呼吸道微生態系統改變對COPD急性加重患者預后的影響

盛美玲 汪群智

[摘要] 目的 了解呼吸道微生態系統改變對慢性阻塞性肺疾病（COPD）急性加重預后的影響。方法? 選取2019年3月至2021年3月浙江省金華市人民醫院收治的140例AECOPD患者為研究對象。依據預后分為死亡組（21例）及存活組（119例）。收集所有對象呼吸道灌洗液標本，提取DNA并進行細菌16S rDNA測序，比較兩組的肺泡灌洗液中細菌Alpha多樣性指數并與其預后進行相關性分析。結果? 兩組患者的呼吸道菌群Alpha多樣性指數比較，ACE及Chao指數死亡組顯著高于存活組（P<0.05），Shannon及Simpson指數兩組間差異無統計學意義（P>0.05）。Pearson相關性分析結果提示，ACE及Chao指數與預后呈負相關性（r=-0.37、-0.52，P=0.047、0.027）。結論? COPD急性加重時呼吸道微生態的豐富度可能與其預后相關。

[關鍵詞] COPD;呼吸道;微生態;預后

[中圖分類號] R563.9? ? ? ? ? [文獻標識碼] B? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2022）12-0090-04

[Abstract] Objective To understand the effect of respiratory tract microecosystem changes on the prognosis of acute exacerbation of COPD. Methods A total of 140 patients with AECOPD admitted to the Jinhua People′s Hospital in Zhejiang Province from March 2019 to March 2021 were selected as the study subjects. According to prognosis， they were divided into the death group （21 cases） and the survival group （119 cases）. Respiratory tract lavage fluid samples were collected from all subjects. DNA was extracted， and bacterial 16S rDNA sequencing was performed. The bacterial Alpha diversity index in the bronchoalveolar lavage fluid was compared between the two groups， and its correlation with prognosis was analyzed. Results Comparing the Alpha diversity index of the respiratory tract flora of the two groups of patients， the ACE and Chao index of the death group were significantly higher than the survival group （P<0.05）. There was no significant difference in the Shannon and Simpson indexes between the two groups （P>0.05）. The results of Pearson correlation analysis suggested that ACE and Chao index were negatively correlated with prognosis （r=-0.37， -0.52， P=0.047， 0.027）. Conclusion The richness of respiratory tract microecology in acute exacerbation of COPD may be related to its prognosis.

[Key words] COPD; Respiratory tract; Microecology; Prognosis

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmoriary disease，COPD）是一組進行性氣流受限、不完全可逆為特征的肺部疾病。該病患者呼吸系統癥狀的惡化被稱為急性加重 （acute exacerbations chronic obstructive pulmoriary disease，AECOPD）。在臨床實踐中，急性加重的病因和誘因較多，約超過80% 的AECOPD發生與細菌或病毒等病原體感染有關[1-2]。AECOPD會對患者的肺功能、生活質量及經濟負擔產生顯著影響，嚴重的甚至危及生命，這已成為困擾臨床工作的棘手問題之一。了解AECOPD患者的呼吸道微生態系統情況，有利于臨床針對性治療各種原因引起的感染。既往研究集中在有關呼吸道微生態系統的構成[3-4]，但鮮有文章涉及呼吸道微生態系統與預后。本研究通過探討AECOPD患者呼吸道微生態系統變化與預后的關系，了解其對預后的影響，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年3月至2021年3月浙江省金華市人民醫院收治的140例AECOPD患者為研究對象。依據預后分為死亡組（21例）及存活組（119例）。存活組中男73例，女46例;年齡52～67歲，平均（61.31±5.24）歲;病程5～13年，平均（7.91±1.44）年;肺功能相關指標：一秒用力呼氣容積（0.93±0.27）L、平均一秒用力呼氣容積（1.07±0.13）L、用力肺活量（1.71±0.23）L、平均用力肺活量（2.01±0.24）L。死亡組中男13例，女8例;年齡56～67歲，平均（61.72±4.54）歲;病程5～15年，平均（8.24±1.94）年;肺功能相關指標：一秒用力呼氣容積（0.97±0.32）L、平均一秒用力呼氣容積（1.12±0.15）L、用力肺活量（1.75±0.21）L、平均用力肺活量（2.05±0.28）L。兩組患者的上述一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

納入標準：①所有入選患者診斷均符合GOLD 2019版《global strategy for diagnosis，management，and prevention of COPD，updated 2019》[5]中的診斷標準及分級;②所有患者無意識障礙及血流動力學障礙;③患者和/或家屬了解研究內容及方法，并均簽署知情同意書。

排除標準：①排除具有支氣管哮喘、過敏性鼻炎、遺傳性過敏癥病史者;②排除肺纖維化、肺不張、肺栓塞等情形者;③排除嚴重心腦血管疾病或腎衰竭者。本研究經醫院醫學倫理委員會批準通過。

