Клинични характеристики, диагноза, резултати и белодробен микробиомен анализ на инвазивна белодробна аспергилоза при пациенти с пневмония, придобита в обществото

АБСТРАКТ

Заден план

Инвазивната белодробна аспергилоза (IPA) остава подценена при пациенти с пневмония, придобита в обществото (CAP). Това проучване има за цел да опише клиничните характеристики и резултатите от IPA при пациенти с CAP, да оцени диагностичната ефективност на метагеномното следващо поколение секвениране (mNGS) за IPA и да анализира белодробния микробиом чрез данни от mNGS.

Наскоро новата епидемия от коронавирусна пневмония привлече широко внимание по света. Много хора започнаха да обръщат внимание дали имунитетът им е достатъчно силен, защото имунитетът е първата линия на защита на тялото срещу болести. В тази статия изследваме връзката между пневмония и имунитет.

Пневмонията е сериозна респираторна инфекция и възпалително заболяване, причинено от много причини. Вируси като обикновена настинка, грип и новият коронавирус могат да причинят пневмония. Фокусът на това заболяване е, че причинява необратими увреждания на дихателната система и може да доведе до дихателна недостатъчност.

Въпреки това, ако вашият имунитет е адекватен, тялото ви е по-добре подготвено да се бори с вируси и бактерии. Това се дължи основно на белите кръвни клетки – едни от най-важните имунни клетки в организма. Белите кръвни клетки могат да разпознават нахлуващите патогени и да ги атакуват директно, а също така могат да отделят антитела за защита срещу инвазия на патогени.

В допълнение към белите кръвни клетки, някои други важни компоненти на имунната система включват лимфоцити и фагоцитоза. Лимфоцитите активират имунната система чрез разпознаване на чужди патогени, докато фагоцитозата е, когато определени видове бели кръвни клетки поглъщат и разграждат патогени като нахлуващи бактерии.

Така че поддържането на имунната ви система здрава е ефективен начин за предотвратяване на респираторни инфекции като пневмония. Можете да подобрите имунитета си, като ядете храни, богати на витамини, протеини и антиоксиданти, като дълбоководна риба, ядки, боб, ягоди, боровинки и др. Освен това поддържането на добро здраве също е много важно, включително непушене, повече упражнения, поддържане на добър сън и намаляване на стреса.

Накратко, за да се избегнат респираторни инфекции като пневмония, е важно да се поддържа добър имунитет. Трябва да подобрим имунитета на тялото чрез здравословна диета, правилни упражнения и навици за сън. Планирайте разумно начина си на живот, така че тялото ви да има по-добър защитен механизъм и да стои далеч от болести като пневмония. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като пепелта от месо съдържа различни биологично активни компоненти, като полизахариди, две гъби, Huang Li и др. Тези компоненти могат да стимулират имунната система Различни видове клетки в системата, повишават имунната си активност.

Кликнете върху ползите за здравето от цистанче

Методи

Това ретроспективно кохортно проучване включва пациенти с CAP от 22 април 2019 г. до 30 септември 2021 г. Бяха анализирани клинични и микробиологични данни. Диагностичната ефективност на mNGS беше сравнена с традиционните методи за откриване. Белодробният микробиом, открит от mNGS, беше характеризиран и беше оценена връзката му с клиничните характеристики.

Основни резултати

IPA е диагностициран при 26 (23,4 процента) от 111 пациенти с CAP. Пациентите с IPA показват понижен имунитет, по-висока болнична смъртност (30,8 процента срещу 11,8 процента) и смъртност в интензивните отделения (42,1 процента срещу 17,5 процента) в сравнение с пациентите без IPA. Тестът за галактоманан (GM) антиген има най-висока чувствителност (57,7 процента) при откриване на Aspergillus spp, следван от mNGS (42,3 процента), култура (30,8 процента) и цитонамазка (7,7 процента). Чашите, културата и цитонамазката имат 100 процента специфичност, докато GM тестът има 92,9 процента специфичност. Микробната структура на IPA значително се различава от пациентите, които не са IPA (стр<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.

Изводи

Нашите резултати разкриват, че пациентите с инфекция с Aspergillus са склонни да имат по-висок процент на ранна смъртност. NGS може да се предложи като допълнение към рутинните микробиологични тестове при диагностицирането на пациенти с риск от инфекция с Aspergillus. Белодробната микробиота е свързана с възпалителни, имунни и метаболитни състояния на IPA и по този начин влияе върху клиничните резултати.

