mNGS 技术揭示椎间盘退变疾病中微生物组的奥秘：探寻病因与诊疗新方向

为探究椎间盘退变疾病（DDD）是否由细菌低毒感染引起，广州中医药大学第一附属医院等研究人员运用宏基因组二代测序（mNGS）技术分析腰椎间盘退变患者椎间盘微生物组结构。结果显示低毒感染可能参与椎间盘退变，且菌群结构与临床指标相关，为疾病治疗提供新思路。

　　在全球范围内，慢性下腰痛（CLBP）已然成为导致残疾的主要病因之一，且发病率逐年攀升，给人们的身体、心理和经济都带来了沉重负担。退行性椎间盘疾病（DDD）作为引发慢性下腰痛的关键因素，其病因备受关注。传统观点认为椎间盘内无血管和神经，细菌难以生存，但已有研究发现退变椎间盘中存在细菌，不过对于这些细菌是真正的病原体还是污染所致，学界一直争论不休。为了解开这些谜团，探寻 DDD 的病因，广州中医药大学第一附属医院、广州医科大学第二附属医院等多家机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《European Spine Journal》上。

该研究旨在分析腰椎间盘退变疾病患者椎间盘微生物组结构特征及其与临床指标的相关性。研究人员采用了多种关键技术方法。首先，收集了 2022 年 5 月至 2023 年 2 月期间 104 例需手术治疗的腰椎间盘退变疾病患者的手术切除腰椎间盘组织样本，这些患者均签署了知情同意书 ，且术前排除了感染、肿瘤等影响因素。然后，对样本进行临床培养和宏基因组二代测序（mNGS）。在微生物培养方面，将椎间盘组织切碎后在厌氧血琼脂和麦康凯琼脂平板上培养，再用自动化微生物鉴定仪器进行病原体鉴定。mNGS 检测则包括核酸提取、文库构建、上机测序和生物信息分析等步骤，以此全面检测样本中的微生物 。

研究结果如下：

1. 微生物检测阳性率对比：104 例椎间盘组织样本中，临床培养有效结果仅 19 例阳性，阳性率为 18.3%；mNGS 检测阳性 99 例，阳性率达 95.2%。对 19 例培养阳性样本进行两次 mNGS 测序，与培养结果的一致性率为 84.2%。
2. 微生物种类分析：99 例 mNGS 检测阳性样本中共检测到 110 属 250 种微生物，其中丰度排名前 5 的属为假单胞菌属（Pseudomonas）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、弓形杆菌属（Arcobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）和芽孢杆菌属（Bacillus）；前 5 的种为斯基罗氏弓形杆菌（Arcobacter skirrowii）、施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）、耐热假单胞菌（Pseudomonas thermotolerans）、海洋麻疹杆菌（Morbillobacterium maritimun ）和嗜热淀粉酶芽孢杆菌（Bacillus thermoamylovorans），且未检测到痤疮丙酸杆菌（Propionibacterium acnes）12。
3. 细菌与椎间盘退变程度关系：根据改良 Pfirrmann 分级分组，α 多样性分析显示轻度退变组（modified Pfirrmann ≤4）微生物丰富度更高（P<0.05）；物种丰度差异分析表明，属水平上弓形杆菌属（Arcobacter）、棒状杆菌属（Corynebacterium）等细菌丰度有显著差异，种水平上斯基罗氏弓形杆菌（Arcobacter skirrowii ）、耐热假单胞菌（Pseudomonas thermotolerans）等丰度差异显著34。
4. 细菌与 Modic 改变关系：依据 Modic 分类分组，β 多样性分析显示除 Modic I 组和 Modic II 组外，其他组间物种组成有显著差异（P<0.05）；属水平上芽孢杆菌属（Bacillus）丰度差异显著，种水平上鲁氏不动杆菌（Acinetobacter lwoffi）、约翰逊不动杆菌（Acinetobacter johnsonii）丰度差异显著56。
5. 细菌与患者年龄关系：按年龄分组，α 多样性分析显示年龄 < 45 岁组物种丰富度和多样性更高（P<0.05） ，β 多样性分析表明该组与其他组物种组成差异显著（P<0.05）；属水平上假单胞菌属（Pseudomonas）丰度随年龄增长下降，种水平上人葡萄球菌（Staphylococcus hominis）丰度差异显著789。
6. 相关性分析：在物种水平，斯基罗氏弓形杆菌（Arcobacter skirrowii）与改良 Pfirrmann 分级正相关（P<0.01），耐热假单胞菌（Pseudomonas thermotolerans）与之负相关（P<0.05），人葡萄球菌（Staphylococcus hominis）与 Modic 分型评分正相关（P<0.05） ，阿氏葡萄球菌（Staphylococcus arlettae）与年龄负相关（P<0.05）。在属水平，弓形杆菌属（Arcobacter）与改良 Pfirrmann 分级和 Modic I 型正相关（P<0.05），棒状杆菌属（Corynebacterium）与改良 Pfirrmann 分级负相关（P<0.05），假单胞菌属（Pseudomonas）与年龄负相关（P<0.05）1011。
7. 随访结果：随访 6 个月至 1 年，99 例患者中有 2 例发生腰椎间盘感染，细菌培养和 mNGS 均显示为表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis） ，其余患者未出现感染。19 例培养阳性患者经敏感抗生素治疗后未发生感染。

研究结论和讨论部分指出，该研究证明低毒感染可能参与椎间盘退变，且致病菌种可能比以往认为的更丰富，这些细菌的生物群落结构与临床指标显著相关 。这一发现对 DDD 的治疗具有重要意义，改变了以往对 DDD 病因的认知，未来或可基于此开发新的治疗策略。不过，该研究也存在局限性，如为横断面研究且无指定对照组、术前使用抗生素可能影响结果、未收集其他组织样本对比、未对 mNGS 检测细菌进行定量统计等。但总体而言，该研究为深入理解 DDD 的发病机制和治疗提供了新的方向和依据。