mNGS揭示尘肺伴感染患者肺部微生物组

mNGS揭示尘肺伴感染患者肺部微生物组

 

导读

 

近日，四川大学华西第四医院呼吸内科与迪飞医学合作，在 Frontiers in Cellular and Infection Microbiology（ IF=6.073 ） 发表了一篇 尘肺病相关回顾性研究 。

文章对120例疑似尘肺病合并肺部感染患者进行筛选，最终纳入44名符合条件的患者，采集相应BALF样本进行宏基因组二代测序（mNGS），全面揭示了尘肺伴感染患者（P组）肺部微生物组，并比较了P组和非尘肺伴感染患者（非P组）肺部微生物组差异，探索潜在的生物标志物。

 

 

 

/ 研究背景 /

 

尘肺是一种在世界范围内普遍存在的慢性进行性疾病， 2017年全球报告的新病例超过6万例。近年来随着行业的发展和优化，尘肺病人群的发病率略有降低，然而死亡率仍居高不下，对全球公共健康造成了严重威胁。

尘肺患者通常存在呼吸道粘膜损伤，而这种症状很可能会伴随下呼吸道感染。许多晚期尘肺患者因肺部感染导致呼吸衰竭而死亡，整体预后不佳。因此，对于尘肺病等肺损伤的患者，早期诊断肺部感染至关重要。然而，尘肺病患者往往伴有高合并感染率，这可能使得诊断和治疗复杂化。目前，还没有对尘肺伴肺部感染患者微生物组的全面研究。在这项研究中，mNGS在准确诊断的同时，分析了尘肺病人群的肺部微生物特征， 一定程度上填补 了这一研究空白。

研究亮点

1. mNGS技术的应用全面揭示了尘肺伴感染患者的肺部微生物组；

2. 探索了尘肺伴感染患者与非尘肺伴感染患者肺部微生物组差异，挖掘了尘肺伴感染患者诊断和预后潜在的生物标志物。

入组患者

 

 

 

图1 研究入排流程图

 

/ 研究结果 /

1. mNGS揭示尘肺病患者的肺部微生物图谱

尘肺病BALF样本中共检测到521种细菌、78种真菌和17种病毒，其中细菌检出频率较高的物种分别为肺炎链球菌、嗜麦芽假单胞菌和粘滑罗氏菌；真菌检出排名前三的分别为黄曲霉、耶氏肺孢子菌和裂褶菌；另疱疹病毒在尘肺病患者中的检出率较高（图2）。

 

 

 

图2 尘肺病患者肺微生物组(BALF)

2. 尘肺伴感染和非尘肺伴感染组 差异微生物群分析

P组和非P组中哥伦比亚分枝杆菌和具核梭杆菌丰度存在显著性差异（图3A），前者主要在尘肺病患者中检测，后者主要在非尘肺病患者中检测。另LEfSe分析同步显示哥伦比亚分枝杆菌、具核梭杆菌和二氧化碳噬纤维菌属在两组间差异显著（图3B）。

 

 

 

 

图3 P组与非P组间物种差异分析

3. 哥伦比亚分枝杆菌与尘肺病患者 工作年限 呈正相关

Sperman相关分析显示：普雷沃菌等口腔细菌与患者年龄、尘肺病年限和淋巴细胞计数明显负相关，可能意味着这些微生物的丰度随尘肺病进展而降低。哥伦比亚分枝杆菌与尘肺病相关的工作年限呈正相关，说明哥伦比亚分枝杆菌感染可能随着尘肺病的进展而增加（图4）。

 

 

 

图4 临床与微生物相关性分析

4. mNGS检测尘肺合并肺部感染患者 真菌及病毒病原谱

相比于16S仅能鉴定样本中的细菌，mNGS可以对样本中的真菌和病毒同步进行分析。如图5所示，我们监测到P组中马拉色菌属和肺孢子菌属检出率更高，疱疹病毒在大多数样本中被检测到，同时P组中病毒的检出率更高。

 

 

 

图5 P组和非P组病毒和真菌分析

 

/ 研究结论 /

 

本研究探讨了尘肺病伴肺部感染和非尘肺病伴肺部感染患者的肺部微生物差异。研究结果证实，哥伦比亚分枝杆菌与尘肺病相关的工作年限正相关，初步表明尘肺病与微生物存在关联。此外，研究发现这些差异的微生物物种可作为尘肺病的潜在生物标志物，为研究尘肺病发病机制提供了基础数据。

 

该研究使用了迪飞医学mNGS检测技术。

参考文献：

Yuan X, Xie L, Shi Z and Zhou M (2023) Application of mNGS in the study of pulmonary microbiome in pneumoconiosis complicated with pulmonary infection patients and exploration of potential biomarkers. Front. Cell. Infect. Microbiol. 13:1200157. doi: 10.3389/fcimb.2023.1200157