ВЪВЕДЕНИЕ

Инвазивната белодробна аспергилоза (IPA) е важна причина за заболеваемост и смъртност, обикновено засягаща имунокомпрометирани гостоприемници, като пациенти с HIV инфекция, както и пациенти, получаващи кортикостероидна терапия, реципиенти на трансплантация или хематологичен рак.1 Многобройни случаи на погрешна диагноза или пропусната диагноза и диагностицирани само постмортално поради липса на медицински ресурси и нови рискови фактори се подценяват.2 Клиничната диагноза на IPA включва фактори на гостоприемника, клинични характеристики и микологични доказателства.3 Проблеми, произтичащи от недостъпността на тъканните проби, ниската чувствителност на културата, лошата приложимост на традиционните фактори на гостоприемника и липсата на типични клинични и радиологични находки водят до забавена и пропусната диагноза при пациенти с IPA.4 Наскоро публикуваните насоки за клинична практика на Американското торакално дружество за диагностициране на гъбична инфекция подчертават независимите от културата диагностични тестове, със силни препоръки, дадени на откриването на Aspergillus ДНК в бронхоалвеоларен лаважен флуид (BALF) чрез PCR.5.

През последното десетилетие развитието на молекулярните методи за количествено определяне и секвениране на патогенна ДНК значително улесни откриването на различни микроорганизми. Метагеномното секвениране от следващо поколение (NGS) вече се прилага широко за диагностицирането на инфекциозни заболявания в клинични условия, особено със специфични или неидентифицирани или смесени патогени при нецелеви подход.6 Например, комбинирането на mNGS с конвенционални методи за откриване може да увеличи степента на откриване на mycobacterium tuberculosis complex7 и улеснява откриването на смесени патогени при имунокомпрометирани пациенти с тежка пневмония, придобита в обществото (CAP).8 Към днешна дата диагностичната ефективност на NGS за откриване на инфекция с белодробна аспергилоза не е ясна.

Наскоро бяха описани вариации в състава и разнообразието на белодробните микробиоми при множество респираторни заболявания, предоставяйки нови гледки за прецизна диагноза. Пациентите с бактериологично потвърдена туберкулоза показват значително увеличение на бактериалните видове в сравнение с пациентите с отрицателна туберкулоза.9 Дисбалансът на белодробната общност, предизвикан от обогатяването с потенциален патоген, е свързан с резултатите при интубирани/механично вентилирани пациенти.10 Hérivaux et al откриват пациенти с IPA показват различно изобилие от специфични бактериални таксони.11

С наличните по-нови диагностични техники е възможно да се оценят клиничните характеристики и белодробната микробиома на IPA от нова перспектива за цялостно разбиране на заболяването. Това проучване е предназначено да опише клиничните характеристики и резултатите от IPA при пациенти с CAP, да оцени диагностичната ефективност на mNGS за IPA и да разкрие връзката между клиничните характеристики и белодробния микробиом при IPA.

МЕТОДИ

Дизайн на изследването и участници

Това беше ретроспективно кохортно проучване, което се състоеше от хоспитализирани пациенти (на възраст над или равна на 18 години), диагностицирани като CAP в Първата свързана болница на Медицинския университет в Чунцин между 22 април 2019 г. и 30 септември 2021 г. Пациентите, включени в това проучване, трябва да отговарят на следните включващи критерии: (1) диагностициран с CAP, отговарящ на насоките на IDSA/ATS от 2007 г.12, (2) подложен на бронхоалвеоларен лаваж, (3) липса на експозиция на антибиотик през последните 2 седмици преди вземането на пробата и (4) тест за галактоманан (GM), цитонамазка, култура и BALF mNGS резултати от BALF. Случаите с вероятен IPA изискват наличието на поне един фактор на гостоприемника, клинична проява и микологични доказателства в BALF, съгласно критериите от 2019 г. на Европейската организация за изследване и лечение на рак/микози Study Group (EORTIC/MSG).3 В това проучване, модификация в диагностичните критерии беше добавянето на NGS като един от методите за микологично изследване, включително GM тест, цитонамазка и култура. Случаите без вероятна IPA включват пациенти без доказателства за клинични или радиологични доказателства или наличие на Aspergillus spp в BALF. Всички включени пациенти бяха проследени по телефона, за да се запитат за оцеляване или дата на смърт.

Събиране на данни и микробиологично изследване

Клиничната информация беше извлечена от електронните медицински досиета с помощта на стандартизиран формуляр за събиране на данни, който включваше демографска информация, клинични данни, лабораторни находки, компютърна томография на гръдния кош, противогъбични лечения и резултати. Всички данни бяха прегледани от двама изследователи независимо, за да се провери точността на данните. Поредната скала на 7-категорията13 беше модифицирана въз основа на дизайна на изследването, който се състоеше от взаимно изключващи се категории, както следва: категория 7, смърт; категория 6, изискваща инвазивна вентилация и допълнителна органна поддръжка (напр. продължителна бъбречна заместителна терапия или екстракорпорална мембранна оксигенация); категория 5, изискваща инвазивна механична вентилация; категория 4, изискваща неинвазивна вентилация или висок поток на кислород; категория 3, изискваща допълнителен кислород чрез маска или назални зъбци; категория 2, хоспитализиран, без кислород; категория 1, освободен. Подобряването на клиничния статус се определя като спад от 2 категории, оценени от 7-степенната ординална скала във фиксирани времеви точки (дни 1, 7, 14, 21 и 28).
Тестването за GM антиген в серума и GM в BALF обикновено се извършва при всички включени пациенти. Резултатът се счита за положителен, когато стойностите на оптичния индекс са по-големи или равни на 1.0 в серум или по-големи или равни на 1.0 в BALF или по-големи или равни на 0 .7 в серум и по-голямо или равно на 0.8 в BALF. Пробите от BALF бяха подложени на mNGS, цитонамазка чрез микроскопия и обикновена гъбична култура.

