呼吸道正常及病理狀態(tài)下的微生態(tài)ppt演示課件

.,1,呼吸道正常及病理狀態(tài)時(shí)的微生態(tài),2016-11-06,.,2,.,3,.,4,McCoy KD, et al. Clin Immunol, 2015;159(2):170-176,微生物定植動力學(xué),腸道微生物群多樣性（diversity）隨年齡而增加，并受重要的生活事件（如分娩方式、抗生素應(yīng)用、固食引入）及個(gè)體健康狀態(tài)有關(guān),生命早期微生物多樣性的減弱與發(fā)生疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),專性厭氧菌兼性厭氧菌,擬桿菌屬、普氏菌屬、梭菌屬、腸球菌、瘤胃球菌屬、乳桿菌屬、Blautia,.,5,McCoy KD, et al. Clin Immunol, 2015;159(2):170-176,機(jī)體免疫系統(tǒng)受微生態(tài)、外源性物質(zhì)及飲食三者影響,微生態(tài)、外源性物質(zhì)（如抗生素）與飲食間彼此也有較強(qiáng)的相互影響,.,6,呼吸道感染性疾病發(fā)生依賴于三要素,Pettigrew MM, et al. BMC Infect Dis, 2016;16:317,.,7,與外界相通的表面或部位都有正常菌群。包括：皮膚、黏膜、胃腸道、呼吸道、眼和耳的外部、與空氣接觸或空氣進(jìn)入的生殖器官等。,機(jī)體內(nèi)正常菌群存在的部位,.,8,人體不同部位常見正常菌群分布,.,9,1g,1000g(78.67%),20g,200g,20g,10g,20g,人體正常菌群種類達(dá)1000余種 數(shù)量達(dá)100萬億個(gè)（人體體細(xì)胞只 有10萬億個(gè)） 重量約1271克， 體積相當(dāng)于一個(gè)肝臟 99.9%是以雙歧桿菌和類桿菌為主 的專性厭氧菌 0.1%是以腸桿菌科細(xì)菌為主的兼性厭氧菌,人體各部位的微生態(tài)系,.,10,機(jī)體內(nèi)無正常菌群的器官： 心臟、肝臟、腦、肌肉和生殖器官機(jī)體內(nèi)無正常菌群的組織和其他部位： 血液、腦脊液、受檢測的精液 在腎臟中的尿,機(jī)體內(nèi)無正常菌群的部位,.,11,妊娠期代謝狀態(tài)：胰島素抵抗感染,嬰兒期感染免疫發(fā)育腦發(fā)育過敏-特應(yīng)質(zhì),兒童早期感染過敏-特應(yīng)質(zhì)自身免疫,青春期-成人期感染代謝狀態(tài)：肥胖-糖尿病過敏-特應(yīng)質(zhì)IBD自身免疫,與兒科相關(guān)的微生物組的生理及病理作用,微生物組在哺乳動物生理發(fā)育中具有越來越復(fù)雜的作用，包括腸道、免疫、血液、代謝-內(nèi)分泌及神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，盡管作用的細(xì)節(jié)還未完全明了。,Nelson Textbook of Pediatrics, 20th ed. 2016;1238,.,12,.,13,既有文獻(xiàn)對（下）呼吸道的微生態(tài)描述甚簡,.,14,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,Leopoldo N. Segal, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, No 1, pp 108116, Jan 2014,.,15,新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)老教條：健康肺是無菌的嗎？,肺不是無菌的,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,.,16,肺有菌：證據(jù)及機(jī)制,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,Leopoldo N. Segal, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, No 1, pp 108116, Jan 2014,.,17,16S核糖體RNA高變區(qū),位于體內(nèi)的“微生物群落”是由功能上和代謝上相互影響的微生物組成?？梢酝ㄟ^對保守基因（例如16S核糖體RNA基因的高變區(qū)）的區(qū)域進(jìn)行測序來完成微生物組的表征。右圖為16S核糖體RNA高變區(qū)。在16S rRNA基因的九個(gè)高變區(qū)（V1-V9）中，V1-V3和V3-V5區(qū)域通常用于表征細(xì)菌多樣性，但這兩個(gè)區(qū)域偶爾會給出不一致和不同的特征。