Klinične značilnosti, diagnoza, izidi in analiza pljučnega mikrobioma invazivne pljučne aspergiloze pri bolnikih s pljučnico, pridobljeno v skupnosti

POVZETEK

Ozadje

Invazivna pljučna aspergiloza (IPA) ostaja podcenjena pri bolnikih z zunajbolnišnično pridobljeno pljučnico (CAP). Namen te študije je opisati klinične značilnosti in rezultate IPA pri bolnikih s CAP, oceniti diagnostično učinkovitost metagenomskega sekvenciranja naslednje generacije (mNGS) za IPA in analizirati pljučni mikrobiom prek podatkov mNGS.

Nedavno je epidemija nove koronavirusne pljučnice pritegnila široko pozornost po vsem svetu. Mnogi ljudje so začeli biti pozorni na to, ali je njihova imunost dovolj močna, saj je imunost prva obrambna linija telesa pred boleznimi. V tem članku raziskujemo razmerje med pljučnico in imunostjo.

Pljučnica je resna okužba dihal in vnetna bolezen, ki jo povzročajo številni vzroki. Virusi, kot so prehlad, gripa in novi koronavirus, lahko povzročijo pljučnico. Težišče te bolezni je, da povzroči nepopravljivo škodo dihalnemu sistemu in lahko vodi do odpovedi dihanja.

Če pa je vaša imuniteta ustrezna, je vaše telo bolje pripravljeno za boj proti virusom in bakterijam. To je predvsem posledica belih krvničk – ene najpomembnejših imunskih celic v telesu. Bele krvne celice lahko prepoznajo invazivne patogene in jih neposredno napadejo ter lahko tudi izločajo protitelesa za obrambo pred invazijo patogenov.

Poleg belih krvnih celic nekatere druge pomembne komponente imunskega sistema vključujejo limfocite in fagocitozo. Limfociti aktivirajo imunski sistem s prepoznavanjem tujih patogenov, medtem ko je fagocitoza, ko nekatere vrste belih krvnih celic zajamejo in razgradijo patogene, kot so invazivne bakterije.

Ohranjanje zdravega imunskega sistema je torej učinkovit način za preprečevanje okužb dihal, kot je pljučnica. Svojo imunost lahko izboljšate z uživanjem živil, bogatih z vitamini, beljakovinami in antioksidanti, kot so globokomorske ribe, oreščki, fižol, jagode, borovnice in drugo. Poleg tega je zelo pomembno tudi ohranjanje dobrega zdravja, vključno s tem, da ne kadite, več telovadite, ohranjate dober spanec in zmanjšate stres.

Skratka, da bi se izognili okužbam dihal, kot je pljučnica, je bistveno vzdrževati dobro imunost. Telesno odpornost moramo izboljšati z zdravo prehrano, ustrezno vadbo in spalnimi navadami. Razumno načrtujte svoj življenjski slog, da bo vaše telo imelo boljši obrambni mehanizem in se bo izognilo boleznim, kot je pljučnica. S tega vidika moramo izboljšati našo imuniteto. Cistanche lahko bistveno izboljša imuniteto, ker mesni pepel vsebuje različne biološko aktivne sestavine, kot so polisaharidi, dve gobi, Huang Li itd. Te komponente lahko stimulirajo imunski sistem. Različne vrste celic v sistemu povečajo njihovo imunsko aktivnost.

Kliknite zdravstvene koristi cistanche

Metode

Ta retrospektivna kohortna študija je vključevala bolnike s CAP od 22. aprila 2019 do 30. septembra 2021. Analizirani so bili klinični in mikrobiološki podatki. Diagnostično učinkovitost mNGS so primerjali s tradicionalnimi metodami odkrivanja. Pljučni mikrobiom, ki ga je odkril mNGS, je bil karakteriziran in ovrednotena je bila njegova povezava s kliničnimi značilnostmi.

Glavni rezultati

IPA je bila diagnosticirana pri 26 (23,4 odstotka) od 111 bolnikov s CAP. Bolniki z IPA so pokazali oslabljeno imunost, višjo umrljivost v bolnišnicah (30,8 odstotka proti 11,8 odstotka) in umrljivost na oddelku za intenzivno nego (42,1 odstotka proti 17,5 odstotka) v primerjavi z bolniki brez IPA. Antigenski test galaktomanana (GM) je imel najvišjo občutljivost (57,7 odstotka) pri odkrivanju Aspergillus spp, sledijo mu mNGS (42,3 odstotka), kultura (30,8 odstotka) in bris (7,7 odstotka). Vrčki, kultura in bris so imeli 100-odstotno specifičnost, medtem ko je imel GM test 92,9-odstotno specifičnost. Mikrobna struktura IPA se je bistveno razlikovala od bolnikov, ki niso prejemali IPA (str<0.001; Wilcoxon test). Nineteen different species were significantly correlated with clinical outcomes and laboratory biomarkers, particularly for Streptococcus salivarius, Prevotella timonensis, and Human betaherpesvirus 5.

Sklepi

Naši rezultati kažejo, da imajo bolniki z okužbo z Aspergillusom običajno višjo stopnjo zgodnje umrljivosti. NGS se lahko predlaga kot dopolnilo k rutinskim mikrobiološkim testom pri diagnozi bolnikov, pri katerih obstaja tveganje za okužbo z Aspergillusom. Pljučna mikrobiota je povezana z vnetnimi, imunskimi in presnovnimi stanji IPA in tako vpliva na klinične rezultate.