Метагеномично секвениране от следващо поколение

1,5–3 ml от BALF бяха събрани от всеки пациент съгласно стандартните процедури.14 1,5 ml микроцентрофужна епруветка, съдържаща 0.6mL проба от BALF, ензим и 1 g от 0.5 mm стъклени перли се разбърква от вихров миксер и 0.3mL проба се отделя в 1,5mL микроцентрофужна епруветка и ДНК се екстрахира с помощта на TIANamp Micro DNA Kit (DP316, Tiangen Biotech), следвайки ръководството на производителя. 15 ДНК библиотеки са конструирани чрез ДНК фрагментация, възстановяване на края, лигиране на адаптер и PCR амплификация. След това библиотеките с потвърдено качество бяха секвенирани от платформата Illumina NextSeq 550 с единични четения от 75 bp (Illumina, Сан Диего, Калифорния, САЩ).16

Вътрешната контрола, наречена уникална молекулярна добавка (UMSI), беше добавена към пробата преди екстракцията на ДНК. Последователността на UMSI варира в различните проби. Всеки NGS анализ включваше външна отрицателна контрола, която се изпълняваше успоредно с клиничните проби. По време на анализа, замърсяването между пробите може да бъде открито, ако UMSI последователността е една и съща или показанията на някои патогени във външната контрола са много високи.

Висококачествени данни за секвениране бяха генерирани чрез премахване на четения с ниско качество, последвано от изчислително изваждане на последователности на човешки гостоприемник, картографирани към човешкия референтен геном (hg19) с помощта на подравняване на Burrows-Wheeler.17 Останалите данни чрез премахване на четения с ниска сложност бяха класифицирани чрез едновременно привеждане в съответствие с четири бази данни с микробен геном (бактерии, гъбички, вируси и паразити), които бяха изтеглени от Националния център за биотехнологична информация (ftp://ftp.ncbi. nlm.nih.gov/genomes/). Тълкуването на моите резултати може да се види в онлайн допълнителни методи.

Участие на пациента и обществеността

Пациентите и обществеността не са участвали в проектирането и провеждането на това проучване, избора на мерки за изход или набирането. Резултатите от това проучване няма да бъдат разпространени сред участниците и свързаните общности.

статистически анализи

Непрекъснатите променливи бяха изразени като медиана (IQR) и сравнени с U теста на Mann-Whitney. Категоричните променливи бяха изразени като числа (проценти) и сравнени с χ2 тест или точен тест на Фишер. Таблиците за непредвидени обстоятелства 2 × 2 бяха създадени, за да се определи чувствителността, специфичността, положителната прогнозна стойност (PPV) и отрицателната прогнозна стойност (NPV). Двустранно по-малко от 0.05 се счита за статистически значимо. Статистическите анализи бяха направени с помощта на IBM SPSS Statistics, V.23.0, освен ако не е посочено друго.

Висококачествените четения първо бяха картографирани към човешкия референтен геном (hg19) и след това нечовешките четения бяха приведени в съответствие с четири бази данни с микробен геном (бактерии, гъбички, вируси и паразити). След отстраняване на фоновия микроб, който се появява в отрицателните контроли (онлайн допълнителна таблица 1), беше използвана байесова преоценка на изобилието за оценка на относителното изобилие на видовете (онлайн допълнителна таблица 2). Индексът на алфа разнообразие за всяка проба беше изчислен на базата на индексите на Шанън и Симпсън, а бета разнообразието беше изчислено на базата на претеглено разстояние UniFrac и разстояние на Брей-Къртис. P стойностите за алфа и бета анализ се изчисляват с помощта на Wilcoxon ранг-сума тест. Размерът на ефекта на линейния дискриминантен анализ (LDA) беше използван за намиране на значително различни видове между групите, с прагове от log10 LDA резултат, по-голям или равен на 2 и p стойност, по-малка или равна на 0,05. Корелацията между представителната микробиота и клиничните данни беше оценена от Spearman.

РЕЗУЛТАТИ

Набиране на пациенти и клинични характеристики

Бяха прегледани общо 123 пациенти със 128 проби от BALF и 111 пациенти бяха включени в това проучване.