,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,.,18,人健康狀態(tài)下呼吸道微生物組特點(diǎn),賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系Charlson等人運(yùn)用Q-PCR、DNA條形碼和測序技術(shù)第一次系統(tǒng)闡述了整個(gè)呼吸道垂直層面上（上、下呼吸道）微生態(tài)的分布特點(diǎn)及其多樣性。,發(fā)現(xiàn)人類的上、下呼吸道菌 群多樣性基本是一致的，并不存在特異性微生物。上、下呼 吸道菌群的差異性只體現(xiàn)在微生物的生物量上，上呼吸道菌群 數(shù)量要比下呼吸道多，而不是體現(xiàn)在生物多樣性，也就是說上、 下呼吸道并不存在特異性微生物。,于文凱等。重慶醫(yī)學(xué)2014年10月第43卷28期. 3802-04。,.,19,人肺組織微生物組研究中細(xì)菌門和屬的分類,Dickson RP, et al. Expert Rev Respir Med, 2013;7(3):245-257,界門綱目科屬種,.,20,Blainey等研究證實(shí)：健康人呼吸道內(nèi)主要定植著大菌門，厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門和梭桿菌門?？梢姾癖诰T是呼吸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群。 Charlson等的研究也可以看出：擬桿菌門的普雷沃氏菌科和厚壁菌門的鏈球菌科是呼吸道中的優(yōu)勢菌科。,于文凱等。重慶醫(yī)學(xué)2014年10月第43卷28期. 3802-04。,健康人群呼吸道定植的主要菌群,.,21,鼻部標(biāo)本由放線菌（特別是棒狀桿菌屬）和厚壁菌屬（特別是葡萄球菌屬）高度顯著地表征。,不同氣道水平：常見細(xì)菌門和屬的百分比分布,在口咽部（OP）最常見細(xì)菌是擬桿菌屬（特別是普雷沃氏菌屬），并且LUL樣品含有更多的嗜血桿菌屬。,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,.,22,門診患兒咽拭子標(biāo)本的菌群分布（%）,健康兒童的咽拭子標(biāo)本菌群分布（%）,健康兒童與上呼吸道門診患兒咽部菌群等比較,住院患兒痰標(biāo)本的菌群分布（%）,草鏈：三組兒童呼吸道均存在，培養(yǎng)生長率約70%，說明其維持正常微生物的平衡SP、SA：咽部正常寄居菌，攜帶率10-18.6%；SA7.9-10%。下呼吸道致病菌嗜血桿菌屬：北京3-6歲健康兒童冬季咽部檢出率98.8%，重慶86.7%MC：人呼吸道寄居菌，檢出率36.7-77.5%。下呼吸道致病菌，檢出率7.8%G-桿菌：呼吸道主要致病菌，上、下呼吸道標(biāo)本檢出率均顯高于健康兒，彼此間無顯著性差異真菌：健康兒童未檢出，是致醫(yī)院感染的條件致病菌，在下氣道痰培檢出率高于上氣道咽拭子培養(yǎng)率,劉嵐,等.中國微生態(tài)學(xué)雜志, 2007;19(1):22-26,.,23,.,24,呼吸道微生物群定植時(shí)間,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,懷疑,.,25,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,呼吸道微生物群：或在1歲時(shí)已建立,.,26,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,27,1、分娩方式,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,在美國出生的嬰兒中，約三分之一是通過剖腹產(chǎn)。在巴西和中國城市，剖宮產(chǎn)率接近50，即使在發(fā)展中國家，如厄瓜多爾和伊朗，也超過40。剖宮產(chǎn)的嬰兒不經(jīng)過陰道分娩，沒有涂覆陰道微生物群。因此，剖宮產(chǎn)和陰道分娩的嬰兒在所有部位，包括皮膚、口腔和腸道的初始微生物群在出生后立即不同。,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,28,2、喂養(yǎng)方式,一個(gè)精心設(shè)計(jì)的研究比較純母乳喂養(yǎng)和獨(dú)家配方喂養(yǎng)嬰兒，在6周齡的鼻咽部微生物群中可檢測到變化。,母乳,從人類母乳中分離出超過200種細(xì)菌，包括有益的雙歧桿菌和乳桿菌種。,母乳能夠?qū)⒗硐氲亩ㄖ簿鋸哪赣H傳遞給嬰兒。,能夠提供低聚糖以促進(jìn)健康微生物群的發(fā)育。