UVOD

Invazivna pljučna aspergiloza (IPA) je pomemben vzrok obolevnosti in umrljivosti, ki običajno prizadene gostitelje z oslabljenim imunskim sistemom, kot so bolniki z okužbo s HIV, pa tudi bolniki, ki prejemajo zdravljenje s kortikosteroidi, prejemniki presadkov ali hematološki rak.1 Številni primeri napačne diagnoze ali spregledane diagnoze in diagnosticirana samo postmortalno zaradi pomanjkanja medicinskih virov, novi dejavniki tveganja pa so podcenjeni.2 Klinična diagnoza IPA vključuje dejavnike gostitelja, klinične značilnosti in mikološke dokaze.3 Težave, ki izhajajo iz nedostopnosti tkivnih vzorcev, nizke občutljivosti kulture, slabe uporabnosti tradicionalni gostiteljski dejavniki in odsotnost tipičnih kliničnih in radioloških izvidov vodijo do zapoznele in zgrešene diagnoze pri bolnikih z IPA.4 Nedavno objavljene smernice klinične prakse American Thoracic Society za diagnozo glivične okužbe poudarjajo diagnostične teste, neodvisne od kulture, z močnimi priporočili za detekcija Aspergillus DNA v bronhoalveolarni izpiralni tekočini (BALF) s PCR.5.

V zadnjem desetletju je razvoj molekularnih metod za kvantifikacijo in določanje zaporedja patogene DNK močno olajšal odkrivanje različnih mikroorganizmov. Metagenomsko sekvenciranje naslednje generacije (NGS) se zdaj pogosto uporablja za diagnozo nalezljivih bolezni v kliničnih okoljih, zlasti s specifičnimi ali neidentificiranimi ali mešanimi patogeni v neciljanem pristopu.6 Na primer, kombinacija mNGS z običajnimi metodami odkrivanja bi lahko povečala stopnjo odkrivanja kompleksa Mycobacterium tuberculosis7 in olajša odkrivanje mešanih patogenov pri bolnikih z imunsko oslabljeno hudo zunajbolnišnično pridobljeno pljučnico (CAP).8 Do danes diagnostična učinkovitost NGS za odkrivanje okužbe s pljučno aspergilozo ni bila jasna.

Nedavno so bile opisane razlike v sestavi in ​​raznolikosti pljučnih mikrobiomov pri številnih boleznih dihal, kar je omogočilo nove poglede za natančno diagnozo. Bolniki z bakteriološko potrjeno tuberkulozo so pokazali znatno povečanje bakterijskih vrst v primerjavi z negativnimi bolniki s tuberkulozo.9 Neravnovesje pljučne skupnosti, ki ga povzroča obogatitev s potencialnim patogenom, je povezano z rezultati pri intubiranih/mehansko ventiliranih bolnikih.10 Hérivaux in drugi so odkrili bolnike z IPA je pokazala različno številčnost specifičnih bakterijskih taksonov.11

Z novejšimi diagnostičnimi tehnikami, ki so na voljo, je mogoče ovrednotiti klinične značilnosti in pljučni mikrobiom IPA z nove perspektive za celovito razumevanje bolezni. Ta študija je bila zasnovana za opis kliničnih značilnosti in izidov IPA pri bolnikih s CAP, oceno diagnostične učinkovitosti mNGS za IPA in razkrivanje razmerja med kliničnimi značilnostmi in pljučnim mikrobiomom pri IPA.

METODE

Zasnova študije in udeleženci

To je bila retrospektivna kohortna študija, ki je bila sestavljena iz hospitaliziranih bolnikov (starih več kot ali enako 18 let) z diagnozo CAP v prvi pridruženi bolnišnici medicinske univerze Chongqing med 22. aprilom 2019 in 30. septembrom 2021. Bolniki, vključeni v to študijo, morajo izpolnjevati naslednja vključujoča merila: (1) diagnoza CAP v skladu s smernicami IDSA/ATS iz leta 200712, (2) opravljena bronhoalveolarna lavaža, (3) nobena izpostavljenost antibiotikom v zadnjih 2 tednih pred odvzemom vzorca in (4) opravljen test galaktomanana (GM), bris, kultura in rezultati BALF mNGS BALF. Primeri z verjetnim IPA zahtevajo prisotnost vsaj enega gostiteljskega faktorja, klinično manifestacijo in mikološke dokaze pri BALF v skladu z merili Evropske organizacije za raziskave in zdravljenje raka/mikoznih študij (EORTIC/MSG) iz leta 20193. V tej študiji je bila sprememba diagnostičnih meril dodatek NGS kot ene od metod mikološkega testiranja, vključno s testom GM, brisom in kulturo. Primeri brez verjetnega IPA so vključevali bolnike brez kliničnih ali radioloških znakov ali prisotnosti Aspergillus spp v BALF. Vse vključene bolnike so spremljali po telefonu, da bi se pozanimali o preživetju ali datumu smrti.

Zbiranje podatkov in mikrobiološko testiranje

Klinične informacije so bile pridobljene iz elektronskih zdravstvenih kartotek z uporabo standardiziranega obrazca za zbiranje podatkov, ki je vključeval demografske podatke, klinične podatke, laboratorijske izvide, CT prsnega koša, protiglivično zdravljenje in rezultate. Vse podatke sta pregledala dva raziskovalca neodvisno, da bi preverila točnost podatkov. 7-Ordinalna lestvica kategorij13 je bila spremenjena na podlagi zasnove študije, ki je bila sestavljena iz medsebojno izključujočih kategorij, kot sledi: kategorija 7, smrt; kategorija 6, ki zahteva invazivno ventilacijo in dodatno podporo organom (npr. stalno nadomestno ledvično zdravljenje ali zunajtelesna membranska oksigenacija); kategorija 5, ki zahteva invazivno mehansko ventilacijo; kategorija 4, ki zahteva neinvazivno ventilacijo ali kisik z visokim pretokom; kategorija 3, ki zahteva dodaten kisik z masko ali nosnimi roglji; kategorija 2, hospitaliziran, brez kisika; kategorije 1, odpuščen. Izboljšanje kliničnega statusa je bilo opredeljeno kot upad 2 kategorij, ocenjenih z 7-stopenjsko ordinalno lestvico v določenih časovnih točkah (1., 7., 14., 21. in 28. dan).
Testiranje GM antigena v serumu in GM v BALF se običajno izvaja pri vseh vključenih bolnikih. Rezultat se šteje za pozitivnega, če so bile vrednosti optičnega indeksa večje ali enake 1.0 v serumu ali večje ali enake 1.0 v BALF ali večje ali enake 0 .7 v serumu in večje ali enako 0.8 v BALF. Vzorci BALF so bili podvrženi mNGS, razmazu z mikroskopom in navadni glivični kulturi.