Двадесет и шест пациенти са диагностицирани с вероятна IPA (наречена IPA) и 85 контроли без IPA (наречена контрола) (фигура 1). Сравненията на демографските и клиничните характеристики между IPA групата и контролната група са обобщени в таблица 1. Проучваната популация има средна възраст 60 (IQR, 53–73) години и 66,7 процента са мъже. Като цяло 33 пациенти (29,7 процента) са имали история на тютюнопушене. Двадесет и двама пациенти (19,8 процента) са имали хронична обструктивна белодробна болест. Петнадесет пациенти (13,5 процента) са получили кортикостероиди и 36 пациенти (32,4 процента) се считат за имунокомпрометирани (онлайн допълнителна таблица 3). Пациентите с вероятен IPA са имали значително по-висок процент на известни рискови фактори за аспергилоза, отколкото тези без IPA, включително лечение с кортикостероиди за повече от 28 дни (38,5 процента срещу 5,9 процента, p=0.{000) и имунокомпрометиран състояние (53,8 процента срещу 25,9 процента, p=0.008). Не са открити значителни разлики в оценката на последователната органна недостатъчност и объркване, урея, дихателна честота, кръвно налягане и оценка на възраст 65 години на пациентите между двете групи при приемане.

Микробиологични, КТ изображения и лабораторни находки

Изолатите на Aspergillus fumigatus са получени за 6 от 26 (23,1 процента) вероятни случая на IPA, следвани от Aspergillus flavus за 3 от 26 (11,5 процента) и Aspergillus ustus за 1 от 26 (3,8 процента) (таблица 2). Удебеляването на бронхиалната стена се показва по-често при КТ на гръдния кош в IPA (44.0 процента срещу 12,8 процента, p=0.000) (таблица 2). Пациентите с IPA имат значително по-ниски нива на общ брой лимфоцити (774,1 срещу 1088,9, p=0.009) и лимфоцитна субпопулация, включително CD3 плюс брой Т лимфоцити (553,0 срещу 782,6, p=0.016), CD4 плюс Т лимфоцитен брой (287.9 ​​срещу 409.5, p=0.031) и CD4− CD8− T лимфоцитен брой (25.9 срещу 45.0, p=0.007 ) в сравнение с контролните пациенти (онлайн допълнителна таблица 4), което показва компрометираната имунна функция на IPA пациентите.

Сравнение на диагностичните резултати

За да се сравни диагностичната ефективност на BALF mNGS и конвенционалните тестове за разграничаване на случаите с вероятна IPA от случаите без вероятна IPA, резултатите са показани на Фигура 2. GM тестът (57,7 процента) има най-висока чувствителност при откриване на Aspergillus spp, следван от mNGS (42,3 процента), култура (30.8 процента) и цитонамазка (7,7 процента). В сравнение с цитонамазката, mNGS има значително по-висока чувствителност 42,3 процента спрямо 7,7 процента, p=0.{{30}}1). mNGS, културата и цитонамазката имат 100 процента специфичност, докато GM тестът има 92,9 процента специфичност, със значителна разлика между mNGS (или култура или цитонамазка) и GM теста (p{ {18}}.029). PPV на mNGS, култура и цитонамазка за идентифициране на Aspergillus spp е 100 процента, докато GM тестът е 71,4 процента. NPV се класира като GM тест (87,8 процента), mNGS (85,0 процента), култура (82,5 процента) и цитонамазка (78,0 процента), без значителна разлика между тези методи. Ние анализирахме разликите в чувствителността/специфичността/PPV/NPV на GM върху серум спрямо BALF, използвайки BAL течност GM индекс по-голям или равен на 1,0 или серумен GM индекс по-голям или равен на 1,0 като положителен, според 2019 EORTIC /MSG. Той беше значително по-висок по чувствителност, но по-нисък по отношение на специфичността на GM BALF от този на GM серума (57,7 процента срещу 26,9 процента, p=0.048, 92,9 процента срещу 100 процента, 0,029, съответно), което беше показано в онлайн допълнителна таблица 5. Няма разлики в PPV и NPV.

Клинични резултати

Няма значителни разлики в 28-ден, 60-ден и 90-дневна смъртност между двете групи (таблица 3). Болничната смъртност (30,8 процента срещу 11,8 процента, p=0.021) и нивата на смъртност в отделенията за интензивно лечение (42,1 процента срещу 17,5 процента, p=0.029) са значително по-високи в IPA групата отколкото в контролната група. Разпределението на пациентите, попадащи във всяка категория на 7-скалата за категории, показва статистическа разлика между двете групи до 28-ия ден (p=0.017); въпреки това, значимостта със статистическо тестване не е достигната в 7-категорийната ординална скала до дни 1, 7 и 14 (фигура 3). Множество противогъбични лекарства са приложени на 23,1 процента от пациентите с вероятен IPA, в сравнение с 5,9 процента от пациентите без вероятен IPA (p=0.01). Делът на пациентите, получаващи вориконазол, е забележително по-висок в случаите с вероятен IPA (53,9 процента срещу 8,2 процента, p=0.000). Няма значителна разлика в употребата на амфотерицин В и каспофунгин между двете групи (таблица 3).