,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,29,3、生活環(huán)境,兩地區(qū)兒童咽后壁菌群分布有所不同。重污染區(qū)檢出的細(xì)菌種類數(shù)為24，高于輕污染區(qū)(17種)，并有非正常菌群，如肺炎克雷伯桿蔚、液化沙雷氏菌、嗜麥芽假單胞菌。經(jīng)兩年研究表明，甲型鏈球菌作為口咽部正常菌群，重污染區(qū)低于輕污染區(qū)，而致病菌卻高于輕污染區(qū)大氣污染可使兒童咽部正常菌群失衡，使呼吸系統(tǒng)疾病易感性增強(qiáng)。,肖純凌等. 中國公共衛(wèi)生2002年第18卷第12期. 1001，0580(2002)121457 03,重污染區(qū)和輕污染區(qū)兒童口咽部檢出菌群比較,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,30,說明在大氣污染物的作用下，兒童上呼吸道菌群平衡發(fā)生改變，導(dǎo)致條件致病菌增多，進(jìn)而易引起呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生。,肖純凌等. 中國公共衛(wèi)生2002年第18卷第12期. 1001，0580(2002)121457 03,重污染區(qū)和輕污染區(qū)兒童口咽部菌群分布（單位：CFU/ml，G s）,輕、重污染區(qū)兒童口咽部條件致病菌檢出率比較,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,31,哮喘的風(fēng)險(xiǎn)隨著PARSIFAL研究中可檢測條帶數(shù)量（細(xì)菌）的增加和GABRIELA研究中真菌類群的數(shù)量的增加而顯著降低,環(huán)境微生物暴露與哮喘間的可能關(guān)系,預(yù)防過敏-與農(nóng)業(yè)和人類生活方式密切相關(guān)兒童的致敏危險(xiǎn)因素（PARSIFAL）,多學(xué)科研究，以確定歐洲共同體的哮喘的遺傳和環(huán)境原因高級研究（GABRIELA）,Markus J. Ege, et al. N Engl J Med 2011;364:701-9.,.,32,4、抗生素使用,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,33,疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)表明，兒童在2歲前平均每天接受超過一個(gè)療程的抗生素。根據(jù)美國2010年的流行率數(shù)據(jù)推斷，平均每個(gè)兒童在2歲時(shí)接受3個(gè)療程，10歲時(shí)11個(gè)療程，以及20歲時(shí)17個(gè)療程的抗生素治療。,按年齡累積門診抗生素使用,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,.,34,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,新生兒使用抗生素的影響,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,35,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,這些動態(tài)變化可能與肺部健康和疾病發(fā)病機(jī)制有關(guān),抗生素使用對肺微生物組的影響,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,36,5、腸-肺軸,胃腸道微生物組通過粘膜免疫應(yīng)答的免疫調(diào)節(jié)和細(xì)菌產(chǎn)生的過多的小代謝物分子來影響解剖上遠(yuǎn)離腸道的疾病。,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,37,腸道微生態(tài)影響呼吸道微生態(tài)的研究證據(jù),Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,在小鼠中，胃腸道微生物群的破壞導(dǎo)致異常的呼吸道過敏反應(yīng),嬰兒腸道微生物群多樣性的減少與過敏性鼻炎和外周血嗜酸粒細(xì)胞增多的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān),在其它鼠類模型中，各種乳桿菌菌株的口服攝取和細(xì)菌產(chǎn)物的攝取調(diào)節(jié)了過敏性肺部炎癥,有證據(jù)表明，攜帶幽門螺桿菌的兒童發(fā)生兒童期哮喘的可能性比不攜帶者低40-60,.,38,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,以上研究證實(shí)腸道微生物組-粘膜間的相互作用和肺之間存在串?dāng)_,因此，腸和肺的粘膜既具有單個(gè)系統(tǒng)范圍器官的功能，也可以共享免疫監(jiān)視和形成宿主反應(yīng)的生理功能。