Sekvenciranje naslednje generacije metagenomike

Od vsakega bolnika smo zbrali 1,5–3 ml BALF v skladu s standardnimi postopki.14 1,5 ml mikrocentrifugalno epruveto, ki je vsebovala 0.6mL vzorec BALF, encim in 1 g 0.5 mm steklenih kroglic, smo premešali z vrtinčni mešalnik in 0.3 ml vzorec smo ločili v 1,5 ml mikrocentrifugirno epruveto in DNK ekstrahirali z uporabo TIANamp Micro DNA Kit (DP316, Tiangen Biotech) po navodilih proizvajalca.15 DNK knjižnic smo zgradili s pomočjo DNK fragmentacija, popravilo koncev, ligacija adapterja in PCR pomnoževanje. Nato so bile knjižnice s potrjeno kakovostjo sekvencirane s platformo Illumina NextSeq 550 z enojnimi branji 75 bp (Illumina, San Diego, Kalifornija, ZDA).16

Notranja kontrola, imenovana unique molecular spiked-in (UMSI), je bila dodana vzorcu pred ekstrakcijo DNK. Zaporedje UMSI se je v različnih vzorcih razlikovalo. Vsak preizkus NGS je vključeval zunanjo negativno kontrolo, ki je potekala vzporedno s kliničnimi vzorci. Med analizo je bilo mogoče ugotoviti kontaminacijo med vzorci, če je bilo zaporedje UMSI enako ali če so bili odčitki nekaterih patogenov v zunanji kontroli zelo visoki.

Visokokakovostni podatki o zaporedju so bili ustvarjeni z odstranitvijo odčitkov nizke kakovosti, čemur je sledilo računalniško odštevanje zaporedij človeških gostiteljev, preslikanih v človeški referenčni genom (hg19) z uporabo poravnave Burrows-Wheeler.17 Preostali podatki so bili razvrščeni z odstranitvijo odčitkov nizke zapletenosti. s hkratnim usklajevanjem s štirimi bazami podatkov mikrobnega genoma (bakterije, glive, virusi in paraziti), ki so bile prenesene iz Nacionalnega centra za biotehnološke informacije (ftp://ftp.ncbi. nlm.nih.gov/genomes/). Razlago mojih rezultatov je mogoče videti v spletnih dopolnilnih metodah.

Vključevanje bolnikov in javnosti

Bolniki in javnost niso bili vključeni v načrtovanje in izvedbo te študije, izbiro meril izida ali zaposlovanje. Rezultati te študije ne bodo posredovani sodelujočim in povezanim skupnostim.

Statistične analize

Kontinuirane spremenljivke so bile izražene kot mediana (IQR) in primerjane z Mann-Whitneyevim U testom. Kategorične spremenljivke so bile izražene kot številke ( odstotki ) in primerjane s testom χ2 ali Fisherjevim natančnim testom. Kontingenčne tabele 2×2 so bile vzpostavljene za določitev občutljivosti, specifičnosti, pozitivne napovedne vrednosti (PPV) in negativne napovedne vrednosti (NPV). Dvostransko manj kot 0.05 je veljalo za statistično pomembno. Statistične analize so bile narejene z uporabo IBM SPSS Statistics, V.23.0, razen če ni navedeno drugače.

Visokokakovostni odčitki so bili najprej preslikani na človeški referenčni genom (hg19), nato pa so bili nečloveški odčitki usklajeni s štirimi zbirkami podatkov o genomih mikrobov (bakterije, glive, virusi in paraziti). Po odstranitvi mikroba v ozadju, ki se je pojavil v negativnih kontrolah (spletna dodatna tabela 1), je bila Bayesova ponovna ocena številčnosti uporabljena za oceno relativne številčnosti vrst (spletna dodatna tabela 2). Indeks alfa raznolikosti za vsak vzorec je bil izračunan na podlagi Shannonovega in Simpsonovega indeksa, beta raznolikost pa je bila izračunana na podlagi tehtane razdalje UniFrac in razdalje Bray-Curtis. Vrednosti P za analizo alfa in beta so bile izračunane z uporabo Wilcoxonovega testa vsote rangov. Velikost učinka linearne diskriminantne analize (LDA) je bila uporabljena za iskanje bistveno različnih vrst med skupinami, s pragovi log10 LDA rezultat večji ali enak 2 in vrednost p manjša ali enaka 0,05. Spearman je ovrednotil korelacijo med reprezentativno mikrobioto in kliničnimi podatki.

REZULTATI

Zaposlovanje pacientov in klinične značilnosti

Skupaj je bilo pregledanih 123 bolnikov s 128 vzorci BALF in 111 bolnikov je bilo vključenih v to študijo.