Анализ на белодробния микробиом

За да сравним цялостния състав и разнообразието на белодробния микробен подпис при пациенти с IPA и контролата, анализирахме проби от BALF, събрани от 109 пациенти с CAP, включително 24 случая (липсващи 2 пациенти поради загуба на данни за mNGS), диагностицирани с вероятна IPA (наз. IPA) и 85 случая без вероятна IPA (наименована контрола). Ние оценихме разнообразието на белодробните общности, използвайки индекса на разнообразие на Шанън и Симпсън. Имаше намаление на разнообразието както в индекса на разнообразие на Шанън, така и в Симпсън при пациенти с IPA в сравнение с пациенти без IPA въпреки значителните разлики (фигура 4A, B). Използвайки претеглената метрика UniFrac и метрика на Брей-Къртис, наблюдавахме, че разнообразието от пациенти с IPA значително се различава от пациентите без 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. 

В общата кохорта Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes и Ascomycota бяха най-разпространените видове, докато Prevotella, Streptococcus, Acinetobacter и Pneumocystis бяха най-често срещаните родове (фигура 5A, B). Относителното изобилие на първите 10 видове, класирани като Pneumocystis jirovecii, Acinetobacter baumannii, Lautropia mirabilis, Streptococcus oralis, Corynebacterium striatum, човешки бетахерпесен вирус 5, Rothia mucilaginosa, Staphylococcus aureus, Prevotella melanogenic, Nocardia Farcinica, само с H. be тахерпесвирус 5 беше значително различни между две групи (фигура 5C). Фокусирайки се върху диференциалните видове в IPA в сравнение с техните контроли, открихме 21 вида с LDA резултат, по-голям или равен на 2 и 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).

За по-нататъшно изследване на корелацията между клиничните данни и белодробната микробиота на IPA, ние проведохме базирания на ранг корелационен тест на Spearman върху 21 значително различни вида с клинични резултати и лабораторни находки (фигура 6A). Наблюдавахме, че 19 различни вида са значително корелирани със 7 клинични изхода и 22 лабораторни биомаркера, особено S. salivarius, P. Sinensis и H. betaherpesvirus 5. S. salivarius е предимно положително корелиран с осем лабораторни биомаркера, включително червени кръвни клетки, общо лимфоцити, Т-лимфоцити, Т-хелперни клетки, цитотоксични Т-лимфоцити, В-лимфоцити, серумен калий и албумин и отрицателно относително с аспартат аминотрансфераза, директен билирубин и D-димер. Като има предвид, че S. salivarius е предимно отрицателно свързан с 11 клинични изхода, включително смъртност в интензивно отделение, продължителност на престоя в интензивно отделение, болнична смъртност, смъртност на 28-ия ден и време до допълнителна кислородна независимост в рамките на 28 дни, и положително корелира със смъртността от продължителността на болничния престой на 28-ия ден, дни без вентилация в рамките на 28 дни и време до подобряване на клиничния статус. Подобно на S. salivarius, P. timonensis е предимно положително по отношение на шест лабораторни биомаркера, включително общи лимфоцити, Т лимфоцити, Т хелперни клетки, CD4- CD8- Т клетки, В лимфоцити и серумен калий, и отрицателно корелира с прокалцитонин.

По същия начин P. timonensis се свързва главно отрицателно с продължителността на престоя в интензивното отделение и болничната смъртност, но положително с дните без вентилация в рамките на 28 дни. За разлика от S. salivarius и P. Sinensis, H. betaherpesvirus 5 беше отрицателно свързан с шест лабораторни биомаркера, включително общи лимфоцити, Т лимфоцити, Т хелперни клетки, CD4 плюс CD8 плюс Т клетки, В лимфоцити и серумен калий, и положителен относителен с уреен азот в кръвта. Междувременно H. betaherpesvirus 5 е предимно отрицателно свързан с продължителността на престоя в интензивното отделение и времето до допълнителна кислородна независимост в рамките на 28 дни. Тези наблюдения предполагат, че дисбиозата на микробните общности в белия дроб е свързана с патофизиологичните състояния на пациента и по този начин може да повлияе на клиничните резултати.

За по-нататъшно изследване на клиничното въздействие на 21 значително различни вида, направихме анализ на оцеляването, като начертахме кривата на кумулативната вероятност. Както е показано на фигури 6B и C, откриването на A. fumigatus и H. betaherpesvirus 5 е значително предсказуемо за по-лоши резултати от интензивно отделение (p=0.045, 0.032) . Докато във Фигура 6D, E открихме, че откриването на S. salivarius и P. timonensis е изключително значително предсказуемо за подобрени резултати в интензивното отделение (p=0.0031, 0.0054). По този начин заключихме, че в белодробната микробиота на CAP, резултатите от интензивното отделение могат да бъдат предвидени от състава на общността, по-специално A. fumigatus, H. betaherpesvirus 5, S. salivarius и P. Sinensis.

