《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》:Differences in microbiota profiles of simple and complicated pediatric appendicitis cases
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本研究旨在利用培养和微生物群分析,在有限样本量中识别简单阑尾炎(simple appendicitis, SA)与复杂阑尾炎(complicated appendicitis, CA)之间微生物组成的差异。研究人员从患者收集阑尾组织和直肠拭子用于微生物群分析和
本研究旨在利用培养和微生物群分析,在有限样本量中识别简单阑尾炎(simple appendicitis, SA)与复杂阑尾炎(complicated appendicitis, CA)之间微生物组成的差异。研究人员从患者收集阑尾组织和直肠拭子用于微生物群分析和常规培养。使用设计靶向V3-V4区的引物和DNA制备试剂盒扩增16S rRNA区域。根据组织病理学分析,16例(41%)患者被分类为CA,其余为SA。直肠拭子样本的效应量略大于阑尾组织样本。基于常规培养,最常见的需氧菌为Escherichia、Klebsiella spp.和Enterococcus spp.。在组织样本中观察到Pseudomonadota和Bacteriodota门减少,而在直肠样本中观察到Bacteriodota减少和Pseudomonadota增加。在CAT和SAT样本之间观察到Coprobacter和Hungatella相对丰度差异;然而,经ANCOM-BC2多重检验校正后,无属水平差异保持显著。CAT组最显著特征是潜在致病菌(pathobionts)相对存在较高。Bacteriodes和Roseburia在SA直肠(SAR)组显示较高相对丰度。Eubacterium和Clostridioides属在SAR和CA直肠(CAR)组均显著增加。与对照组相比,CAR中Parvimonas、Prevotella和Dialister相对丰度较低,而Tyzzerella相对丰度较高,尽管这些差异经多重检验校正后未保持显著。在ANCOM-BC2配对分析中,Enterobacteriaceae内一个未分类属在CAR中较健康对照显著富集(LFC = 3.56,q = 0.003)。在SA和CA病例之间,α和β多样性水平未显示统计学显著差异。研究人员的发现支持既往关于CA组在门水平密度和多样性增加的研究。主要局限性为样本量有限和术前抗生素使用。阑尾组织和直肠拭子样本的微生物群分析可能为理解阑尾炎中微生物群相关模式提供互补信息;然而,这些微生物谱的诊断或预测效用需要在更大、独立队列中使用专门预测建模和诊断性能分析进行验证。
论文主体解读
急性阑尾炎(acute appendicitis, AA)是儿童急诊腹部手术最常见原因,1%至8%因急性腹痛就诊于儿科急诊的儿童被诊断。AA可由粪石、异物、恶性肿瘤或淋巴组织增生所致管腔梗阻引起,但研究人员提出其发病机制可能与微生物群失调(dysbiosis)更密切。阑尾可藏匿并支持正常resident microbiota,从而在腹泻或其他肠道疾病后帮助结肠快速再生。SA和CA的治疗策略不同,准确区分两者对选择治疗方式重要。既往研究显示阑尾炎患者肠道微生物群与健康对照不同,SA与CA之间也存在差异,但结果不一致;术前抗生素、采样部位、测序和生物信息学方法等均可能影响结果。因此,研究人员开展单中心前瞻性队列研究,旨在通过常规培养和微生物群分析,比较儿童SA和CA在阑尾组织与直肠拭子中的微生物差异,并评估这些差异如何影响治疗决策。由于缺乏完全健康对照,阑尾组织样本仅在SA和CA之间比较。
研究人员纳入2025年7月至2026年3月因急性腹部症状就诊的2至18岁儿童;129例因AA行阑尾切除术患者中,39例(30%)纳入,排除周末手术等。最终39例患者和11例健康对照。组织病理学显示16例(41%)为CA,其余为SA;CA中6例(37.5%)穿孔,10例(62.5%)根尖脓肿,穿孔病例腹腔液有细菌生长。研究人员的结论是,SA和CA在α、β多样性无显著差异;门水平有变化,CA组织潜在pathobionts较高,SA直肠Bacteroides和Roseburia较高;然而诊断或预测效用需更大独立队列验证。意义在于联合阑尾组织和直肠拭子、培养和16S rRNA分析可提供互补信息,但结果应视为探索性和假说生成。
关键技术方法概括:单中心前瞻性队列,样本来源为因疑似AA行阑尾切除术的儿童,以及因包皮环切或隐睾手术的健康儿童作为直肠拭子对照。关键技术包括常规需氧和厌氧培养、16S rRNA V3-V4区扩增测序、QIIME 2(v2025.7)与DADA2去噪、SILVA 138.2 SSURef NR99分类、α多样性(Shannon、Simpson、observed genera)和β多样性(Bray-Curtis PCoA、PERMANOVA),以及ANCOM-BC2差异丰度分析。
3.1 患者人口学数据(Demographic data of patients):通过人口学和实验室资料分析,39例患者中24例男孩、15例女孩,患者平均年龄11.65(5-17),对照平均年龄9(2-17);95%患者Glasgow Coma score为15。组织病理学确定16/39为CA,其余SA;CA中6例穿孔、10例根尖脓肿,穿孔病例腹腔液有细菌生长。WBC(白细胞)和CRP(C反应蛋白)在组间比较有显著差异,CA组CRP显著高于SA,但SA与CA之间WBC无显著差异;AST(天冬氨酸氨基转移酶)在CA与对照间有显著差异。结论:CA与更明显炎症相关。
