肺微生物组群落状态与非结核分枝杆菌肺病预后的关联性研究及关键驱动菌种鉴定

本研究针对非结核分枝杆菌肺病(PNTM)治疗挑战及预后评估难题，通过宏基因组测序分析支气管肺泡灌洗液(BALF)微生物组，鉴定出两种与宿主免疫及临床结局显著相关的肺型(pneumotype)。研究发现DMM1肺型(富含分枝杆菌、机会病原体和厌氧菌)患者持续培养转阴概率显著降低(HR=0.29, P=0.009)，而Ralstonia和Dolosigranulum被确定为驱动肺型转变的关键分类单元。该研究为PNTM患者风险分层提供了微生物标志物，并为开发新型抗菌疗法提供了潜在靶点。

　　

非结核分枝杆菌(NTM)广泛存在于自然环境中，近年来其引起的肺病(PNTM)全球发病率和患病率持续上升，已成为重要的公共卫生问题。临床上面临着治疗决策困难、药物疗效有限以及预后差异大等多重挑战。当前PNTM的整体治愈率仅30-68%，与多重耐药结核(MDR-TB)和广泛耐药结核(XDR-TB)相当，且治疗与否的患者死亡率相近，凸显了识别高风险患者和优化治疗策略的迫切性。呼吸道微生物群落结构的变化与患者临床状态密切相关，然而对于PNTM下呼吸道微生物群落是否存在影响疾病生态和预后的不同类型，当前认知仍非常有限。

为深入探究这一问题，复旦大学附属中山医院的研究团队在《BMC Microbiology》上发表了最新研究成果。他们通过对169例支气管肺泡灌洗液(BALF)样本进行宏基因组测序(mNGS)，系统分析了PNTM患者的肺部微生物组特征，并探索了其与临床预后的关联。

研究主要采用了以下关键技术方法：首先利用宏基因组测序技术对临床采集的BALF样本进行微生物群落解析；应用狄利克雷多项混合模型(DMM)对微生物群落进行分型；通过流式细胞术分析宿主免疫细胞群；采用微生物生态网络分析和伪时间轨迹分析揭示群落动态变化；最后运用多变量Cox回归模型评估微生物类型与临床结局的关联。所有样本均来源于复旦大学附属中山医院的临床队列。

研究首先通过α和β多样性分析发现，PNTM患者肺部细菌和真菌群落结构与肺结核(PTB)、非分枝杆菌感染组及非感染对照组存在显著差异。与PTB组相比，PNTM组显示出更低的细菌多样性且微生物间以正相关关系为主。值得注意的是，这种菌群失调特征在不同NTM菌种(如鸟胞内分枝杆菌复合群MAC、脓肿分枝杆菌MAB等)感染的患者间并无显著差异，表明共生菌在调控肺部微生态中起关键作用。

通过DMM模型，研究团队成功将PNTM患者基线微生物群落划分为两种显著不同的肺型：DMM1和DMM2。DMM1型以分枝杆菌(Mycobacterium)、机会性病原体(如假单胞菌Pseudomonas、链球菌Streptococcus、曲霉Aspergillus)和厌氧菌(如普雷沃菌Prevotella)的富集为特征；而DMM2型则富含罗尔斯通菌(Ralstonia)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)和根瘤菌(Rhizobium)等环境微生物。两种肺型在群落组成上差异显著(R²=0.30, P=0.001)，且基线自然杀伤细胞(NK细胞, CD56⁺/CD16⁺)计数和支气管扩张患病率也存在显著差别。

最重要的发现在于两种肺型与临床预后的强烈关联。在中位13个月的随访期间，DMM2型患者培养转阴率显著高于DMM1型(63.6% vs. 31.0%)。多变量Cox回归分析显示，DMM1型患者持续培养转阴的概率显著降低(风险比HR=0.29, 95%置信区间CI=0.12-0.73, P=0.009)，表明肺型是预测预后的独立因素。进一步通过时间依赖性ROC曲线验证，包含肺型和性别的预测模型在6、12和18个月的预测性能(AUC_6M=0.841, AUC_12M=0.829, AUC_18M=0.922)显著优于基于传统临床指标(年龄、性别、肺空洞和血沉ESR)的模型。

研究还通过伪时间轨迹分析揭示了微生物群落的动态演变规律：从非感染状态向DMM1型演变，最终向DMM2型转变。在这一过程中，罗尔斯通菌(Ralstonia)和惰性乳球菌(Dolosigranulum)被识别为驱动这一转变的关键分类单元。网络分析(NetMoss)显示，Ralstonia(NetMoss score=1.0; log₂FC=3.6)和Dolosigranulum(NetMoss score=0.6; log₂FC=1.4)在从DMM1向DMM2转变过程中持续增加，且这一转变与更良好的预后相关。

研究的讨论部分强调了肺部微生物生态在PNTM疾病进展中的核心作用。DMM1型的不良预后可能与其富含的多种机会病原体和厌氧菌有关：这些微生物可通过发酵降解呼吸道黏液，产生氨基酸和短链脂肪酸等物质，增强中性粒细胞介导的炎症反应并为需氧病原体提供营养；某些菌属(如伯克霍尔德菌Burkholderia)甚至能利用VI型分泌系统(T6SS)向巨噬细胞分泌效应因子，逃避杀菌机制并在吞噬细胞内持续存在。此外，NTM与曲霉的共感染也被证实会导致预后不良和死亡率增加。相反，DMM2型中富集的Ralstonia pickettii在体外实验中已证明可激活乙硫异烟胺对抗分枝杆菌，而Dolosigranulum作为上呼吸道常见的乳酸菌，能够直接与细菌呼吸道病原体相互作用并调节宿主免疫和炎症反应，在呼吸道中发挥有益作用。

该研究的重要意义在于首次通过宏基因组学方法揭示了PNTM患者肺部微生物群落的分类特征及其与预后的强烈关联，为临床识别高风险患者提供了可靠的微生物标志物。研究所鉴定的驱动菌种(Ralstonia和Dolosigranulum)为开发针对NTM(特别是耐药性强的脓肿分枝杆菌)的新型抗菌药物提供了潜在靶点。在精准医疗时代，基于微生物组的患者分层策略将有助于平衡联合抗菌治疗的疗效与不良反应，最终改善PNTM患者的临床结局。