β-內酰胺類抗菌藥物對社區獲得性肺炎患兒腸道菌群多樣性及腸道菌群代謝能力的影響

鄧明惠，辜依海，侯 軒，王 輝，劉 海

陜西省漢中三二〇一醫院：1.微生物免疫科；2.影像科，陜西漢中 723000

腸道微生物與人體內正常的免疫細胞處于動態平衡狀態，該種平衡狀態被破壞后，勢必會造成優勢菌群數量的下降，病原微生物數量顯著上升，最終造成患者的腸道臨床癥狀的產生[1]。在對社區獲得性肺炎(CAP)患者的治療中，抗菌藥物的大量使用極易造成正常腸道菌群的破壞[2]。臨床主要采用β-內酰胺類抗菌藥物對小兒CAP患者進行治療，該類藥物主要包括青霉素以及頭孢菌素[3]，其主要通過對病原菌的胞壁黏肽合成酶發揮抑制性作用，造成細菌的細胞壁的損傷，菌體發生膨脹并裂解[4]。CAP患者應用β-內酰胺類抗菌藥物后，由于腸道菌群的代謝產物小分子有機酸水平發生變化，同時95%的小分子有機酸被結腸上皮細胞吸收進入宿主，可能進一步造成機體損傷[5]。本研究主要分析了β-內酰胺類抗菌藥物對CAP患兒腸道菌群多樣性及腸道菌群代謝能力的影響，旨在為臨床治療提供依據,現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2018年1月至2019年12月在本院治療的120例CAP患兒為研究對象，納入標準：(1)均符合CAP診斷標準[6]；(2)年齡在3歲以下；(3)均使用β-內酰胺類抗菌藥治療3～5 d。排除標準：(1)腸易激綜合征患兒；(2)功能性消化不良患兒；(3)消化道器質性病變患兒；(4)功能性便秘患兒。

120例患兒中男66例，女54例；年齡1～3歲，平均(2.11±1.02)歲；使用頭孢美唑患兒29例，頭孢呋辛27例，頭孢曲松33例，頭孢哌酮31例。β-內酰胺類抗菌藥物使用時間為3～5 d，平均(4.55±2.12)d。所有患兒家屬均簽署知情同意書，且本研究經倫理委員會論證通過。

1.2方法 收集所有患兒治療前以及治療后3 d的糞便標本，稱取0.22 g提取DNA，提取DNA采用QLAamp STOOL mini kit試劑盒。同時對患兒糞便中腸道微生物的DNA 16s rDNA V3高變區域進行PCR擴增，擴增中上游引物設定為5′-CGC CCC GGG CGC GCC CCC GGG CGC GGG CGC GCC CAC GCG-3′，下游引物設定為5′-ATT ACG CGT GCG TAC-3′。PCR擴增條件：94 ℃ 2 min，94 ℃ 30 s，60 ℃ 30 s，70 ℃ 30 s，30個循環；72 ℃延伸5 min。擴增完成后，及時對擴增標本進行微生物菌群多樣性分析(DGGE分析)，分析完成后，采用SYBR GREEN進行染色，染色30 min后，使用紫外透射儀器對患兒的凝膠色帶進行觀察，分析其優勢條帶。

腸道菌群代謝能力分析：采用氣相色譜儀分別對糞便的短鏈脂肪酸總量以及其主要組成成分異戊酸、乙酸、戊酸、丙酸、異丁酸、丁酸等進行分析。

1.3觀察指標

1.3.1治療前后菌群豐度比較 參照文獻[7]，分別對糞便的不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬、奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的菌群豐度進行比較。

1.3.2治療前后的腸道菌群菌屬比較 分別對治療前后的不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬、奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的優勢條帶進行分析。

1.3.3腸道菌群代謝能力分析 分別對治療前后糞便中異戊酸、乙酸、戊酸、丙酸、異丁酸、丁酸等成分進行比較。

2 結 果

2.1治療前后菌群豐度比較 與治療前比較，治療3 d后，糞便中不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬豐度均顯著升高，奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的菌群豐度均顯著下降，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 治療前后菌群豐度比較[%，M(P25，P75)，n=120]