Šestindvajsetim bolnikom je bila diagnosticirana verjetna IPA (imenovana IPA) in 85 kontrolnih oseb brez IPA (imenovana kontrola) (slika 1). Primerjave demografskih in kliničnih značilnosti med skupino IPA in kontrolno skupino so bile povzete v tabeli 1. Mediana starosti preučevane populacije je bila 60 (IQR, 53–73) let, 66,7 odstotka pa je bilo moških. Na splošno je imelo 33 bolnikov (29,7 odstotka) zgodovino kajenja. Dvaindvajset bolnikov (19,8 odstotka) je imelo kronično obstruktivno pljučno bolezen. Petnajst bolnikov (13,5 odstotka) je prejemalo kortikosteroide in 36 bolnikov (32,4 odstotka) je veljalo za imunsko oslabljene (spletna dodatna tabela 3). Bolniki z verjetnim IPA so imeli znatno višjo stopnjo znanih dejavnikov tveganja za aspergilozo kot tisti brez IPA, vključno z zdravljenjem s kortikosteroidi, daljšim od 28 dni (38,5 odstotka v primerjavi s 5,9 odstotka, p=0.{000) in oslabljenim imunskim sistemom. stanje (53,8 odstotka proti 25,9 odstotka, p=0.008). Med obema skupinama ob sprejemu ni bilo ugotovljenih pomembnih razlik v točkovanju zaporedne ocene odpovedi organov in zmedenosti, sečnini, frekvenci dihanja, krvnem tlaku in starosti 65 let.

Mikrobiološki, CT posnetki in laboratorijski izvidi

Izolati Aspergillus fumigatus so bili pridobljeni za 6 od 26 (23,1 odstotka) verjetnih primerov IPA, sledi Aspergillus flavus za 3 od 26 (11,5 odstotka) in Aspergillus ustus za 1 od 26 (3,8 odstotka) (tabela 2). Zadebelitev bronhialne stene je bila pogosteje prikazana na CT prsnega koša v IPA (44.0 odstotkov proti 12,8 odstotka, p=0.000) (tabela 2). Bolniki z IPA imajo bistveno nižje vrednosti skupnega števila limfocitov (774,1 v primerjavi z 1088,9, p=0.009) in subpopulacijo limfocitov, vključno s številom limfocitov CD3 in T (553,0 v primerjavi s 782,6, p=0.016), število CD4 plus limfocitov T (287,9 proti 409,5, p=0.031) in število limfocitov CD4− CD8− T (25,9 proti 45,0, p=0.007 ) kot kontrolni bolniki (spletna dodatna tabela 4), kar kaže na oslabljeno imunsko delovanje bolnikov z IPA.

Primerjava diagnostične učinkovitosti

Za primerjavo diagnostične učinkovitosti BALF mNGS in običajnih testov za razlikovanje primerov z verjetnim IPA od primerov brez verjetnega IPA so bili rezultati prikazani na sliki 2. Test GM (57,7 odstotka) je imel največjo občutljivost pri odkrivanju Aspergillus spp, sledil mu je mNGS (42,3 odstotka), kulturo (30,8 odstotka) in bris (7,7 odstotka). V primerjavi z brisom je imel mNGS znatno višjo občutljivost 42,3 odstotka proti 7,7 odstotka, p=0.{{30}}1). mNGS, kultura in bris so imeli 100-odstotno specifičnost, medtem ko je imel test GM 92,9-odstotno specifičnost, s pomembno razliko med mNGS (ali kulturo ali brisom) in testom GM (p{ {18}}.029). PPV mNGS, kulture in brisa za identifikacijo Aspergillus spp je bil 100 odstotkov, medtem ko je bil test GM 71,4 odstotka. NPV je bil razvrščen kot test GM (87,8 odstotka), mNGS (85,0 odstotka), kultura (82,5 odstotka) in bris (78,0 odstotka), brez pomembne razlike med tema metodama. Analizirali smo razlike v občutljivosti/specifičnosti/PPV/NPV GM na serumu v primerjavi z BALF, pri čemer smo uporabili indeks GM tekočine BAL večji ali enak 1,0 ali serumski indeks GM večji ali enak 1,0 kot pozitiven glede na 2019 EORTIC /MSG. Bil je znatno višji v občutljivosti, vendar nižji v specifičnosti GM BALF kot pri GM serumu (57,7 odstotka proti 26,9 odstotka, p=0.048, 92,9 odstotka proti 100 odstotkom, 0,029), kar je bilo prikazano v spletna dodatna tabela 5. V PPV in NPV ni bilo razlik.

Klinični izidi

Med obema skupinama ni bilo pomembnih razlik v 28-dnevni, 60-dnevni in 90-dnevni umrljivosti (tabela 3). Umrljivost v bolnišnicah (30,8 odstotka v primerjavi z 11,8 odstotka, p=0.021) in stopnja umrljivosti na oddelkih za intenzivno nego (42,1 odstotka v primerjavi s 17,5 odstotka, p=0.029) sta bili znatno višji v skupini IPA. kot v kontrolni skupini. Porazdelitev bolnikov, ki spadajo v vsako kategorijo 7-kategorijske lestvice, je pokazala statistično razliko med obema skupinama do 28. dne (p=0.017); vendar pa pomembnost s statističnim testiranjem ni bila dosežena v 7-vrstni lestvici kategorije do 1., 7. in 14. dne (slika 3). Več protiglivičnih zdravil je prejelo 23,1 odstotka bolnikov z verjetnim IPA v primerjavi s 5,9 odstotka bolnikov brez verjetnega IPA (p=0.01). Delež bolnikov, ki so prejemali vorikonazol, je bil izjemno večji v primerih z verjetnim IPA (53,9 odstotka proti 8,2 odstotka, p=0.000). Med obema skupinama ni bilo pomembne razlike v uporabi amfotericina B in kaspofungina (preglednica 3).

