重症监护病房患者肺与肠道微生物群剖析：探寻感染与临床结局的微生物密码

为探究重症患者肺和肠道微生物群动态变化及其与感染和临床结局的关系，研究人员对 38 例机械通气的 ICU 患者进行前瞻性观察研究。结果发现感染患者微生物群多样性下降，且特定微生物模式与感染和临床结局相关。这有助于开发针对性干预措施，改善患者预后。

　　在重症监护病房（ICU）中，呼吸机相关性肺炎（VAP）是最为常见的医院获得性感染之一，其发病率可高达 40%。这不仅显著增加了患者的发病率和死亡率，还带来了沉重的经济负担 。过去，人们一直认为人类肺部是无菌的，但随着非培养微生物学技术的发展，这一观念被打破。研究发现，肺部微生物群的稳态失衡，即 “肺部菌群失调”，与 VAP 的发生密切相关 。同时，肠道微生物群在脓毒症和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的发病机制中也发挥着关键作用 。然而，目前对于重症患者在患病期间肺和肠道微生物群的同步动态变化，尤其是与感染相关的变化，了解还十分有限。此前的研究大多只聚焦于肺部或肠道微生物群，很少有研究在患者整个 ICU 住院期间同时对这两个部位的微生物群进行评估 。此外，微生物群改变与临床结局，如 VAP 的发生或机械通气时间延长之间的关系，也尚未得到充分研究。

为了深入探究这些问题，来自瑞士洛桑大学医院（Lausanne University Hospital）和洛桑大学（University of Lausanne）等机构的研究人员开展了一项前瞻性单中心研究 。该研究成果发表在《BMC Infectious Diseases》杂志上。

研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先，从 38 例 ICU 患者中收集气管内抽吸物（ETA）和直肠拭子样本。样本采集时间为插管后 48 小时内、抗生素使用当天、使用后 5 天以及拔管或出院时 。其次，对样本进行 16S rRNA 基因测序，以此来分析微生物群的组成和多样性。其中，气管内抽吸物样本的 DNA 提取采用 DNeasy UltraClean 微生物试剂盒，直肠拭子样本则通过 MagNA Pure 自动化平台提取 DNA 。最后，运用多种统计分析方法，如计算 Shannon 和 Chao1 指数评估 α 多样性，通过 NMDS 图和 Adonis 检验分析 β 多样性等 。

研究结果如下：

1. 患者特征：在 44 例符合纳入标准的患者中，6 例被排除，最终 38 例患者参与研究。这些患者被分为三组，分别为 9 例未发生感染且未接受抗生素治疗的对照组、17 例发生 VAP 的肺炎组和 12 例发生其他感染的其他感染组 。三组患者在基线特征上，除了 ICU 住院时间和插管时间外，其余无显著差异 。
2. 肺和肠道微生物群 α 多样性随时间的演变：研究初期，三组患者的肺和肠道微生物群 α 多样性无显著差异 。但随着时间推移，除对照组外，所有粪便样本的 α 多样性均下降 。在肺炎组和其他感染组中，肺部微生物群的丰富度和均匀度在感染后第 5 天显著降低 。
3. 肺和肠道微生物群的稳定性和恢复力随时间的变化：研究开始时，三组患者的 β 多样性微生物谱较为相似 。然而，出院时，对照组和其他感染组的肠道微生物群在 β 多样性分析和共享分类单元数量上存在显著差异 。此外，对照组在插管和拔管之间的肺和肠道微生物群共享分类单元比感染患者更多，且肠道微生物群在连续时间点上比肺部微生物群更保守 。
4. VAP 中微生物群的分类组成和标记物识别：通过零膨胀负二项回归模型分析发现，肺炎患者的肺部微生物群逐渐富集变形菌门（如奈瑟菌属和肠杆菌科成员）以及厚壁菌门（如 Oribacterium、Parvimonas、Dialister） ；其他感染患者则逐渐富集拟杆菌门（如 Tannerella）和厚壁菌门（如葡萄球菌属、Dialister） ；对照组中梭杆菌门（如 Fusobacterium）、厚壁菌门（如 Shuttleworthia、Oribacterium 和 Parvimonas）和拟杆菌门（如 Capnocytophaga、Alloprevotella 和 Bergyella）有所增加 。同时，研究还确定了一些与 VAP 相关的微生物标记物，如在非肺炎患者的肺和粪便样本中，某些属于拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门的分类单元在入院时更为丰富；而在肺炎患者中，某些放线菌（如 Rothia 和 Corynebacterium）和厚壁菌（如 Mogibacterium、Caproiciproducens 等）在肺和粪便样本中分别更为丰富 。
5. 微生物群特征与临床结局的相关性：许多微生物群和元分类标记物与患者的临床结局相关 。例如，感染第一天肺部基于 Shannon 指数的 α 多样性与插管时间呈显著负相关；肺部微生物群中厚壁菌门的相对丰度、放线菌门与拟杆菌门的比例以及厚壁菌门与拟杆菌门的比例，与感染第一天的动脉血氧分压呈负相关 ；肠道中 Mogibacterium 属的相对丰度与插管或 ICU 住院时间呈正相关 。此外，将微生物群特征与 APACHE II 评分结合，能更好地预测插管时间 。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次对重症患者的肺和肠道微生物群进行了同时分析，揭示了它们在患病期间的纵向动态变化 。研究发现，机械通气、全身炎症和抗生素治疗对肺和肠道微生物群的多样性和组成有显著影响 。此外，确定的微生物标记物与临床结局相关，这为开发基于微生物群的干预措施提供了潜在靶点 。然而，研究也存在一些局限性，如使用气管内抽吸物而非支气管肺泡灌洗液作为样本，可能无法准确反映肺部感染情况；使用不同的引物扩增肺和粪便样本的 16S rRNA 基因，可能影响样本间的直接比较；感染的定义可能不够明确等 。尽管如此，该研究仍为进一步了解重症患者微生物群与临床结局的关系奠定了基础，未来需要更大规模的研究来更好地阐明微生物群失调、炎症和临床结局之间的相互作用，从而为改善重症患者的治疗和预后提供更有力的依据 。