,可能機(jī)制,影響呼吸道微生物組定植的因素,.,39,腸-肺軸的概念圖,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,.,40,在LPS暴露后24小時(shí)，盲腸中DNA的總16S/ng顯著增加（P0.001）。,在一項(xiàng)探究急性肺炎癥是否會干擾腸和血液微生物群的研究中，將小鼠暴露于LPS或PBS滴注（直接進(jìn)入肺）。使用454 pyrotag測序和定量聚合酶鏈反應(yīng)（qPCR）在滴注后4至168小時(shí)測定支氣管肺泡灌洗液，血液和盲腸的細(xì)菌生物群。,既然有腸-肺軸，有可能存在“肺-腸軸”嗎？,急性肺損傷可導(dǎo)致盲腸中細(xì)菌負(fù)荷的急劇增加,Sze MA, et al. (2014). PLoS ONE 9(10): e111228.,.,41,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,這些重要機(jī)制的喪失可能導(dǎo)致細(xì)菌侵入和慢性炎癥過程,眾所周知，腸道微生物群在粘膜免疫系統(tǒng)形成中的作用,微生物群在免疫系統(tǒng)形成中的作用,.,42,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,呼吸道微生物群與宿主免疫應(yīng)答間的雙向作用,.,43,肺微生物組與宿主免疫應(yīng)答間相互作用的概念模型 雙向作用,Leopoldo N. Segal, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, No 1, pp 108116, Jan 2014,.,44,mycobiome通過病原體相關(guān)分子模式（PAMP）和模式識別受體（PRR）之間的識別和補(bǔ)體系統(tǒng)和免疫細(xì)胞成熟的刺激來形成免疫應(yīng)答。,真菌（mycobiome）和免疫系統(tǒng)之間的相互作用,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,.,45,志愿者HRV16感染后，咽拭子顯示急性期副流感嗜血桿菌、微黃奈瑟氏菌相對豐度顯著升高，伴有SA豐度輕度升高：這種上氣道微生物群的變化，可以解釋HRV感染后易患細(xì)菌性中耳炎、鼻竇炎和肺炎,Hofstra JJ, et al. BMC Infect Dis, 2015;15:336,.,46,影響早期呼吸道定植的因素,早期呼吸道定植對未來健康的影響,影響新生兒呼吸道微生物組成的因素 和對未來健康的可能影響,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,.,47,.,48,Robert P. Dickson, et al. Expert Rev Respir Med. 2013 June ; 7(3): 245257.,肺微生物組與呼吸道疾病的關(guān)系愈益受關(guān)注,.,49,Yvonne J.Huang, et al. J Allergy Clin Immunol 2015; 135：25-30.,哮喘：多重因素共同作用的結(jié)果,.,50,哮喘時(shí)，微生物組-免疫的相互作用,Adamin AJ, et al. YJBM, 2016;89:309-324,肺擬桿菌屬,脆弱擬桿菌,線蟲,鼠鏈球菌,曼氏血吸蟲,變形菌門，尤HI,分節(jié)絲狀菌,糞腸球菌,約氏乳桿菌 HP,克氏錐蟲曼氏血吸蟲巴西副球孢子菌,.,51,Adamin AJ, et al. YJBM, 2016;89:309-324,說法：哮喘時(shí)，環(huán)境-微生物組-免疫軸,.,52,哥本哈根兒童哮喘預(yù)期研究（COPSAC）是一項(xiàng)正在進(jìn)行的臨床，前瞻性，縱向出生隊(duì)列研究，對出生于現(xiàn)有或既往哮喘的母親的411名嬰兒進(jìn)行了研究。在1和12月齡的無癥狀嬰兒中研究氣道細(xì)菌。在1個(gè)月訪問期間收集了有效的321個(gè)下咽樣品。