺炎的代替治疗或补充治疗方法。本研究评估了在甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌感染的呼吸机相关性肺炎的大鼠中噬菌体治疗的疗效。
在本项研究中有几项重要发现。①噬菌体治疗较对照组明显降低了病死率，疗效等同于替考拉宁治疗。②噬菌体在感染大鼠的肺内可以检测的到，在非感染大鼠的肺内未能检测的到，这表明噬菌体在感染部位可以聚集。此外，在非感染大鼠的脾内发现噬菌体集聚，但其生理功能尚不明确。③非感染大鼠应用噬菌体治疗出现 IL-1β的升高，这在未明确诊断或疑似呼吸机相关性肺炎中采取噬菌体治疗应当注意。④噬菌体治疗虽然降低了细菌载量，但是未能完全清除细菌治愈感染。这可能与本研究治疗时间短或者细菌对于噬菌体的固有免疫有关。⑤在体内短期治疗过程中，没有出现噬菌体抵抗。⑥替考拉宁治疗也没能完全清除感染大鼠的细菌，这表明糖肽类抗生素可能不是最佳选择。⑦不同于以往研究，在本项研究中替考拉宁和噬菌体联合治疗较单独治疗没有优势。此结果与肺炎克雷伯菌引起的肺炎的研究结果一致，表明抗菌药物和噬菌体的协同作用可能依赖于感染部位。⑧研究发现大鼠死亡不只与肺内细菌载量相关，还与肺组织的坏死程度相关。噬菌体治疗不能预防、限制组织坏死，不能限制外毒素产生，那在噬菌体治疗的基础上辅助抗毒素治疗是否能够进一步改善治疗结局值得进一步研究。
本研究存在局限性：①本研究采用的是快速致死性肺炎大鼠模型，但是呼吸机相关肺炎在人群的整体病死率明显低于该模型，约 10-17%。②噬菌体未能清除感染，在本研究中噬菌体每日一次静脉注射，可能未能够对抗肺内的高细菌载量。需要进一步评估增加噬菌体使用频率和使用高浓度噬菌体的益处。③本研究静脉输注噬菌体，给药途径可以进行优化。雾化可能将更多的噬菌体送到感染肺组织。
研究结论：
对于甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌感染的呼吸机相关性肺炎，噬菌体治疗较对照组明显改善了结局，等效于替考拉宁治疗方案。在进行临床应用前还有许多问题尚待解决。进一步的研究需要评估噬菌体雾化或其他抗生素联合噬菌体治疗能否进一步提高临床疗效。
原文：Prazak J, Iten M, Cameron DR, Save J, Grandgirard D, Resch G, et al. Bacteriophages improve outcomes in experimental Staphylococcus aureus ventilator-associated pneumonia. Am J Respir Crit Care Med 2019;200:1126–1133.
供稿：黄立学 中日友好医院 呼吸与危重症医学科二部
审编：周飞 中日友好医院 呼吸与危重症医学科二部
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