ДИСКУСИЯ

В това ретроспективно кохортно проучване ние изследвахме клиничните характеристики на IPA. Интересното е, че отбелязахме, че пациентите, категоризирани като имащи вероятна инфекция с Aspergillus, са имали значително по-висока болнична смъртност (30,8 процента) и смъртност в интензивно отделение (42,1 процента) в сравнение с контролата. Смъртността на 28-ия ден, въпреки че не е статистически значима, е числено по-висока при пациентите с IPA, отколкото при контролата. Тези данни предполагат, че пациентите с инфекция с Aspergillus са склонни да имат по-висок процент на ранна смъртност. Предишно проучване съобщава за приблизително 45 процента от смъртността в интензивното отделение и 26 процента от болничната смъртност18 Сред инвазивната трахеобронхиална аспергилоза, рядка форма на IPA, 30-дневната и 90-дневната смъртност достигат до 90 процента. 19 Loughlin et al съобщават, че смъртността в интензивното отделение при пациенти с вероятна инфекция с Aspergillus не е била значително по-висока от тези без инфекция с Aspergillus,4 което вероятно се дължи на като цяло критичен статус в групата пациенти с пневмония, свързана с вентилация в интензивното отделение. В това проучване общото състояние на включените пациенти с CAP е относително леко, което може да бъде значително влошено от инфекция с Aspergillus и потенциално животозастрашаващо.

Cornillet et al предполагат, че неспецифичните клинични характеристики и диагностичните затруднения на пациентите с IPA, особено когато пациенти без неутропения, лесно водят до неоптимално управление и забавено започване на лечението, което води до висока смъртност и заболеваемост.20 Като се имат предвид опустошителните нива на смъртност при пациенти с IPA, навреме и точната диагноза е подчертана и спешно необходима за ефективно противогъбично лечение за намаляване на заболеваемостта и смъртността. През последното десетилетие откриването на GM се използва широко при диагностицирането на IPA.21 Въпреки това, тестването на GM за серумни проби има ограничена чувствителност при диагностицирането на IPA при не-неутропенични гостоприемници.22 Вместо това откриването на GM в проби от BAL течност на пациенти при риск от IPA има отлична диагностична точност, 23 24 тъй като GM се освобождава по-рано и при по-високи концентрации в BAL течността в сравнение със серума.25 Напоследък mNGS играе все по-важна роля в диагностиката на гъбични заболявания. Ding et al показаха, че чувствителността на mNGS е значително по-висока от културата при откриване на Candida albicans. 9 В това проучване BALF се събира директно от долните дихателни пътища, което избягва замърсяването от оралната микробиота. Aspergillus в BALF бяха открити чрез mNGS, култура, цитонамазка и GM тест. Резултатите показват, че NGS има сравнима специфичност и PPV с културата при откриване на Aspergillus. Въпреки че чувствителността на mNGS беше по-ниска от GM теста, mNGS показа по-голяма чувствителност от цитонамазката и по-голяма специфичност от серумните и BALF GM тестовете. Тези резултати показват, че mNGS действа като полезен некултурен тест за откриване на Aspergillus, което предполага допълнение към рутинните микробиологични тестове при диагностицирането на пациенти с риск от IPA.

Нашето проучване откри, че пациентите с CAP с Aspergillus са по-склонни да бъдат коинфектирани с бактериална или (и) вирусна инфекция поради имунокомпрометиран статус и лечение с кортикостероиди. Съобщава се, че пациентите с грип, които са били имунокомпрометирани, имат честота на IPA до 32 процента, докато в групата на случаите на неимунокомпрометиран грип честотата е била 14 процента.18 С появата на пандемията от COVID-19 и употребата на кортикостероиди при пациенти с тежка COVID-19,26 Свързана с COVID-19- белодробна аспергилоза (CAPA) е докладвана в няколко доклада за случаи.27–29 В мета-анализ, честотата и смъртността от CAPA в интензивното отделение се оценяват съответно на 10,2 процента и 54,9 процента.30

Поради огромните микробни показания в данните от mNGS, които могат да се използват за анализиране на микробни сигнатури при множество заболявания, нашето проучване се опита да изследва разликата в структурата и състава на микробиома между пациенти с IPA и пациенти с CAP без IPA чрез анализиране на данните от mNGS. Настоящото ни проучване включва белодробната микробиота на 24 пациенти с IPA и 85 пациенти с CAP без IPA. Изследвана е връзката между различната микробиота и клиничните данни за всички 109 пациенти с CAP. За алфа разнообразието няма значителни разлики в индекса на Шанън и индекса на Симпсън на микробиотата при пациенти с IPA и пациенти с CAP без IPA, което показва, че разнообразието на общностите в рамките на извадката е сходно между пациенти с IPA и пациенти без IPA.