Analiza pljučnega mikrobioma

Za primerjavo celotne sestave in raznolikosti pljučnega mikrobnega podpisa pri bolnikih z IPA in kontrolno skupino smo analizirali vzorce BALF, zbrane pri 109 bolnikih s CAP, vključno s 24 primeri (manjkajo 2 bolnika zaradi izgube podatkov mNGS), pri katerih je bila diagnosticirana verjetna IPA (imenovana IPA) in 85 primerov brez verjetnega IPA (imenovana kontrola). Ocenili smo raznolikost pljučnih skupnosti z uporabo Shannonovega in Simpsonovega indeksa raznolikosti. Kljub pomembnim razlikam je prišlo do zmanjšanja raznolikosti tako pri Shannonovem kot Simpsonovem indeksu raznolikosti pri bolnikih z IPA v primerjavi z bolniki, ki niso prejemali IPA (slika 4A, B). Z uporabo utežene metrike UniFrac in metrike Bray-Curtis smo opazili, da se raznolikost bolnikov z IPA bistveno razlikuje od bolnikov, ki niso prejemali IPA (p<0.001; Wilcoxon test), suggesting that lung community structure of patients diagnosed with probable IPA differed substantially from those without probable IPA (figure 4C, D). Based on the average relative abundance, we plotted the top 10 phyla, genera, and species among 2 groups. 

V celotni kohorti so bili Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes in Ascomycota najpogostejši rodovi, medtem ko so bili Prevotella, Streptococcus, Acinetobacter in Pneumocystis najpogostejši rodovi (slika 5A, B). Relativna številčnost prvih 10 vrst, razvrščenih kot Pneumocystis jirovecii, Acinetobacter baumannii, Lautropia mirabilis, Streptococcus oralis, Corynebacterium striatum, človeški betaherpesvirus 5, Rothia mucilaginosa, Staphylococcus aureus, Prevotella melanogenic, Nocardia Farcinica, le s H. be Taherpesvirus 5 je bil bistveno razlikuje med dvema skupinama (slika 5C). Če se osredotočimo na različne vrste v IPA v primerjavi z njihovimi kontrolami, smo našli 21 vrst z oceno LDA, večjo ali enako 2 in p<0.05, which H. betaherpesvirus 5, A. fumigatus, Aspergillus niger, Citrobacter braakii, Bacillus thermoamylovorans, Helcococcus kunzite, Lactobacillus delbrueckii, Burkholderia dolosa, Marinobacter hydrocarbonoclasticus, Riemerella anatipestifer, Corynebacterium halotolerant, and Lactobacillus plantarum were significantly abundant in the cases diagnosed with probable IPA, and Streptococcus salivarius, Citrobacter freundii, Paraburkholderia fungorum, Dolosigranulum program, Prevotella timonensis, Sphingobium yanoikuyae, Serratia marcescens, and Corynebacterium oculi were enriched in cases without probable IPA (figure 5D, online supplemental figure 1).

Za nadaljnjo raziskavo korelacije med kliničnimi podatki in pljučno mikrobioto IPA smo izvedli Spearmanov korelacijski test na podlagi ranga na 21 bistveno različnih vrstah s kliničnimi rezultati in laboratorijskimi izvidi (slika 6A). Opazili smo, da je 19 različnih vrst pomembno koreliralo s 7 kliničnimi izidi in 22 laboratorijskimi biomarkerji, zlasti S. salivarius, P. Sinensis in H. betaherpesvirus 5. S. salivarius je bil primarno pozitivno koreliran z osmimi laboratorijskimi biomarkerji, vključno z rdečimi krvnimi celicami, skupno limfociti, limfociti T, celice T pomočnice, citotoksični limfociti T, limfociti B, serumski kalij in albumin ter negativno relativno z aspartat aminotransferazo, direktnim bilirubinom in D-dimerom. Medtem ko je bil S. salivarius v glavnem negativno povezan z 11 kliničnimi izidi, vključno z umrljivostjo na oddelku za intenzivno nego, trajanjem bivanja v oddelku za intenzivno nego, umrljivostjo v bolnišnici, umrljivostjo na 28. dan in časom do dodatne neodvisnosti od kisika v 28 dneh, in pozitivno korelira s trajanjem umrljivosti v bolnišnici 28. dan, dnevi brez ventilatorja v 28 dneh in čas do izboljšanja kliničnega stanja. Podobno kot S. salivarius je bil P. timonensis primarno pozitiven glede na šest laboratorijskih biomarkerjev, vključno s skupnimi limfociti, limfociti T, celicami T pomočnicami, celicami CD4− CD8− T, limfociti B in kalijem v serumu, ter negativno koreliran s prokalcitoninom.

Prav tako je bil P. timonensis večinoma negativno povezan s trajanjem bivanja na intenzivni neti in umrljivostjo v bolnišnici, pozitivno pa z dnevi brez ventilatorja v 28 dneh. V nasprotju s S. salivarius in P. Sinensis je bil virus H. betaherpes 5 negativno povezan s šestimi laboratorijskimi biomarkerji, vključno s skupnimi limfociti, limfociti T, celicami T pomočnicami, celicami CD4 plus CD8 plus T, limfociti B in serumskim kalijem, pozitiven relativni pa s dušik sečnine v krvi. Medtem je bil H. betaherpesvirus 5 večinoma negativno povezan s trajanjem bivanja na oddelku za intenzivno nego in časom do dodatne neodvisnosti od kisika v 28 dneh. Ta opažanja kažejo, da je disbioza mikrobnih skupnosti v pljučih povezana z bolnikovimi patofiziološkimi stanji in tako lahko vpliva na klinične rezultate.