時間Dorea乳酸菌屬鏈球菌屬薩特菌屬韋榮球菌屬治療前2.45(1.38,3.59)11.270(8.640,13.590)25.89(24.56,28.56)0.760(0.610,0.890)2.45(1.56,3.01)治療后0.68(0.52,0.77)0.010(0.006,0.014)5.99(4.56,6.87)0.010(0.007,0.014)0.50(0.38,0.59)Z15.3323.67542.53937.30617.581P<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

2.2腸道菌群種屬比較 治療前后，不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬、奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的優勢條帶相似度之間的差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 腸道菌群種屬比較

續表2 腸道菌群種屬比較

2.3腸道菌群代謝能力分析 治療后，患兒糞便中乙酸水平顯著高于治療前，異戊酸、戊酸、丙酸、異丁酸、丁酸水平顯著低于治療前(P<0.05)，見表3。

表3 腸道菌群代謝能力分析

3 討 論

腸道菌群平衡對于機體維持健康狀態具有重要的意義。任何腸道菌群失調，都可能造成腸道細菌的生長紊亂，最終引發腸道臨床癥狀的產生。有研究指出，維持腸道菌群平衡不僅有利于患兒營養物質的吸收[8]，同時通過對脂肪的分解，有利于脂肪組織在機體各臟器的有效分布，對于調節腸道上皮細胞的屏障作用具有積極的意義[9]。腸道菌群平衡可進一步加強腸道上皮細胞的屏障功能，建立先天性及獲得性免疫，對于機體維持正常的生理作用具有重要的意義[10]。在CAP患者的治療中，長時間采用抗菌藥物治療雖然會對機體病灶部位的病原微生物進行有效殺滅，但也會嚴重影響患者的腸道菌群平衡狀態，影響腸道營養物質的吸收[11]。β-內酰胺類抗菌藥物是臨床較為常見的臨床抗菌藥物，本研究結果顯示，使用β-內酰胺類抗菌藥物治療后，患兒糞便標本中不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬豐度均顯著升高，奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的菌群豐度均顯著下降(P<0.05)，但不動桿菌屬、腸球菌屬、顫螺菌屬、埃格特菌屬、奇異菌屬、雙歧桿菌屬、Dorea、乳酸菌屬、鏈球菌屬、薩特菌屬、韋榮球菌屬的優勢條帶相似度之間的差異無統計學意義(P>0.05)，提示在對患者進行β-內酰胺類抗菌藥物治療時，可能會造成優勢菌群的失調，進而影響患者的腸道功能。目前，濫用抗菌藥物已經成為導致腸道菌群紊亂的重要原因之一[12]。國外有學者通過對多種組分分析的方法對患者的菌群情況進行分析[13]，在使用抗菌藥物6 d后，腸道革蘭陰性菌顯著下降，同時，菌群多樣性下降。而在使用抗菌藥物第11天后，腸道菌群多樣性及豐度出現最低值，腸道菌群對于膽固醇、激素及維生素的轉運及代謝活性顯著下降，與宿主的相互作用能力降低。隨著腸道菌群的進一步紊亂，對于新生兒而言，其發生肥胖、哮喘及代謝類疾病的風險顯著升高，而在長期進行抗菌藥物的使用過程中，腸道菌群的動態變化及彈性行為均可對機體的腸道菌群產生影響[14]。本研究結果顯示，治療后，患兒糞便中乙酸水平顯著高于治療前，異戊酸、戊酸、丙酸、異丁酸、丁酸水平顯著低于治療前(P<0.05)。在機體的腸道菌群代謝過程中，乳酸桿菌、雙歧桿菌及擬桿菌屬通過對腸道胃吸收的非淀粉類多糖進行利用，通過糖酵解及磷酸戊糖途徑產生短鏈脂肪酸。在正常情況下，糞便中以乙酸、丁酸及丙酸為主，但患兒發生腸道菌群紊亂后，可進一步刺激腸道上皮細胞，導致局部炎癥反應進一步加重，對于上皮細胞的分化及組蛋白的乙酰化均具有顯著的影響[15]。

綜上所述，CAP患兒長時間使用β-內酰胺類抗菌藥物治療后，患者的腸道菌群豐度顯著下降，腸道代謝能力隨之發生改變。