基于支气管肺泡灌洗液微生物组图谱区分结核病、非结核分枝杆菌及其他呼吸道疾病的诊断新策略

《Scientific Reports》：Distinguishing tuberculosis from non-tuberculous mycobacteria and other respiratory conditions by microbiome patterns

本研究针对结核病（TB）与非结核分枝杆菌（NTM）感染临床鉴别难题，通过16S rRNA测序分析108例患者支气管肺泡灌洗液（BALF）微生物组，结合LEfSe、共现网络及决策树模型，首次揭示TB患者以粪肠球菌（Enterococcus faecalis）为优势菌，NTM患者以人心杆菌（Cariobacterium hominis）和黑色普雷沃菌（Prevotella nigrescens）为特征标志物，并构建微生物标记诊断模型，为呼吸道病原精准鉴别提供新视角。

　　

在呼吸道感染疾病中，结核病（Tuberculosis, TB）和非结核分枝杆菌（Non-tuberculous Mycobacteria, NTM）感染犹如一对“双胞胎”，临床症状和影像学表现高度重叠，却对应截然不同的治疗策略与感染控制措施。TB由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）引起，具有强传染性，患者需严格隔离；而NTM虽同属抗酸杆菌，人际传播风险极低，无需隔离。传统诊断依赖涂片镜检和细菌培养，前者灵敏度低，后者耗时长达2个月，即便PCR技术提速后，低菌量患者仍面临漏诊风险。更棘手的是，误诊可能导致NTM患者接受不必要的抗结核治疗，加剧药物副作用与病程复杂性。这一诊断困境，推动研究人员将目光投向人体微生物组这一“隐藏的密码本”。

为破解TB与NTM的鉴别难题，韩国高丽大学九老医院呼吸内科团队在《Scientific Reports》发表最新研究，创新性地利用支气管肺泡灌洗液（Bronchoalveolar Lavage Fluid, BALF）这一直接反映肺部感染现场的样本，对108例患者（TB 38例、NTM 29例、其他呼吸道疾病41例）进行16S rRNA基因测序，结合多维度生物信息学分析，绘制出三类疾病的微生物组特征图谱。

关键技术方法概述

研究纳入经纤维支气管镜采集的BALF样本，通过DNeasyPowerSoil Kit提取DNA，针对16S rRNA基因V3-V4区构建Illumina MiSeq测序文库。序列经QIIME2质控后，以97%相似度聚类为操作分类单元（OTU），利用LEfSe（Linear Discriminant Analysis Effect Size）筛选组间差异菌群，并通过共现网络分析和决策树模型构建诊断规则。

研究结果

微生物组群落结构差异

在门水平上，三类患者均以厚壁菌门（Firmicutes）为优势菌群，但TB组中放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）丰度显著升高。LEfSe分析显示，TB患者特异性富集双歧杆菌属（Bifidobacterium）、斯氏斯奈格尔菌（Snodgrassella alvi）、生丝微菌目（Hyphomicrobiales）和粪肠球菌（Enterococcus faecalis）；而NTM组则以人心杆菌（Cariobacterium hominis）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、牙龈肽噬菌（Peptidiphaga gingivicola）和黄杆菌科（Flavobacteriaceae）为标志。

菌群互作模式与诊断模型

热图与网络分析进一步揭示，人心杆菌与黑色普雷沃菌（Prevotella nigrescens）在NTM患者中呈现共现关系，而与穆氏动弯杆菌（Mobiluncus curtisii）相互排斥。决策树模型明确：若样本中检出粪肠球菌，则高度提示TB；若同时缺失穆氏动弯杆菌且存在人心杆菌，则强烈指向NTM感染，尤其当奥氏奥尔森菌（Olsenella phocaeensis）亦缺失时。

α多样性无显著差异

尽管微生物组成差异显著，三组患者的α多样性指数（如Chao1、Shannon指数）无统计学差异，说明疾病特异性变化集中于关键菌群而非整体多样性。

结论与意义

本研究首次系统性揭示TB与NTM感染的肺部微生物组标志：粪肠球菌可能通过调节宿主免疫环境促进TB进展，而人心杆菌和黑色普雷沃菌则暗示口腔菌群微吸入可能在NTM发病中起关键作用。此外，NTM患者中保护性菌群（如无糖劳森菌Lawsonibacter asaccharolyticus、芬氏另枝菌Aistipes finegoldii）的缺失，为理解其易感机制提供新线索。尽管临床转化仍需克服样本异质性、算法优化等挑战，但微生物标记模型有望发展为TB/NTM快速鉴别工具，尤其适用于低菌量或培养阴性病例。未来通过宏基因组测序验证菌群功能，将推动精准诊断乃至微生物靶向治疗策略的诞生。