《Nat Rev Microbiol》| 艰难梭菌感染的流行病学、发病机制

这篇综述文章系统梳理了艰难梭菌（Clostridioides difficile）感染的流行病学、发病机制、诊断、耐药机制以及基于微生物群的新兴治疗策略，核心内容可概括为以下七点：

流行病学变化

自2000年以来，高毒力RT027型曾引发全球性暴发，近年其流行率在欧洲下降，但东欧、希腊等地仍高；RT078、RT955等新毒力株正在抬头。

新冠疫情后，多国（英、加、澳等）报道CDI发病率反弹，可能与抗生素使用增加、感染控制资源被挤占有关。

诊断困境

“无症状携带”比例高（住院3–21%，养老院达50%），单靠核酸检测（NAAT）会过度诊断，必须结合毒素检测（TcdA/TcdB）和临床症状。

现行“两步法”（先测谷氨酸脱氢酶GDH或NAAT，再测毒素）仍存灵敏度/特异性缺口，亟需高灵敏度游离毒素试剂但尚未商业化。

耐药机制与监测

甲硝唑：传统一线药，现因疗效下降已退出欧美一线推荐；新发现血红素依赖耐药和质粒pCD-METRO介导耐药，提示需标准化药敏条件。

万古霉素：耐药率仍低，但已出现vanG操纵子持续表达的MIC升高株，并伴随治疗失败率增加。

非达霉素：耐药罕见，但2025年首次报告rpoB/rpoC突变导致MIC 8–32 mg/L并与临床失败相关。

其他抗生素：氟喹诺酮、克林霉素、三代头孢的耐药基因（gyrA、ermB、β-内酰胺酶等）在 epidemic RT027中高度共存，驱动其流行。

致病机制新进展

芽孢-营养体-芽孢循环：芽孢抗逆、可整合于肠道生物被膜，成为复发感染库；胆汁酸-氨基酸共信号（CspC/CspA）触发芽孢萌发。

毒素：TcdB单毒素即可致重症，通过破坏肠干细胞、激活炎症小体；约20%菌株额外携带二元毒素CDT，增强生物被膜形成并抑制宿主嗜酸性粒细胞，进一步逃避免疫。

表面结构：S层蛋白（SlpA）与Cwp家族介导黏附、耐药、芽孢形成，是潜在广谱药物靶点。

宿主-微生态失衡

健康菌群通过竞争营养、产生次级胆汁酸、分泌抗菌肽提供定植抵抗；抗生素破坏菌群多样性→初级胆汁酸↑→艰难梭芽孢萌发↑。

低多样性+高Proteobacteria、低Firmicutes/Bacteroidetes比例可作为CDI风险生物标志。

微生态治疗

FMT：对复发性CDI（rCDI）有效率达80–90%，但存在供体病原体传播（如产ESBL大肠杆菌致死病例）、标准化困难。

商品化活体生物药：
– RBX2660（Rebyota，粪菌灌肠）：Ⅲ期试验8周预防复发成功率70.6% vs 安慰剂57.5%。
– SER-109（Vowst，纯化厚壁菌芽孢口服胶囊）：8周复发率12% vs 安慰剂40%，24周持续受益。

其他在研：抗TcdB单抗（bezlotoxumab已退市，新一代在研）、无毒活菌占位、噬菌体、多价mRNA疫苗（小鼠模型有效，尚未进入临床）。

未来方向与结论

继续基因组-表型耐药监测，警惕新流行株；

开发“窄谱、长半衰期”的抗CDI抗生素，尽量减少对共生菌的二次打击；

提高诊断特异性（游离毒素+宿主炎症标志物如钙卫蛋白），并建立风险预测模型以指导预防性用药或疫苗试验；

重启疫苗研发，需聚焦≥65岁、长期住院、肾衰等高危人群，降低试验样本量；

微生态精准重建（单菌株、限定菌群、工程菌）将成为替代FMT的核心策略。

一句话总结：文章描绘了艰难梭菌从耐药进化到微生态失衡驱动感染与复发的全景，强调精准诊断、耐药监测、微生态重建与疫苗是降低其持续疾病负担的四大抓手。

发病率与流行病学

流行病学的显著变化

2000年代初，全球以高毒力、耐氟喹诺酮的 RT027 型暴发为主，导致住院率与死亡率升高。

英格兰自2007年起强制上报并对分离株做核糖型监测后，RT027 占比和 CDI 总发病率、相关死亡率均出现下降。

COVID-19 大流行的影响

2021–2023 年间，英格兰 CDI 发病率较疫情前上升约 25%；加拿大、希腊、西班牙、澳大利亚也有类似报告。

德国因强化抗菌药物管理和院感措施，2021 年病例数较 2015 年下降 50%；比利时部分医院也因加强感控而下降。

资源向 COVID 倾斜导致部分地区检测减少，出现“假下降”，ECDC 2022–2023 点流行率调查显示欧盟/欧洲经济区医院医疗保健相关 CDI 发病率比 2016–2017 上升 10%。