Za nadaljnjo raziskavo kliničnega vpliva 21 bistveno različnih vrst smo naredili analizo preživetja z izrisom kumulativne krivulje verjetnosti. Kot je prikazano na slikah 6B in C, je odkrivanje A. fumigatus in H. betaherpesvirusa 5 pomembno napovedovalo slabše rezultate na intenzivni negi (p=0.045, 0.032) . Medtem ko smo na sliki 6D, E ugotovili, da je odkrivanje S. salivarius in P. timonensis izjemno pomembno napovedovalo izboljšane rezultate ICU (p=0.0031, 0.0054). Tako smo ugotovili, da je v pljučni mikrobioti CAP mogoče napovedati rezultate ICU glede na sestavo skupnosti, zlasti A. fumigatus, H. betaherpesvirus 5, S. salivarius in P. Sinensis.

DISKUSIJA

V tej retrospektivni kohortni študiji smo preučili klinične značilnosti IPA. Zanimivo je, da smo opazili, da so imeli bolniki, kategorizirani kot verjetno okužba z Aspergillusom, znatno višjo umrljivost v bolnišnicah (30,8 odstotka) in umrljivost na oddelku za intenzivno nego (42,1 odstotka) v primerjavi s kontrolo. Smrtnost na 28. dan, čeprav ni bila statistično pomembna, je bila številčno večja pri bolnikih z IPA kot pri kontrolni skupini. Ti podatki kažejo, da imajo bolniki z okužbo z Aspergillusom običajno višjo stopnjo zgodnje umrljivosti. Prejšnja študija je poročala o ocenjeni 45-odstotni umrljivosti na oddelku za intenzivno nego in 26-odstotni umrljivosti v bolnišnici18 Med invazivno traheobronhialno aspergilozo, redko obliko IPA, je bila 30--dnevna in 90--dnevna stopnja umrljivosti kar 90-odstotna. 19 Loughlin in drugi so poročali, da umrljivost na oddelku za intenzivno nego pri bolnikih z verjetno okužbo z Aspergillusom ni bila bistveno višja kot pri tistih brez okužbe z Aspergilusom,4 kar je verjetno posledica splošnega kritičnega stanja v kohorti bolnikov s pljučnico, povezano z ventilatorjem, na oddelku za intenzivno nego. V tej študiji je bilo splošno stanje vključenih bolnikov s CAP sorazmerno blago, ki ga lahko okužba z Aspergillusom izjemno poslabša in je lahko smrtno nevarno.

Cornillet in drugi so predlagali, da nespecifične klinične značilnosti in diagnostične težave bolnikov z IPA, zlasti pri bolnikih brez nevtropenije, zlahka vodijo do neoptimalnega zdravljenja in zapoznelega začetka zdravljenja, kar ima za posledico visoko umrljivost in obolevnost.20 Glede na uničujoče stopnje umrljivosti bolnikov z IPA, pravočasno in natančna diagnoza je poudarjena in nujno potrebna za učinkovito protiglivično zdravljenje za zmanjšanje stopnje obolevnosti in umrljivosti. V zadnjem desetletju se je odkrivanje GM pogosto uporabljalo pri diagnozi IPA.21 Vendar ima testiranje GM vzorcev seruma omejeno občutljivost pri diagnosticiranju IPA pri nenevtropeničnih gostiteljih.22 Namesto tega je odkrivanje GM v vzorcih tekočine BAL bolnikov pri tveganju za IPA ima odlično diagnostično natančnost,23 24 ker se GM sprosti prej in v višjih koncentracijah v tekočini BAL v primerjavi s serumom.25 V zadnjem času ima mNGS vse pomembnejšo vlogo pri diagnostiki glivičnih bolezni. Ding in drugi so dokazali, da je bila občutljivost mNGS pri odkrivanju Candide albicans bistveno višja od kulture. 9 V tej študiji je bil BALF zbran neposredno iz spodnjih dihalnih poti, s čimer se je izognila kontaminaciji iz ustne mikrobiote. Aspergillus v BALF so odkrili z mNGS, kulturo, brisom in GM testom. Rezultati so pokazali, da ima NGS primerljivo specifičnost in PPV kot kultura pri odkrivanju Aspergillus. Čeprav je bila občutljivost mNGS nižja od testa GM, je mNGS pokazal večjo občutljivost kot bris in večjo specifičnost kot testi seruma in BALF GM. Ti rezultati so pokazali, da mNGS deluje kot koristen nekulturni test za odkrivanje Aspergillus, kar kaže na dopolnitev rutinskih mikrobioloških testov pri diagnozi bolnikov s tveganjem IPA.

Naša študija je odkrila, da je pri bolnikih s CAP z Aspergilusom večja verjetnost sočasne okužbe z bakterijsko ali (in) virusno okužbo zaradi imunsko oslabljenega statusa in zdravljenja s kortikosteroidi. Pri bolnikih z gripo, ki so bili imunsko oslabljeni, je bila incidenca IPA kar 32 odstotkov, medtem ko je bila v skupini primerov gripe brez imunske pomanjkljivosti incidenca 14 odstotkov.18 S pojavom pandemije COVID-19 in kortikosteroidov pri bolnikih s hudo pljučno aspergilozo (CAPA), povezano s COVID-19,26 s COVID-19-, so poročali v več poročilih o primerih.27–29 V metaanalizi sta pojavnost in umrljivost CAPA na oddelku za intenzivno nego je bilo ocenjeno na 10,2 odstotka oziroma 54,9 odstotka.30

Zaradi obsežnih mikrobnih odčitkov v podatkih mNGS, ki jih je mogoče uporabiti za analizo mikrobnih podpisov pri številnih boleznih, je naša študija poskušala raziskati razlike v strukturi in sestavi mikrobioma med bolniki z IPA in bolniki s CAP brez IPA z analizo podatkov mNGS. Naša trenutna študija je vključevala pljučno mikrobioto 24 bolnikov z IPA in 85 bolnikov s CAP brez IPA. Raziskovali so razmerje med različnimi mikrobiotami in kliničnimi podatki za vseh 109 bolnikov s CAP. Pri alfa raznolikosti ni bilo pomembnih razlik v Shannonovem indeksu in Simpsonovem indeksu mikrobiote pri bolnikih z IPA in bolnikih brez IPA s CAP, kar dokazuje, da je bila raznolikost skupnosti znotraj vzorca podobna med bolniki z IPA in bolniki brez IPA.