,在1個(gè)月齡的無癥狀新生兒中，肺炎鏈球菌，流感嗜血桿菌，卡他莫拉菌或一種以上這些生物體定植于氣道與首次喘息發(fā)作、持續(xù)喘息、喘息急性嚴(yán)重惡化、喘息住院、增加的血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)和總IgE、以及最終增加氣道阻力的可逆性和5歲以上哮喘的發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)增加兩倍至四倍有關(guān)。,氣道微生物與哮喘：前瞻性研究,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,.,53,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,共321例。其中有66（21）被肺炎鏈球菌，卡他莫拉菌或流感嗜血桿菌或一種以上定植。在17名嬰兒中發(fā)現(xiàn)多種物種；15名有兩種，2名有三種。金黃色葡萄球菌中有73種不同的fag基因型；在14的金黃色葡萄球菌培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)最常見的模式。在1歲時(shí)，肺炎鏈球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血桿菌或其組合的流行率為71，金黃色葡萄球菌的流行率為13。,1月齡兒氣道微生物定植比例,.,54,對于肺炎鏈球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血桿菌或其組合定植的新生兒，其發(fā)生喘息的風(fēng)險(xiǎn)增加，但是在那些用金黃色葡萄球菌定植的新生兒中沒有增加。針對基線特征調(diào)整的危害比率在主要終點(diǎn)沒有引起任何實(shí)質(zhì)性變化。,*：針對以下可能的混雜因素調(diào)整危險(xiǎn)比率：性別，出生時(shí)的胎齡，孕期第三個(gè)月的孕婦吸煙，孕期第三個(gè)月使用抗生素，母乳喂養(yǎng)，肺功能，支氣管反應(yīng)，大齡兒童是否呆在家里。,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,.,55,在Kaplan-Meier分析的事后評估中，與肺炎支原體，卡他莫拉菌，流感嗜血桿菌或這些物種的組合相關(guān)的喘息風(fēng)險(xiǎn)的變化在2歲以前增加然后穩(wěn)定下來。,2歲以下兒童持續(xù)喘息的風(fēng)險(xiǎn)比為3.15（95CI，1.68-5.90），2至5歲兒童為1.46（95CI，0.59-3.64）這些風(fēng)險(xiǎn)比沒有顯著差異（P = 0.17，Wald檢驗(yàn)的平等）。對于第一次喘息發(fā)作，喘息的急性嚴(yán)重惡化和喘息住院，獲得了類似的結(jié)論。,與肺炎鏈球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血桿菌或這些生物體組合的早期定植的新生兒在5歲以內(nèi)首次喘息發(fā)作（圖A），持續(xù)性喘息（圖B）和住院治療（C）的累積風(fēng)險(xiǎn),Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,.,56,*：給出相對差異，除了2激動劑吸入后的特異性氣道阻力的可逆性給出了絕對差異外。估計(jì)的相對差異計(jì)算為定植和未定植組的幾何平均值的比率。 ：213例嬰兒中，39例定植，174例未定植。 ：213名嬰兒中，39名定植，174名未定植。 ：239名嬰兒中，47名定植，192名未定植。 ：248名嬰兒，49名定植，199名未定植。,2激動劑治療后的氣道阻力的可逆性在新生兒期定植的兒童中為23，在未定植的兒童中為18，差異為5個(gè)百分點(diǎn)（95CI，0-10）。,支氣管氣道阻力在這些組的兒童之間沒有顯著差異。,血液嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)的百分比變化在定植兒童中隨年齡增加而顯著（P=0.02）。,在定植兒童中，4歲時(shí)總IgE顯著增加47（95CI，1-115）（P=0.05），但是4歲時(shí)的特異性IgE沒有受到定植明顯影響（優(yōu)勢比， 1.28；95CI，0.65-2.54；P=0.48）。,5歲時(shí)哮喘總發(fā)病率為14;定植兒童中流行率為33，未定植兒童中為10（優(yōu)勢比為4.57；95CI，2.18-9.57）。與定植相關(guān)的哮喘的群體歸因風(fēng)險(xiǎn)為4.6（95CI，1.9-7.3）。,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,.,57,顏色：代表不同的細(xì)菌家族。 ：與以前與臨床疾病相關(guān)或具有顯著功能特征的成員物種的分類群。Unclassif：未分類。