综述
呼吸道微生态及其与呼吸道疾病关系的研究进展
中华实用儿科临床杂志, 2022,37(3) : 231-233. DOI: 10.3760/cma.j.cn101070-20200815-01347
摘要

随着不依赖体外培养的微生物检测技术和下呼吸道标本采集技术的发展,人们对呼吸道微生态有了越来越多的了解。呼吸道菌群多种多样,各部位之间存在高度同源性,但不同部位的优势菌群则又有所不同。作为与外界相通的器官,呼吸道微生态受多种因素的影响,如环境、抗生素、喂养方式、分娩方式等。另外,有大量研究已经发现呼吸道微生态与各种呼吸道疾病密切相关,呼吸道菌群与宿主之间的相互作用可以影响多种呼吸道疾病的发生和发展,如呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺囊性纤维化等。现主要阐述呼吸道微生态的组成、影响因素及其与疾病的关系,为临床医师对呼吸道疾病的诊治及药物开发等提供新思路。

引用本文: 汪亚南, 曹玲. 呼吸道微生态及其与呼吸道疾病关系的研究进展 [J] . 中华实用儿科临床杂志, 2022, 37(3) : 231-233. DOI: 10.3760/cma.j.cn101070-20200815-01347.
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呼吸系统是人类重要的生命支撑系统,包括呼吸道和肺,正常人体呼吸道由上、下两部分组成。作为与外界相通的开放性管道,在出生数小时后,呼吸道即可有正常菌群定植[1]。呼吸道微生物的存在与人们的健康息息相关,另外,许多研究表明,呼吸道微生态的变化与多种疾病相关,如呼吸道感染、哮喘、肺囊性纤维化、慢性阻塞性肺疾病等,在健康和疾病状态下,不同部位呼吸道微生物的种类及数量也存在差异。基于此,现将对呼吸道微生态的组成、影响因素及其与疾病的关系进行详细的阐述,为临床医师增加对呼吸道微生态的了解及对呼吸道疾病的诊断、治疗及药物开发等提供一定的理论依据。

1 健康人群呼吸道微生态分布
1.1 上呼吸道菌群分布

上呼吸道由鼻、咽、喉组成。鼻腔是呼吸道与外界相通的开端,也是皮肤与黏膜的延续部分,因此鼻前庭的微生物群与皮肤微生物群类似,主要为葡萄球菌属、棒状杆菌属和丙酸杆菌属等亲脂性菌群,鼻腔菌群以莫拉菌属、变形杆菌属、葡萄球菌属、链球菌属及棒状杆菌属占优势。此外,还包括狡诈球菌属和其他几种细菌[2,3,4]。咽部包括鼻咽、口咽和喉咽,鼻咽部与前鼻部菌群有重叠,但较前鼻部更多样,除上述菌种之外,还存在大量的嗜血杆菌属等[5,6]。口咽部菌群与鼻咽相似,但种类更多,以链球菌属、奈瑟菌属、罗斯菌属和厌氧菌,包括韦荣球菌属、普氏菌属和纤毛菌属为特征[6,7,8]

1.2 下呼吸道菌群分布

下呼吸道由气管、主支气管及肺内各级支气管组成。传统观念上认为只有上呼吸道有微生物定植,而下呼吸道是无菌的,但是随着不依赖体外培养的微生物检测技术和下呼吸道标本采集技术的发展,在健康个体的下呼吸道也被发现存在微生物的定植[9]。有研究表明,下呼吸道菌群与上呼吸道具有高度同源性,仅在数量上存在较大差异,下呼吸道菌群主要来源于口咽,而鼻咽部对下呼吸道的菌群影响则相对较小,其主要包括莫拉菌属、嗜血杆菌属、葡萄球菌属、链球菌属、韦荣球菌属、普氏菌属等,但下呼吸道缺乏棒状菌属和狡诈菌属[10,11]

2 呼吸道微生态的影响因素

呼吸道微生态的建立受多种因素的影响。邹杨等[12]建立了PM2.5污染的Wistar大鼠模型,将收集处理后的PM2.5样本对大鼠进行连续染毒,采取其气管灌洗液和支气管肺泡灌洗液进行16S rDNA测序分析,结果表明,暴露于PM2.5的大鼠上下呼吸道菌群结构发生明显改变,经PM2.5暴露后呼吸道中寄居的主要正常菌群厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门的总数较正常对照组均明显降低。陈玲等[13]利用香烟烟雾对对照组小鼠进行染毒,同时将不同浓度的香烟烟雾溶液置入体外实验的小鼠肺泡灌洗液,采用HE染色观察小鼠肺组织病理结构,16S rRNA测序法对小鼠下呼吸道菌群进行分析,结果显示,染毒组小鼠肺组织发生明显炎症反应,下呼吸道菌群多样性较对照组增加,提示香烟烟雾在一定程度上增加了小鼠下呼吸道菌群的多样性。