За бета разнообразие нашите резултати показаха драматична разлика в претегленото разстояние UniFrac (p=2.1×10−6) и разстоянието на Брей-Къртис (p=0.033) между IPA и не-IPA Пациенти с CAP, което показва потенциален ефект на Aspergillus spp върху структурата на белодробната микробиота при пациенти, диагностицирани с IPA. Подобни проучвания показват значителни разлики в бета разнообразието на микробиотата между IPA и контролите.11 Това може да се дължи на факта, че причинителите в контролите са сложни, което може да бъде всякакви CAP патогени (като бактерии, вируси, гъбички, паразити и дори атипични патогени), с изключение на Aspergillus. По този начин белодробната микробна хетерогенност в контролата е по-висока от IPA. Междувременно тези проучвания показаха, че Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria и Bacteroidetes са най-разпространеният тип в IPA кохортата.11 Въпреки това, освен бактериите, нашето проучване установи, че относителното изобилие на Ascomycota също е високо в нивото на типа, за метагеномиката може да събере почти цялата ядрена киселина на микробиотата, включително бактерии, гъбички, вируси и паразити.

Значително различните видове, особено S. salivarius, P. Sinensis и H. betaherpesvirus 5, са силно свързани с клиничните данни. S. salivarius и P. timonensis са положително свързани с лабораторни биомаркери като Т-лимфоцити и отрицателно свързани с клинични резултати като болнична смъртност. Като има предвид, че H. betaherpesvirus 5 е отрицателно свързан с лабораторни биомаркери като Т-лимфоцити и положително свързан с клинични резултати като болнична смъртност. Предишни проучвания показаха, че S. salivarius е пробиотична бактерия, която може да инхибира пневмококовата адхезия към фарингеалните епителни клетки.31 Също така, друго проучване доказа, че изолатите на S. salivarius имат по-добра способност да инхибират растежа на Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus. 32 Всички тези проучвания съвпаднаха с нашето проучване, че S. salivarius е в положителна корелация с по-добрия клиничен резултат на пациентите.

Възможният механизъм на S. salivarius, положително свързан с подобрения резултат при пациентите, може да бъде, че те могат да инхибират растежа на потенциалния патоген и да активират имунната система на гостоприемника. За P. Sinensis предишно проучване показа, че P. timonensis може драстично да индуцира експресията на свързани с мембраната муцини в триизмерния модел на ендометриални епителни клетки и да образува биофилм в епителната повърхност, което от своя страна влияе върху адхезията на други бактерии .33 Причината за положителната корелация с по-добрия клиничен изход на пациентите може да бъде резистентността към колонизация на P. Sinensis в белия дроб и активирането на имунната система на гостоприемника. В клинични условия H. betaherpesvirus 5 може да предизвика доживотни латентни инфекции при здрави хора. Въпреки това, след като бъде имунокомпрометиран, H. betaherpesvirus 5 може да се активира отново, например при реципиенти с трансплантация на твърди органи и ХИВ-позитивни пациенти.34 По този начин реактивирането на H. betaherpesvirus 5 показва отслабена имунна система и лоши клинични резултати при пациенти с IPA .

Нашето проучване има няколко ограничения. Първо, ретроспективното проучване е предназначено да анализира събраните данни и е ограничено до сравнително малък размер на извадката, което може да го предразположи към въвеждане на пристрастия от непълна информация. Второ, това беше наблюдението. Въпреки че открихме някои интересни корелации между белодробната микробиота и клиничните данни, причинно-следствената връзка трябва да бъде разрешена чрез проспективно кохортно проучване или експеримент с механизъм, като експеримент с животни, което ще бъде следващата стъпка от нашето изследване. В противен случай проучването идентифицира пациенти с вероятна инфекция с Aspergillus стриктно въз основа на новите диагностични критерии EORTIC/MSG 2019, така че няколко случая не могат да задоволят критериите за вероятна диагноза IPA поради липсата на класически фактори на гостоприемника.

Сътрудници

Концепция и дизайн на проучването: YL, ZA и HX. Събиране на данни: ZA, ML, HL и MD. Анализ и интерпретация на данни: ZA и HX. Изготвяне на ръкописа: ZA, HX и YL. Критична ревизия на ръкописа за важно интелектуално съдържание: HX, ZA и YL. Статистически анализ: ZA, HL и HX. Административна, техническа или материална поддръжка: HX, HL и YL. Всички автори допринесоха за статията и одобриха изпратената версия.

Финансиране

Проект за медицински научни изследвания в Чунцин (Съвместен проект на Комисията по здравеопазване в Чунцин и Бюрото за наука и технологии (2022GDRC010)).

Конкуриращи се интереси

Няма декларирани.

Участие на пациента и обществеността

Пациентите и/или обществеността не са участвали в проектирането, провеждането, докладването или плановете за разпространение на това изследване.

Съгласие на пациента за публикуване

Не е приложимо.

Етично одобрение

Това проучване включва човешки участници. Това проучване е одобрено от етичния комитет на Първата свързана болница на Chongqing Medical Hospital (одобрен номер 2021-301). Участниците са дали информирано съгласие да участват в проучването, преди да участват.