,系統(tǒng)進(jìn)化樹：基于與ICS哮喘患者更嚴(yán)重的支氣管高反應(yīng)性（p 0.01; q 0.015）高度有關(guān)的約100個(gè)細(xì)菌類群的代表性的16S rRNA基因序列。,Yvonne J Huang and Susan V Lynch. Expert Rev Respir Med . 2011 December ; 5(6): 809821.,獨(dú)立研究證實(shí)，細(xì)菌多樣性及微生物群社區(qū)組成均與BHR高度相關(guān)。如左示，近100個(gè)細(xì)菌種系與更高的BHR高度相關(guān)，包括變形桿菌門中的草酸桿菌科、假單胞菌科、鞘脂單胞菌科、叢毛單胞菌科。這些家族中許多代表性菌株具有潛在致病性及化學(xué)功能，參與哮喘的病理生理過程,.,58,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,COPD、哮喘患病和正常支氣管中的細(xì)菌門和屬的分布,與對照相比，COPD和哮喘組中變形桿菌門的成員發(fā)生的頻率更高。相比之下，與患病受試者相比，擬桿菌門成員在對照中更常見。嗜血桿菌屬的成員與COPD和哮喘的存在最相關(guān)。,a）分布于哮喘和COPD患者和正常受試者的LUL的護(hù)套支氣管鏡刷中的分布門，細(xì)分為七個(gè)最常見屬。,.,59,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,變形桿菌門在哮喘兒童中比對照組更頻繁，而擬桿菌門在對照中比在哮喘中更常見。在屬的水平上，哮喘受試者的特征是過量的嗜血桿菌屬和葡萄球菌屬，而普雷沃氏菌屬在對照中更常見。,b）在患有困難哮喘和對照的兒童中從支氣管肺泡灌洗（BAL）中分布門。,COPD、哮喘患病和正常支氣管中的細(xì)菌門和屬的分布,.,60,健康與哮喘兒童下呼吸道微生物群有顯著差異：健康兒童較同齡哮喘兒童大氣道中存在更多的擬桿菌門、尤其是普氏菌（為厭氧菌）嬰兒肺微生物群如同腸道菌群，更替迅速，當(dāng)肺微生物群細(xì)菌負(fù)荷增大時(shí)， 變形菌為擬桿菌取代，誘導(dǎo)性Treg產(chǎn)生增加基于培養(yǎng)的研究顯示：HI、MC、SP等定植于新生兒支氣管樹可增加兒童期哮喘風(fēng)險(xiǎn)，這些病原體與哮喘急性發(fā)作也密切相關(guān)；MP感染是兒童哮喘急性發(fā)作的主要誘發(fā)因素不依賴于培養(yǎng)的檢查提示：哮喘兒童更易有高滴度的的變形菌門、如HI，而變形菌門（如HI、假單胞菌）可加重哮喘嚴(yán)重程度；以及厚壁菌門、如葡萄球菌屬、鏈球菌屬,哮喘與氣道微生態(tài)：小結(jié),.,61,比較兒童誘導(dǎo)痰和鼻咽/口咽（NP/OP）樣本中的微生物群分布，并確定與CAP嚴(yán)重程度相關(guān)的微生物群。使用16S核糖體RNA測序和幾種測量包括主成分分析（PCA）的微生物群譜，以描述383名兒童，6個(gè)月至18歲，住院CAP的呼吸道微生物群。使用Logestic回歸檢查了誘導(dǎo)痰和NP/OP微生物群譜和CAP嚴(yán)重性（住院時(shí)間和重癥監(jiān)護(hù)病房入院）之間的關(guān)聯(lián)。,一項(xiàng)關(guān)于痰微生物群與兒童社區(qū)獲得性肺炎嚴(yán)重程度的關(guān)系的研究：,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社區(qū)獲得性肺炎與氣道微生態(tài),.,62,每組中的列中的數(shù)字表示在該年齡組中具有該特征的兒童的百分比。粗體表示0.05的顯著P值a,，4名受試者的缺失數(shù)據(jù)b，在登記前收到至少一個(gè)或多個(gè)劑量，缺失4名受試者的數(shù)據(jù),Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社區(qū)獲得性肺炎與氣道微生態(tài),.,63,根據(jù)年齡組，6個(gè)月-5歲（n=263）或5-18歲（n=120），兒童給定優(yōu)勢細(xì)菌分類群的比例,對于大多數(shù)5-18歲的兒童，單個(gè)痰樣品中的鏈球菌，普雷沃氏菌或巴斯德氏菌是優(yōu)勢分類群。,鏈球菌，莫拉氏菌或流感嗜血桿菌是大多數(shù)6個(gè)月-5歲的大多數(shù)兒童的個(gè)體痰樣品中的主要分類群，以及大多數(shù)任何年齡的兒童的個(gè)體NP/OP樣品。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社區(qū)獲得性肺炎與氣道微生態(tài),.,64,圖a. 