此外,多项研究发现,抗生素应用、喂养方式、分娩方式、饮食结构等也可以影响宿主呼吸道微生物的定植,从而形成不同的呼吸道菌群分布[14]。Bosch等[14]在112名婴儿的前瞻性随访队列研究中,利用16S rRNA测序法纵向研究婴儿鼻咽分泌物,来研究环境因素对呼吸道微生物群的影响,如分娩方式、喂养方式等,结果显示,自然分娩和/或母乳喂养与早期或长期存在的棒状杆菌属、Dolosigranulum和后期富集的莫拉菌有关,而剖宫产和/或配方奶粉喂养的婴儿中,可从出生开始即观察到大量的孪生球菌属和链球菌属,在4~11月龄的婴儿中,存在丰富的奈瑟菌属和兼性厌氧菌。

3 呼吸道微生态与疾病的关系

目前,呼吸系统疾病仍然是引起全球公共健康问题的常见病、多发病,大量研究已经发现呼吸道微生态与各种呼吸道疾病密切相关,呼吸道菌群与宿主之间的相互作用可以影响多种呼吸道疾病的发生和发展,如呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化等。

3.1 呼吸道微生态与呼吸道感染

温智新等[15]通过对240例患儿鼻咽及口咽部菌群的研究,发现甲型流感病毒感染组患儿的鼻咽及口咽部优势菌群较健康组明显减少,另外还出现了一些健康组不存在的菌属,如叶杆菌属。在该研究中,通过用高通量测序技术,对采集的所有鼻咽部及口咽部拭子行16S rDNA基因测序分析,比较2组儿童间的菌群多样性及在门、属水平上菌群结构的差异,结果显示病例组鼻咽部及口咽部的菌群多样性均高于对照组,在门水平上,2组儿童鼻咽部及口咽部的第一优势菌门均为厚壁菌门,病例组鼻咽部的变形菌门相对丰度显著高于健康组,在鼻咽部菌属水平上,病例组中正常优势菌莫拉菌属、棒状菌属、狡诈菌属、普氏菌等的相对丰度显著减少,而链球菌属、嗜血杆菌属、盐单胞菌属、不动杆菌属、罗尔斯通菌属等的相对丰度显著增加,叶杆菌属仅见于病例组,在口咽部菌属水平上,病例组菌群相对减少的有奈瑟菌属、乳杆菌属等,而葡萄球菌属、奇异菌属、放线菌属等的相对丰度显著增加。另外,Vissing等[16]利用软吸管对411名婴儿出生4周内进行咽部分泌物抽吸,样品在2 h内被运送至微生物学实验室,并使用标准培养技术对肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、卡他杆菌和金黄色葡萄球菌进行细菌培养,定期追踪这些婴儿的后期生长发育过程中的呼吸道症状,结果表明,早期肺炎链球菌、流感嗜血杆菌或卡他杆菌在生命前4周的气道中定植与婴儿期毛细支气管炎和肺炎的风险增加有关。

3.2 呼吸道微生态与哮喘

Depner等[17]在有关儿童哮喘与微生物的研究中表明,鼻腔微生物群的改变与患儿哮喘的发生相关。在本研究中,通过利用16S rRNA测序法分析了来自农场和非农场学龄期儿童327例咽喉部和68例鼻部样本的微生物区系,结果表明,鼻微生物区系的多样性随哮喘状况而变化,相反,咽喉微生物群的多样性并不随哮喘状态而变化,与健康儿童相比,哮喘患儿鼻腔微生物群的多样性较低,莫拉菌属的多样性和数量均较健康儿童低。此外,Mendez等[9]的研究也显示哮喘患者呼吸道微生态与健康人群存在明显的差异,将哮喘个体的肺微生态与健康对照进行比较,发现变形菌门的水平增加,但拟杆菌门的水平降低。

3.3 呼吸道微生态与肺纤维化

多项研究表明,肺部细菌感染与肺纤维化有关。Molyneaux等[18]通过支气管镜检查收集样本,利用16S rRNA基因实时荧光定量PCR和焦磷酸测序,对比急性加重的特发性肺纤维化和稳定的肺纤维化患者的肺泡灌洗液标本后发现,在急性加重患者中,弯曲杆菌属和嗜麦芽窄食单胞菌属增多,而稳定患者中韦荣球菌属则较多。另外,O′Dwyer等[19]利用小鼠肺纤维化模型的研究中表明,肺部微生态的改变与小鼠局部宿主炎症相关,可促进特发性肺纤维化的病情进展,以上研究均说明呼吸道菌群的改变与肺纤维化的发展密切相关。

综上所述,呼吸道存在着多种不同的微生物菌群,受环境、抗生素应用、喂养方式、分娩方式等因素的影响,每个个体又存在其独特的呼吸道微生物菌群分布方式,随着二代测序等研究方法的发展,人们对于呼吸道微生态及其与各种疾病关系的了解越来越全面。呼吸道菌群的变化作为呼吸道疾病的一个重要因素,仍具有较高的研究价值,在未来,可进一步就微生物对呼吸道疾病的作用机制进行研究,从而为疾病的预防和治疗带来新的思路和方法。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献
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