Za raznolikost beta so naši rezultati pokazali dramatično razliko v uteženi razdalji UniFrac (p=2.1×10−6) in razdalji Bray-Curtis (p=0.033) med IPA in ne-IPA Bolniki s CAP, kar kaže na potencialni učinek Aspergillus spp na strukturo pljučne mikrobiote pri bolnikih z diagnozo IPA. Podobne študije so pokazale pomembne razlike v beta raznolikosti mikrobiote med IPA in kontrolami.11 To je morda zato, ker so bili povzročitelji v kontrolah kompleksni, kar je lahko kateri koli patogen SKP (kot so bakterije, virusi, glive, paraziti in celo atipični patogeni), razen Aspergillus. Tako je bila mikrobna heterogenost pljuč v kontroli višja od IPA. Medtem so te študije pokazale, da so bili Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria in Bacteroidetes najpogostejše vrste v kohorti IPA.11 Vendar pa je poleg bakterij naša študija pokazala, da je bila relativna številčnost Ascomycota visoka tudi na ravni vrste, za metagenomika lahko pobere skoraj vse jedrne kisline mikrobiote, vključno z bakterijami, glivami, virusi in paraziti.

Znatno različne vrste, zlasti S. salivarius, P. Sinensis in H. betaherpesvirus 5, so bile močno povezane s kliničnimi podatki. S. salivarius in P. timonensis sta bila pozitivno povezana z laboratorijskimi biomarkerji, kot so limfociti T, in negativno povezana s kliničnimi rezultati, kot je umrljivost v bolnišnicah. H. betaherpesvirus 5 pa je bil negativno povezan z laboratorijskimi biomarkerji, kot so limfociti T, in pozitivno povezan s kliničnimi izidi, kot je umrljivost v bolnišnicah. Prejšnje študije so pokazale, da je S. salivarius probiotična bakterija, ki lahko zavira oprijem pnevmokokov na epitelne celice žrela.31 Druga študija je tudi dokazala, da imajo izolati S. salivarius boljšo sposobnost zaviranja rasti Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes in Staphylococcus aureus. 32 Vse te študije so sovpadale z našo študijo, da je bil S. salivarius v pozitivni korelaciji z boljšim kliničnim izidom bolnikov.

Možen mehanizem S. salivarius, ki je v pozitivni korelaciji z izboljšanim izidom bolnikov, je morda ta, da lahko zavirajo rast potencialnega patogena in aktivirajo imunski sistem gostitelja. Za P. Sinensis je prejšnja študija pokazala, da lahko P. timonensis dramatično inducira izražanje mucinov, povezanih z membrano, v tridimenzionalnem modelu endometrijskih epitelijskih celic in tvori biofilm na površini epitelija, kar posledično vpliva na adhezijo drugih bakterij .33 Razlog za pozitivno korelacijo z boljšim kliničnim izidom bolnikov je lahko kolonizacijska odpornost P. Sinensis v pljučih in aktivacija gostiteljevega imunskega sistema. V kliničnih okoljih lahko virus H. betaherpes 5 povzroči vseživljenjske latentne okužbe pri zdravih ljudeh. Ko pa je imunsko oslabljen, se H. betaherpesvirus 5 lahko ponovno aktivira, na primer pri prejemnikih presajenih organov in HIV-pozitivnih bolnikih.34 Tako je ponovna aktivacija H. betaherpesvirusa 5 pokazala oslabljen imunski sistem in slabe klinične rezultate bolnikov z IPA. .

Naša študija ima več omejitev. Prvič, retrospektivna študija je bila zasnovana za analizo zbranih podatkov in je bila omejena na razmeroma majhno velikost vzorca, zaradi česar bi lahko povzročila pristranskost zaradi nepopolnih informacij. Drugič, to je bila opazovalna študija. Čeprav smo našli nekaj zanimivih povezav med pljučno mikrobioto in kliničnimi podatki, je treba vzročno zvezo razrešiti s prospektivno kohortno študijo ali poskusom mehanizma, kot je poskus na živalih, ki bo naslednji korak naše študije. Sicer pa je študija identificirala bolnike z verjetno okužbo z Aspergillusom strogo na podlagi novih diagnostičnih meril EORTIC/MSG 2019, tako da nekaj primerov ni moglo zadostiti merilom za verjetno diagnozo IPA zaradi odsotnosti klasičnih dejavnikov gostitelja.

Sodelujoči

Koncept in zasnova študija: YL, ZA in HX. Zajem podatkov: ZA, ML, HL in MD. Analiza in interpretacija podatkov: ZA in HX. Oblikovanje rokopisa: ZA, HX in YL. Kritična revizija rokopisa za pomembne intelektualne vsebine: HX, ZA in YL. Statistična analiza: ZA, HL in HX. Administrativna, tehnična ali materialna podpora: HX, HL in YL. Vsi avtorji so prispevali k članku in potrdili predloženo različico.

financiranje

Medicinski znanstveno-raziskovalni projekt Chongqing (skupni projekt Komisije za zdravje Chongqing in urada za znanost in tehnologijo (2022GDRC010)).

Konkurenčni interesi

Nobena prijavljena.

Vključevanje bolnikov in javnosti

Pacienti in/ali javnost niso bili vključeni v načrtovanje, izvajanje, poročanje ali načrte razširjanja te raziskave.