在6個(gè)月至5歲的兒童中，痰樣品中7個(gè)分類群的相對豐度較高，并且在NP/OP樣品中11個(gè)分類群的相對豐度較高。,CAP: 痰和鼻咽/口咽（NP/OP）樣品中6個(gè)月至5歲（a）和5至18歲（b）的樣品豐度的差異,圖b. 在5至18歲的兒童中，痰樣品中10個(gè)分類群的相對豐度較高，NP/OP樣品中4個(gè)分類群的相對豐度較高。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,巴斯德菌屬梭菌屬擬桿菌門,.,65,6個(gè)月至5歲（n = 263）兒童的個(gè)體特征、社區(qū)獲得性肺炎住院和住院時(shí)間（LOS）或進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）之間未調(diào)整的關(guān)聯(lián),在6個(gè)月至5歲的兒童中，患者特征的分布與N（%）相似，無論是在LOS 4天、LOS 4天或有、無ICU的患者中。,然而，在無ICU的兒童（43.9）vs有ICU入院的兒童（23.1）中更頻繁地檢測到RSV（P=0.04）。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,66,5至18歲（n = 120）兒童的個(gè)體特征、社區(qū)獲得性肺炎住院和住院時(shí)間（LOS）或進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）之間未調(diào)整的關(guān)聯(lián),與LOS4天的患者相比，接受至少一劑肺炎球菌結(jié)合疫苗的患者在LOS 4天時(shí)更頻繁（分別為83.5vs62.5，P=0.01）。,在5至18歲的兒童中，與LOS4天的兒童相比，LOS 4天的兒童哮喘/反應(yīng)性氣道疾病更頻繁（73.4vs46.3，P = 0.003）。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,67,使用來自6個(gè)月至5歲（n = 263）或5至18歲（n = 120）的兒童痰液樣品中分類群的比例的主成分分析（PCA）的旋轉(zhuǎn)因子模式,兒童6個(gè)月至5歲的四個(gè)PCA因子和兒童5至18歲的兩個(gè)因子。每個(gè)因子內(nèi)的分類和因子載荷如上表所示。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,68,根據(jù)受試者6個(gè)月至5歲住院時(shí)間（LOS）（a）的結(jié)果分類的分類群的平均比例。通過主要成分分析（PCA）確定分類單位，并且與CAP嚴(yán)重性密切相關(guān)的用黑色表示。,因子1包含相對豐度高的放線桿菌屬，韋榮球菌屬，羅氏菌屬和乳桿菌目，與LOS4天的幾率的降低相關(guān)aOR 0.69; 95CI 0.48-0.99,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,69,根據(jù)受試者6個(gè)月至5歲重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）入院（b）的結(jié)果分類的分類群的平均比例。通過主要成分分析（PCA）確定分類單位，并且與CAP嚴(yán)重性密切相關(guān)的用黑色表示。,因子3包含相對豐度高的流感嗜血桿菌和巴斯德氏菌，及相對豐度低的鏈球菌，與ICU入院的更高的幾率相關(guān)aOR 1.52; 95CI 1.02-2.26。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,70,根據(jù)受試者5至18歲住院時(shí)間（LOS）的分類群的平均比例。通過主要成分分析（PCA）確定分類單位，并且與CAP嚴(yán)重性密切相關(guān)的用黑色表示。,普雷沃氏菌和鏈球菌是2歲以上兒童中最豐富的類群。因子2包含相對豐度高的卟啉單胞菌科，擬桿菌目，乳桿菌目和普雷沃氏菌，以及相對豐度低鏈球菌，與LOS4天的幾率的增加相關(guān)aOR 1.56; 95CI 1.03-2.36。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,.,71,結(jié)論：6個(gè)月至5歲兒童與5至18歲的兒童的與肺炎的嚴(yán)重程度相關(guān)的微生物群特征不同。呼吸道中細(xì)菌的特定組合可能影響肺炎的臨床病程；高豐度的一些細(xì)菌，主要是革蘭氏陰性菌，與肺炎的嚴(yán)重程度增加相關(guān)。,結(jié)果：在誘導(dǎo)痰和NP/OP樣品中細(xì)菌類群的相對豐度不同。在6個(gè)月至5歲的兒童中的，相對豐度低的放線桿菌屬、韋榮球菌屬、羅氏菌屬和乳桿菌目的痰PCA因子與LOS4天的幾率的降低相關(guān)。