Произход и партньорска проверка

Не е пуснат в експлоатация; външно рецензирани.

Декларация за наличност на данни

Всички данни, свързани с проучването, са включени в статията или качени като допълнителна онлайн информация.

Допълнителен материал

Това съдържание е предоставено от автора(ите). Не е проверено от BMJ Publishing Group Limited (BMJ) и може да не е било рецензирано от партньори. Всички обсъждани мнения или препоръки са единствено на автора(ите) и не са одобрени от BMJ. BMJ отхвърля всякаква отговорност и отговорност, произтичаща от каквото и да е разчитане на съдържанието. Когато съдържанието включва преведен материал, BMJ не гарантира точността и надеждността на преводите (включително, но не само, местни разпоредби, клинични указания, терминология, имена на лекарства и дозировки на лекарства) и не носи отговорност за грешки и/ или пропуски, произтичащи от превод и адаптация или по друг начин.

Свободен достъп

Това е статия с отворен достъп, разпространявана чрез лиценз Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.0), който позволява на други да разпространяват, ремиксират, адаптират, надграждат върху тази работа с некомерсиална цел и лицензират своите производни произведения при различни условия, при условие че оригиналното произведение е надлежно цитирано, дадено е подходящо кредитиране, посочени са всички направени промени и използването е с нетърговска цел. Вижте http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

ПРЕПРАТКИ

1 Taccone FS, Van den Abeele AM, Bulpa P, et al. Епидемиология на инвазивната аспергилоза при критично болни пациенти: клинична картина, основни състояния и резултати. Crit Care 2015; 19:7.

2 Danion F, Rouzaud C, Duréault A, et al. Защо толкова много случаи на инвазивна аспергилоза са пропуснати? Медицинска микология 2019; 57: S94–103.

3 Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, et al. Преразглеждане и актуализиране на консенсусните дефиниции за инвазивни гъбични заболявания от Европейската организация за изследване и лечение на рака и Образователния и изследователски консорциум на групата за изследване на микозите. Clin Infect Dis 2020; 71: 1367–76.

4 Loughlin L, Hellyer TP, White PL, et al. Белодробна аспергилоза при пациенти със съмнение за свързана с вентилация пневмония в интензивни отделения в Обединеното кралство. Am J Respir Crit Care Med 2020; 202: 1125–32.

5 Hage CA, Carmona EM, Evans SE, et al. Резюме за клиницисти: микробиологично лабораторно изследване при диагностицирането на гъбични инфекции в белодробната и интензивната практика. Анали ATS 2019; 16: 1473–7.

6 Mitchell SL, Simner PJ. Секвениране от следващо поколение в клиничната микробиология: стигнахме ли вече? Clin Lab Med 2019; 39: 405–18.

7 Liu X, Chen Y, Ouyang H и др. Диагностика на туберкулоза чрез метагеномно секвениране от следващо поколение върху течност от бронхоалвеоларен лаваж: анализ на напречното сечение. Int J Infect Dis 2021; 104: 50–7.

8 Sun T, Wu X, Cai Y, et al. Метагеномно следващо поколение секвениране за патогенна диагностика и антибиотично лечение на тежка придобита в обществото пневмония при имунокомпрометирани възрастни. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:661589.

9 Ding L, Liu Y, Wu X и ​​др. Метагеномиката на патогена разкрива различни сигнатури на белодробната микробиота между бактериологично потвърдени и отрицателни пациенти с туберкулоза. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:708827.

10 Dickson RP, Schultz MJ, van der Poll T, et al. Белодробната микробиота прогнозира клинични резултати при критично болни пациенти. Am J Respir Crit Care Med 2020; 201: 555–63.

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. Белодробната микробиота прогнозира инвазивна белодробна аспергилоза и нейния резултат при имунокомпрометирани пациенти. Торакс 2022; 77: 283–91.

12 Mandell LA, Wunderink RG, Anzueto A, et al. Консенсусни насоки на Американското дружество по инфекциозни болести/Американското торакално общество относно лечението на пневмония, придобита в обществото при възрастни. Clin Infect Dis 2007; 44 Suppl 2: S27–72.

13 Wang Y, Fan G, Horby P, et al. Сравнителни резултати при възрастни, хоспитализирани със сезонна грипна инфекция с вируса A или B: прилагане на 7-категорийната ординална скала. Отворете форума Infect Dis 2019;6:ofz053.

14 Chen X, Ding S, Lei C, et al. Метагеномно следващо поколение секвениране на кръв и бронхоалвеоларен лаваж при пневмония. Can J Infect Dis Med Microbiol 2020; 2020: 6839103.

15 Long Y, Zhang Y, Gong Y и др. Диагностика на сепсис с безклетъчна ДНК чрез технология за секвениране от следващо поколение при пациенти в интензивно отделение. Arch Med Res 2016; 47: 365–71.

For more information:1950477648nn@gmail.com