欧洲最新型别谱

2018 年欧洲 12 国点流行率：共检出 >60 种核糖型。
东欧仍有高比例 RT027 及其近缘 RT181；
德国 2021 年 RT027 降至 3.5%，但 RT078 升为第二常见（7.8%）；
英法 2018–2023 年型别构成基本稳定，但英国近 2 年出现与 RT027 类似高传播、高死亡的新型 RT955 局部暴发，正被深入调查。

北美及全球概况

美国 CDC 2021 年发病率 110.2/10 万，较 2020 升 10%，但仍低于 2019。

2020–2021 年美国、加拿大主流型为 RT014–020、RT106、RT027、RT002、RT078–126；RT027 占比自 2017 的 15.4% 降至 7.7%。

澳大利亚 2013–2018 年以 RT014–020（29.5%）、RT002（11.8%）为主，RT027 罕见（<1%）。

亚洲、拉美、非洲资料有限：亚洲多见 RT017、RT014–020、RT002；拉丁美洲小样本提示墨西哥仍以 RT027 为首；日本长期稳定流行 RT018 相关、RT014、RT002、RT369、RT017。

风险因素与传播模式

主要危险因素：高龄、住院时间延长、抗生素暴露（尤其三代头孢、氟喹诺酮）；累积用药每多 1 天，CDI 几率增加 12.8%。

社区获得性 CDI 比例上升，可能来源包括食物、动物及无症状携带者（住院患者入院时携带率 3–21%，养老院居民高达 50%）。

无症状携带者成为院内潜在储存库，且几乎各类抗生素均能增加感染风险。

综上，该部分用多国监测数据说明：RT027 的威胁在欧洲总体减弱但局部持续；新型高毒株（RT955、RT078 等）正在出现；COVID-19 大流行、抗生素选择压力及无症状携带者是近期发病率波动和地理差异的关键驱动因素。

CDI的实验室诊断

诊断原则

必须结合“腹泻等临床症状 + 实验室结果”；单纯检出细菌或 DNA 不能确诊感染。

所有检测应仅限“真腹泻”标本；≤2 岁儿童、炎症性肠病患者因高携带率，不建议常规送检。

毒素检测（直接测游离毒素）

细胞毒性中和试验（CCNA）是“金标准”，可测粪便中游离 TcdB，但需 24–48 h、细胞培养条件，日常实验室难以常规开展。

快速酶免疫法（EIA）检测 TcdA/TcdB 周转快，但灵敏度差异大；在低流行人群可降至 <50%。新一代超敏单分子毒素试剂文献报道好，却无商业可用版本。

微生物/基因检测（只能提示“有菌”，不能区分定植）

谷氨酸脱氢酶（GDH）EIA：灵敏、价廉，可快速筛查，但无法区分产毒株与非产毒株。

产毒培养（cytotoxigenic culture）：可确认菌株具产毒潜能，耗时、不能区分活动感染与携带。

核酸扩增试验（NAAT）：高灵敏、高通量，可检测 tcdB 基因；缺点是可检“死菌”或无症状携带，单独使用易过度诊断。
– 研究证实“NAAT 阳性 + 毒素阳性”组患者抗生素暴露更多、细菌载量更高、炎症更重、死亡率也更高；而“NAAT 阳性 + 毒素阴性”组死亡率低，但仍有部分被治疗。

算法策略（diagnostic stewardship）

现行指南推荐“两步/三步法”：先用 GDH 或 NAAT 筛查，再用毒素 EIA 或 CCNA 确认；死亡率与“粪便游离毒素阳性”高度相关。

实施“检测管理”（限制非腹泻标本、限制重复送检）后，多家医院 NAAT 申请量降 50%，上报 CDI 率随之下降；但欧洲研究也显示 23–50% 的真 CDI 因年龄轻、缺乏检测而被漏诊，提示不能仅凭年龄限制检测。