3.2 常规培养结果(Results of conventional culture):常规培养显示SA和CA直肠及组织样本最常见需氧菌为Escherichia、Klebsiella spp.、Enterococcus spp.;ESBL(超广谱β-内酰胺酶)产酶革兰阴性杆菌在SA为48%、CA为31%、对照为9%。厌氧菌因组和样本类型不同:SA与CA直肠常见Lactobacillus spp.(13%)、Peptostreptococcus spp.(13%);CA直肠常见Clostridium spp.(12.5%)、Prevotella spp.(12.5%);组织SA常见Anaerococcus spp.(13%),CA常见Bacteroides spp.(12.5%)、Fusobacterium spp.(12.5%)。延迟运输导致35%样本无厌氧生长。结论:培养低估微生物多样性,需氧菌严重度差异小,厌氧菌变化与严重度更相关。
3.3 微生物群分析结果(Results of microbiota analysis):通过16S rRNA测序,SA与CA在α和β多样性无显著差异。组织主要门为Pseudomonadota、Bacillota、Bacteriodota、Fusobacteriota;直肠主要门为Bacillota、Pseudomonadota、Bacteriodota、Actinomycota。与对照相比,组织Pseudomonadota和Bacteriodota减少;直肠Bacteriodota减少、Pseudomonadota增加;Firmicutes/Bacteroidetes比值在两种样本中增加,尤其CA。CAT与SAT间Coprobacter和Hungatella相对丰度有差异,但ANCOM-BC2校正后无属显著。CAT潜在pathobionts较高;SAR中Bacteroides和Roseburia较高;Eubacterium和Clostridioides在SAR和CAR增加。CAR较对照Parvimonas、Prevotella、Dialister低,Tyzzerella高,但校正后不显著;ANCOM-BC2配对分析仅Enterobacteriaceae未分类属在CAR较健康对照显著富集(LFC = 3.56,q = 0.003)。三组总体显著属包括Prevotella、Haemophilus、Dialister、Lactobacillus、Parasutterella和Enterobacteriaceae未分类属;Sutterella在阑尾炎中减少。PERMANOVA无显著,直肠效应量略大(R
2 = 0.059,p = 0.139)于组织(R
2 = 0.049,p = 0.500)。结论:阑尾炎与特定类群相对丰度改变有关,而非总体多样性大幅改变。
讨论总结:4 Discussion指出,尽管原始p值水平有类群差异,但多重检验校正后无属显著,不应解释为生物学等同;样本小尤其CA少可能降低统计功效,增加II类错误。4.1 Patients:男孩多和CA年龄较大与既往一致;WBC和CRP高于对照,CA组CRP更高;AST在CA组较高。4.2 Conventional culture:培养检出少,厌氧菌不可培养,延迟运输限制厌氧回收;培养与微生物组在门水平大致一致;ESBL高,可能影响预防性抗生素策略,超过Snyder et al.报告;ESBL分布按菌种和样本类型变化,不能直接与严重度相关,需分子分型或全基因组测序确定克隆同一性;CA菌谱与既往一致;需氧菌SA/CA差异小,厌氧菌更与严重度相关;直肠拭子目前应视为非侵入微生物研究采样方法而非诊断工具,与Sarah-May et al.一致。4.3 Microbiota analysis:主要门组成相对稳定;F/B比增加提示进行性dysbiosis;与既往研究不一致,受人群、严重程度、采样部位、测序和生信方法、地理环境影响;术前抗生素暴露尤其穿孔加metronidazole影响厌氧菌,无法区分疾病驱动与抗生素驱动。4.3.1 Tissue samples:SAT和CAT较对照Pseudomonadota和Bacteriodota减少,属水平变化;对照以Escherichia和Bacteroides为主,阑尾炎样本Prevotella、Fusobacterium、Burkholderia、Enterococcus增加;Hungatella在CAT较高、Coprobacter较低,但校正后无显著;Fusobacterium在SAT而非CAT较高,提示异质性。4.3.2 Rectal swab samples:直肠样本Bacteriodota减少、Pseudomonadota增加;SAR较平衡,CAR Escherichia增加、Prevotella减少;Parvimonas、Prevotella、Dialister、Tyzzerella、Staphylococcus差异为探索性;Sutterella减少;ANCOM-BC2三组总体差异存在,但配对仅Enterobacteriaceae未分类属在CAR与健康对照间显著富集。与Sagor et al.系统综述一致:Faecalibacterium、Blautia、Lachnospiraceae减少,Escherichia、Pseudomonas、Bacteroides增加。优势:联合组织和直肠、培养和16S。局限:组织采样位置可能不代表全阑尾;仅一个非炎症组织参考;样本小;术前抗生素;工作时间限制导致选择偏倚;脓肿型为主;16S仅到属水平;未来需更大队列和shotgun metagenomic sequencing。
5 Conclusion翻译:基于微生物群分析,SA和CA组在α和β多样性方面未发现差异。与既往研究一致,SA直肠拭子样本显示Bacteroides和Roseburia相对丰度较高,而CA组织样本富集潜在pathobionts。此外,与对照相比,Eubacterium和Clostridioides在SA和CA直肠拭子样本中均增加。阑尾组织和直肠拭子样本的微生物群分析可能为理解阑尾炎中微生物群相关模式提供互补信息;然而,这些微生物谱的诊断或预测效用需要在更大、独立队列中使用专门预测建模和诊断性能分析进行验证。