1.2 方法

1.2.1 呼吸道標本樣本收集? 患者取仰臥位，應用1%利多卡因霧化吸入局部浸潤麻醉，靜脈推注咪達唑侖2 mg，應用纖維支氣管鏡對右肺中葉的某一亞段進行肺泡灌洗，灌洗時注意避免大氣道分泌物混入及灌洗液外滲，采用37℃無菌生理鹽水150 ml灌洗（分3～5次）并回收灌洗液，總回收率≥40%，將回收的灌洗液送細菌室培養。合格灌洗液標本要求：灌洗液中紅細胞<10%，上皮細胞<5%;灌洗液中細胞分布均勻，形態完整、無變形。

1.2.2 DNA提取和細菌16S rDNA測序? 應用MoBio Laboratories Inc公司的Power Soil DNA Isolation Kit進行DNA提取，所有操作過程依照說明書執行。DNA純度和質量分別采用NanoDrop2000檢測及1%瓊脂糖凝膠電泳檢測。

選用16S rDNA基因V3-V4可變區作為靶標進行PCR擴增。使用的通用引物如下：F341（5′-ACTCCTACGGGRSGCAGCAG-3′）、806R（5′-GGACTACHV-GGGTWTCTAAT-3′）。并在通用引物的5′端加上適合HiSeq2500 PE250測序的index序列和接頭序列。反應體系（30 μl），PCR Master Mix 15Μl、Primer 3 μl、gDNA 10 μl、ddH2O 2 μl。反應程序為：95℃預變性3 min、95℃變性30 s、55℃退火30 s、72℃延伸45 s，以上執行27個循環，并在72℃延伸10 min。純化擴增結果并建立文庫，應用MiSeq Reagent Kit V3（600cycles）進行2×300bP 的雙端測序并對16S進行分析。

1.3 統計學方法

所有數據均采用SPSS 20.0統計學軟件進行處理，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，采用t檢驗;計數資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗。AECOPD預后與呼吸道微生態系統改變采用Pearson相關性分析法，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較

兩組患者的年齡、性別、病程、合并疾病等一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05）。見表1。

2.2 兩組患者的呼吸道菌群Alpha多樣性指數組間差異比較

兩組患者的呼吸道菌群Alpha多樣性指數比較，ACE及Chao指數死亡組顯著高于存活組（P>0.05），Shannon及Simpson指數兩組間比較，差異無統計學意義（P>0.05）。見表2。

2.3 預后與呼吸道微生態系統改變的相關性

Pearson相關性分析結果提示，ACE及Chao指數與預后呈負相關性（r=-0.37、-0.52），見表3。

3 討論

慢性阻塞性肺疾病急性加重期（AECOPD）被慢性阻塞性肺疾病全球創議（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）定義為臨床急性惡化呼吸癥狀、需額外治療的一個疾病階段。引起AECOPD的因素眾多，通常認為感染是其主要病因，包括細菌、病毒感染或多種微生物混合感染[6-8]。目前常用的呼吸道感染病原體分離方式為呼吸道分泌物的病原體培養，且以細菌培養為主。但在實際工作中發現，培養的陽性率較低。隨著基因組學的發展，針對口腔、呼吸道、胃腸道等存在微生物定植部位的檢測，使人們了解到局部微生態系統結構及其功能特點[9-11]。

近年來，部分學者應用基于16S rDNA 的微生物結構分析方法了解到AECOPD患者肺部菌群分布與COPD穩定期及健康同齡人比較具有顯著差異[12]，主要表現為病情惡化發生時，AECOPD患者呼吸道菌群多樣性呈現下降趨勢[13-14]。在對菌群種類的研究中，學者發現COPD患者肺部主要菌群以鏈球菌屬、普雷沃菌屬、葡萄球菌屬等為主[15-16]。Wang等[17]研究發現，在AECOPD患者中，卡他莫拉菌比例較穩定期患者顯著提高，而鏈球菌、葡萄球菌等其他菌群數量相對穩定。因此，了解AECOPD患者呼吸道微生態中菌群的豐富度及多樣性，能更好地了解其發病機制。

微生態系統多樣性指數是指物種多樣性測定，主要有三個空間尺度：α多樣性，β多樣性，γ多樣性[18-19]。每個空間尺度測定的數據也不盡相同。其中α多樣性主要關注局域均勻生境下的物種數目，因此也被稱為生境內的多樣性。通過單樣本的α多樣性分析，通過一系列統計學分析指數估計環境群落的物種豐度和多樣性[20]。目前常用計算菌群豐度（community richness）的指數有ACE指數、Chao指數。Chao指數是評估一個樣本中OTU（operational taxonomic unit）數目多少，Chao指數越大，OTU數目越多，說明該樣本物種數比較多。ACE指數用來估計群落中OTU數目的指數，該指數數值越大說明OTU數目越多。常用計算菌群多樣性（community diversity）的指數有Shannon指數和Simpson指數。這兩個指數值越大，說明群落多樣性越高。

本文主要研究AECOPD患者的呼吸道微生態Alpha多樣性指數，了解呼吸道微生物群落的豐度及多樣性。結果顯示，主要表示多樣性的Shannon及Simpson指數兩組間差異無統計學意義，而死亡組的主要表示豐度的ACE及Chao指數顯著高于存活組（P>0.05），且與患者的預后呈線性相關。提示AECOPD發作時呼吸道微生態的豐度可能與其預后相關。但本文研究對象數量較少，還需進一步擴大樣本量對數據進行修正。

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（收稿日期：2021-08-05）