呼吸道微生物群如何影响细菌性肺炎的严重程度

　　

肺炎是由细菌、病毒或真菌引起的肺泡感染。它是全世界发病率和死亡率的主要原因之一，是一个临床和经济负担，也是一个全球公共卫生问题。人类呼吸道的微生物生态系统(或微生物组)定植于不同的生态位。呼吸道微生物群是科学家们感兴趣的，因为它通过刺激免疫系统和防止病原体感染来促进人类健康。巴斯德研究所和法国国家科学研究中心的科学家已经证明，微生物组组成、病原体负荷和临床干预会影响由嗜肺军团菌引起的细菌性肺炎的严重程度。研究结果发表在2023年8月25日的《细胞报告医学》杂志上。

在这项研究中，巴斯德研究所的Carmen Buchrieser领导的细胞内细菌生物学组[1]的科学家与里昂国家军团菌参考中心主任Sophie Jarraud合作[2]，分析了由细胞内细菌病原体嗜肺军团菌引起的肺炎患者整个住院期间呼吸道微生物组(细菌、古生菌、真菌和原生动物)的多样性和组成。嗜肺乳杆菌是军团病这种严重肺炎的罪魁祸首，这种疾病可通过从淋浴、热水浴缸或空调系统等人工水源中吸入被污染的气溶胶而感染。军团病的致死率因临床情况和地区而异，从5%到40%不等。危险因素包括老年、已有肺部疾病、吸烟和免疫抑制，报告的病例中约有三分之二发生在男性中。欧洲联盟的军团病确诊病例从2005年的4 693例增加到2021年的1 004例，增加了113%。这种急剧上升的原因之一可能是气候变化，更高的水温和更频繁和强烈的洪水使军团菌能够更快地复制并进入人类环境。

科学家团队将高通量细菌、古细菌和真菌标记基因测序与定量方法相结合，以表征患者在感染过程中以及由于医院相关干预(如机械通气和抗生素的使用)而产生的呼吸道微生物群的发展情况。对38例因嗜肺军团菌引起的肺炎住院患者进行分析。“我们发现了复杂的微生物群动力学，共生微生物和致病微生物共存，它们的丰度之间的平衡驱使微生物群恢复或失调，”该研究的主要作者、巴斯德研究所细胞内细菌生物学部门负责人Carmen Buchrieser解释说。科学家们观察到，在住院早期，微生物群多样性下降，病原体嗜肺乳杆菌被抗生素治疗杀死。但是空缺的生态位很快就被其他机会性物种占据了，它们通常对抗菌素具有耐药性——这是继发性感染预防策略中应该考虑的一个因素。细菌和真菌负荷最高的呼吸道微生物组也显示出较低的多样性和病原体富集程度，表明高生物量可能是继发性和/或合并感染的生物标志物。最后，科学家们表明军团菌生物量与疾病严重程度和合并症相关，这表明病原体量化应纳入患者监测。临床干预措施，如机械通气或使用某些类型的抗生素，会影响微生物组的组成，因此也会影响疾病的结果。

“在这项研究中，我们还发现真菌、古生菌和原生动物可能在住院患者的呼吸道中常驻，而不仅仅是短暂的，它们可能会导致肺炎的进展。这需要进一步调查。因此，我们的研究表明，呼吸道微生物群平衡、病原体负荷动态和临床干预之间的相互作用在肺炎患者的康复中起着至关重要的作用，”Carmen Buchrieser总结道。