辅助指标

粪便钙卫蛋白、乳铁蛋白：在毒素阳性 CDI 患者中水平显著升高，可反映肠道炎症程度，但各研究截断值不一，尚未被纳入常规诊断。

总结要点

没有单一完美试验；临床必须“症状优先”，再按算法组合 GDH/NAAT + 毒素试验。

需要更灵敏且商品化的游离毒素试剂，以及能区分“活菌产毒”与“死菌/沉默基因”的新技术（如逆转录 PCR）来改善特异性。

艰难梭菌的抗生素耐药性

这一部分系统梳理了艰难梭菌对治疗药物和非治疗药物的耐药现状、机制及临床意义，核心要点如下：

一、治疗药物的耐药

二、非治疗药物（促CDI抗生素）的耐药

氟喹诺酮（环丙、莫西沙星）

gyrA Thr82Ile 等喹诺酮耐药决定区突变；与RT027流行密切相关，助推2000年代全球暴发。

克林霉素

erm(B) 位于可移动元件（Tn5398、Tn6194）上，甲基化23S rRNA，广泛分布于各核糖型；克林霉素强促CDI，故多地处方受限。

第三代头孢菌素

染色体携带内源性class D β-内酰胺酶；青霉素结合蛋白PBP1/3氨基酸替换提升MIC；常与氟喹诺酮耐药共存，促进多药耐药 epidemic 株传播。

利福平/利福昔明

rpoB Arg505Lys 等突变致高水平耐药；RT027及其近缘株>90%耐药，限制其治疗潜力。

四环素/氯霉素

tet(M)、tet(44) 和 catD 分别位于Tn6164、Tn4453a/b等可接合转座子，可在肠道菌群间水平转移，存在传播耐药风险。

三、耐药对传播与流行的影响

氟喹诺酮耐药+高处方量曾选择性放大RT027；同理，头孢类、克林霉素耐药株在抗生素压力下更易定植、复发并污染环境。

艰难梭菌为芽孢厌氧菌，可在体外长期存活，兼具耐药基因储存库与传播者双重角色，强调持续表型+基因组耐药监测的必要性。

 

四、总结

治疗药物：甲硝唑退出一线；万古霉素仍首选但需关注vanG持续表达株；非达霉素耐药初现且与临床失败关联。

非治疗药物：氟喹诺酮、克林霉素、三代头孢的耐药基因在优势核糖型中高度共存，是促发与加剧CDI流行的关键驱动力。

耐药机制多样（点突变、获得性移动元件、质粒），且部分呈培养条件依赖（如血红素-甲硝唑），呼吁标准化药敏方法与持续分子监测。

致病性与毒力因子

这一部分围绕艰难梭菌的致病过程与毒力因子展开，主要内容可归纳为六大主题：

1. 芽孢形成与传播循环

有氧环境下以代谢休眠的芽孢形式存活，经粪-口途径进入宿主。

结肠内胆汁酸（牛磺胆酸）+ 氨基酸/钙离子触发芽孢萌发 → 营养体繁殖 → 产毒 → 发病。

芽孢可黏附于受损肠上皮并整合进多菌种生物被膜，形成持续感染库，解释高复发率。

2. 黏附与定植因子

S层（表面层）：由SlpA等自组装蛋白阵列构成，介导上皮黏附、抗宿主抗菌肽、抗噬菌酶（溶菌酶），并影响芽孢形成与毒素产量；slpA缺失株生长、运动、产毒及黏附均受损。