Soglasje bolnika za objavo

Se ne uporablja.

Etična odobritev

Ta študija vključuje človeške udeležence. To študijo je odobril etični odbor prve pridružene bolnišnice medicinske bolnišnice Chongqing (odobrena številka 2021-301). Udeleženci so pred sodelovanjem dali informirano soglasje za sodelovanje v študiji.

Izvor in strokovni pregled

Ni naročeno; z zunanjim strokovnim pregledom.

Izjava o razpoložljivosti podatkov

Vsi podatki, pomembni za študijo, so vključeni v članek ali naloženi kot dodatne informacije na spletu.

Dodatno gradivo

To vsebino so zagotovili avtorji. BMJ Publishing Group Limited (BMJ) ga ni preveril in morda ni bil strokovno pregledan. Vsa obravnavana mnenja ali priporočila so izključno mnenja avtorjev in jih BMJ ne podpira. BMJ zavrača kakršno koli odgovornost in odgovornost, ki izhaja iz kakršnega koli zanašanja na vsebino. Kadar vsebina vključuje kakršno koli prevedeno gradivo, BMJ ne jamči za točnost in zanesljivost prevodov (vključno z lokalnimi predpisi, kliničnimi smernicami, terminologijo, imeni zdravil in odmerki zdravil, vendar ne omejeno nanje) in ni odgovoren za kakršne koli napake in/ ali opustitve, ki izhajajo iz prevoda in priredbe ali kako drugače.

Odprt dostop

To je članek z odprtim dostopom, ki se distribuira z licenco Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.0), ki drugim dovoljuje nekomercialno distribucijo, predelavo, prilagajanje, gradnjo na tem delu in licencirajo svoja izpeljana dela pod drugačnimi pogoji, pod pogojem, da je izvirno delo pravilno citirano, da je navedeno ustrezno avtorstvo, da so navedene vse spremembe in da je uporaba nekomercialna. Glejte http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

REFERENCE

1 Taccone FS, Van den Abeele AM, Bulpa P, et al. Epidemiologija invazivne aspergiloze pri kritično bolnih bolnikih: klinična slika, osnovna stanja in izidi. Crit Care 2015; 19: 7.

2 Danion F, Rouzaud C, Duréault A, et al. Zakaj je toliko primerov invazivne aspergiloze spregledanih? Medicinska mikologija 2019; 57: S94–103.

3 Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, et al. Revizija in posodobitev konsenznih definicij invazivne glivične bolezni Evropske organizacije za raziskave in zdravljenje raka in konzorcija za izobraževanje in raziskave Študijske skupine za mikoze. Clin Infect Dis 2020; 71: 1367–76.

4 Loughlin L, Hellyer TP, White PL, et al. Pljučna aspergiloza pri bolnikih s sumom na pljučnico, povezano z ventilatorjem, na oddelkih za intenzivno nego v Združenem kraljestvu. Am J Respir Crit Care Med 2020; 202: 1125–32.

5 Hage CA, Carmona EM, Evans SE, et al. Povzetek za klinike: mikrobiološke laboratorijske preiskave pri diagnostiki glivičnih okužb v pljučni in intenzivni negi. Anali ATS 2019; 16: 1473–7.

6 Mitchell SL, Simner PJ. Sekvenciranje naslednje generacije v klinični mikrobiologiji: smo že tam? Clin Lab Med 2019; 39: 405–18.

7 Liu X, Chen Y, Ouyang H, et al. Diagnoza tuberkuloze z metagenomskim sekvenciranjem naslednje generacije na bronhoalveolarni izpiralni tekočini: presečna analiza. Int J Infect Dis 2021; 104: 50–7.

8 Sun T, Wu X, Cai Y, et al. Metagenomsko sekvenciranje naslednje generacije za patogeno diagnozo in antibiotično zdravljenje hude zunajbolnišnične pljučnice pri imunsko oslabelih odraslih. Front Cell Infect Microbiol 2021; 11: 661589.

9 Ding L, Liu Y, Wu X, et al. Metagenomika patogena razkriva različne podpise pljučne mikrobiote med bakteriološko potrjenimi in negativnimi bolniki s tuberkulozo. Front Cell Infect Microbiol 2021; 11: 708827.

10 Dickson RP, Schultz MJ, van der Poll T, et al. Pljučna mikrobiota napoveduje klinične rezultate pri kritično bolnih bolnikih. Am J Respir Crit Care Med 2020; 201: 555–63.

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. Pljučna mikrobiota napoveduje invazivno pljučno aspergilozo in njen izid pri imunsko oslabelih bolnikih. Thorax 2022; 77: 283–91.

12 Mandell LA, Wunderink RG, Anzueto A, et al. Soglasne smernice Ameriškega združenja za nalezljive bolezni/Ameriškega torakalnega društva o zdravljenju zunajbolnišnične pljučnice pri odraslih. Clin Infect Dis 2007; 44 Suppl 2: S27–72.

13 Wang Y, Fan G, Horby P, et al. Primerjalni rezultati odraslih, hospitaliziranih zaradi okužbe z virusom sezonske gripe A ali B: uporaba 7-vrstne lestvice kategorij. Odprite forum Infect Dis 2019;6:ofz053.

14 Chen X, Ding S, Lei C et al. Metagenomsko sekvenciranje naslednje generacije krvi in ​​bronhoalveolarne izpiralne tekočine pri pljučnici. Can J Infect Dis Med Microbiol 2020; 2020: 6839103.

15 Long Y, Zhang Y, Gong Y, et al. Diagnoza sepse z brezcelično DNK s tehnologijo sekvenciranja naslednje generacije pri bolnikih na oddelku za intenzivno nego. Arch Med Res 2016; 47: 365–71.

For more information:1950477648nn@gmail.com