细胞壁蛋白CWPs：约占S层5–20%，如Cwp66、Cwp84，参与相变异、生物被膜构建、氧化应激与万古霉素耐受。

鞭毛与IV型菌毛：增强初始定植力；鞭毛表达受RecV介导的相变异调控，与毒素基因共调控，影响宿主免疫识别。

3. 毒素效应（主要致病因子）

a. 主要细胞毒素

TcdA & TcdB：同为葡萄糖基转移酶，灭活Rho-GTP酶 → 肌动蛋白骨架崩解 → 肠上皮细胞凋亡、紧密连接破坏、炎症渗漏。

TcdB单独即可引起重症；小鼠模型中TcdB-only株毒力高于TcdA-only株。

TcdB可损伤结肠干细胞，抑制上皮再生，与疾病严重度正相关。

新近设计出de novo迷你蛋白可在小鼠体内中和多型TcdB，为潜在治疗靶点。

b. 二元毒素 CDT

约17–23%菌株携带，由cdtA + cdtB基因编码，具ADP-核糖基转移酶活性，促使肌动蛋白聚合、微簇形成。

增强生物被膜样微菌落形成，提高对万古霉素的耐受；在RT027/RT078等毒株中常见。

可抑制宿主保护性嗜酸性粒细胞（通过TLR2介导的凋亡），从而加重炎症并利用宿主代谢物（如山梨醇）。

4. 相变异与表型异质性

flagellar switch序列的酪氨酸重组酶RecV介导flagella与毒素基因共表达开关，产生表型异质群体，利于免疫逃逸与定植。

毒素基因亦存在高频率可逆表达，影响动物模型中的感染进程。

5. 宿主反应与炎症级联

毒素破坏上皮 → IL-1β、TNF、IL-8等促炎因子释放 → 中性粒细胞浸润 → 伪膜性结肠炎、毒性巨结肠。

先天淋巴样细胞（ILC）尤其ILC3分泌的IL-22可增强上皮修复、降低死亡率；转移ILC1/IFN-γ亦在小鼠中显示保护作用。

毒素诱导的炎症同时被艰难梭菌“利用”：

CDT上调宿主醛糖还原酶 → 产生山梨醇，供菌体代谢；

炎症环境铁被宿主钙卫蛋白螯合，菌体则形成膜结合铁小体（ferrosome）以夺取铁源。

6. 总结

艰难梭菌的致病性由芽孢耐力、黏附表面层、毒素介导的细胞毒性与免疫失衡、生物被膜隐藏、相变异逃避免疫等多重因素协同驱动；

TcdB是核心毒力因子，CDT通过免疫抑制与生物被膜增强进一步加剧病情；

理解这些机制为开发抗毒素、抗黏附、靶向芽孢/生物被膜的新型治疗提供依据。

肠道微生物群的作用

这一部分系统阐述了肠道微生态在艰难梭菌感染（CDI）中的定植抵抗作用、微生态失衡机制及微生态恢复治疗，主要内容包括以下五个方面：

1. 健康肠道微生态的定植抵抗

正常菌群以厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidota）为主，通过以下机制抑制艰难梭菌：

竞争营养与黏附位点；

代谢次级胆汁酸（如去氧胆酸）抑制芽孢萌发；

产生短链脂肪酸（SCFAs）和抗菌肽/细菌素；

动物实验例证：

C. scindens 可将初级胆汁酸转化为抑制性次级胆汁酸，显著降低CDI；

Paraclostridium bifermentans 共感染减轻疾病，而产丁酸菌 C. sardiniense 反而加重，提示菌种功能差异决定保护或恶化。

2. 微生态失衡（dysbiosis）与CDI易感性

广谱抗生素（尤其是三代头孢、氟喹诺酮、克林霉素）→ 菌群多样性↓ → 厚壁菌/拟杆菌↓、变形菌↑ → 初级胆汁酸↑ → 艰难梭菌芽孢萌发↑ → 定植与产毒↑。

饮食因素亦参与：

严重热量限制的小鼠模型中，菌群多样性下降，内源性艰难梭菌数量增加；

不同标准饲料可改变结肠炎严重程度，提示饮食-菌群互作影响感染结局。

3. 微生态恢复策略

a. 粪菌移植（FMT）

对复发性CDI（rCDI）有效率达80–90%，可重建菌群多样性与次级胆汁酸代谢。

给药途径：结肠镜、鼻胃管、灌肠、口服胶囊。

挑战：

供体筛查成本高；

病原体传播风险（曾发生产ESBL大肠杆菌致死事件）；

长期安全性未知 → 推动标准化、限定菌株产品替代。

b. 商品化活体生物药

RBX2660（Rebyota，标准化粪菌灌肠）：

Ⅲ期试验 8 周预防复发成功率 70.6% vs 安慰剂 57.5%；耐受良好。

SER-109（Vowst，纯化厚壁菌芽孢口服胶囊）：

Ⅲ期试验 8 周复发率 12% vs 安慰剂 40%；24 周持续受益 79% vs 53%；

机制：快速提高次级胆汁酸水平，抑制艰难梭菌芽孢萌发。

4. 精准微生态重建方向

单菌策略：如 C. scindens 可直接抑制芽孢萌发与营养体生长，正在开发为活体生物药。

限定菌群混合物：相比传统FMT，组成明确、可工业化生产、安全性高，是未来替代FMT的核心路径。

5. 总结要点

健康菌群通过代谢次级胆汁酸、竞争营养、分泌抗菌物质提供定植抵抗；

抗生素或饮食失衡→初级胆汁酸↑、菌群多样性↓→艰难梭菌萌发-定植-产毒；

FMT与商品化微生态制剂（RBX2660、SER-109）已证实可打破复发循环，成为抗生素后时代的核心治疗手段；

未来需进一步明确关键保护菌种/功能基因，开发精准、安全、可规模化的微生态疗法。