相對豐度高的流感嗜血桿菌和巴斯德氏菌的痰因子與進(jìn)入ICU的可能性增加有關(guān)。 在5至18歲的兒童中，相對豐度高的卟啉單胞菌科、擬桿菌目、乳桿菌目和普雷沃氏菌的痰因子與4天住院時(shí)間增加相關(guān)。 NP/OP樣品中的標(biāo)記物與CAP嚴(yán)重性不相關(guān)。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社區(qū)獲得性肺炎與氣道微生態(tài),.,72,極早的早產(chǎn)嬰兒出生時(shí)肺發(fā)育不成熟，易受多重?fù)p傷，從而干擾肺泡和血管的發(fā)育，導(dǎo)致支氣管肺發(fā)育不良（BPD）。,失調(diào)的氣道微生物組,參與發(fā)病機(jī)制嗎？,Charitharth Vivek Lal, 等人提出假設(shè)1：氣道微生物組出生時(shí)建立，并且出生時(shí)的氣道微生物群在極低出生體重（ELBW）早產(chǎn)兒（1000g出生體重）和足月（FT）嬰兒之間不同，并且在繼續(xù)發(fā)展為BPD的早產(chǎn)兒中將隨時(shí)間改變。,提出假設(shè)2：早期（出生時(shí)）氣道微生物群在后來繼續(xù)發(fā)展為BPD的ELBW嬰兒與對該疾病有彈性的嬰兒中會有所不同。,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,73,FT，ELBW和BPD嬰兒之間最常見的細(xì)菌門相對豐度的柱狀圖,與FT和ELBW嬰兒相比，BPD嬰兒氣道微生物組成是不同的并且多樣性更少,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,74,與符合新生兒胎齡的FT嬰兒和ELBW嬰兒相比，診斷為BPD后的嬰兒的氣道微生物組的特征是增加了變形菌門和減少了厚壁菌門和梭桿菌綱,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,變形菌門,厚壁菌門,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,75,細(xì)菌家族相對豐度的增加,ELBW嬰兒，F(xiàn)T嬰兒和BPD患者的種屬層級的肺微生物豐度,與新生兒ELBW和FT嬰兒相比，變形菌在BPD嬰兒中更豐富，而變形菌在BPD嬰兒中具有更低的豐度。在屬水平上，BPD患者中最豐富的變形桿菌是腸桿菌科。,腸桿菌科,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,76,BPD和FT嬰兒之間的微生物組成的差異通過香農(nóng)多樣性的差異來證實(shí)（p 0.002；t檢驗(yàn)；右圖）。使用Unifrac加權(quán)距離的多樣性（包括豐度，樣品之間OTU的存在或不存在，并且證明不同微生物如何分布在樣品中）。發(fā)現(xiàn)不同的聚類如Unifrac距離的PCoA圖所示（p 0.0001；永久性測試；左圖）。在ELBW嬰兒和具有BPD的嬰兒之間也觀察到微生物多樣性和豐度的差異（多樣性p 0.003，t檢驗(yàn)，右圖；多樣性p 0.009，永久性試驗(yàn)，左圖）。,與FT和ELBW嬰兒相比，BPD嬰兒的微生物多樣性更少,左圖： Unifrac加權(quán)距離多樣性,右圖：香農(nóng)多樣性指數(shù),Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,77,發(fā)展為BPD的ELBW嬰兒的氣道微生物組隨時(shí)間的變化。 餅圖顯示從出生起5個(gè)ELBW患者（A-E）中氣道微生物組隨時(shí)間的變化。,在所有患者中，隨著時(shí)間推移，變形菌門豐度的相對增加和硬壁菌門、放線菌，無壁菌類，擬桿菌門和其他微生物的豐度的相對減少。,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,78,（A）與出生時(shí)的嬰兒相比，從BPD嬰兒收集的氣管吸出物樣品中的內(nèi)毒素濃度增加（p0.05）。 （B）在出生時(shí)BPD抗性和BPD預(yù)感性ELBW嬰兒的氣道內(nèi)毒素量沒有差異（p=0.1）。,鱟變形細(xì)胞溶解產(chǎn)物在嬰兒氣管吸出物中的顯色內(nèi)毒素水平,已確定的BPD嬰兒的氣道中內(nèi)毒素水平增加,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支氣管肺發(fā)育不良與氣道微生態(tài),.,79,自從20世紀(jì)30年代的第一次描述以來，囊性纖維化（CF）已經(jīng)與反復(fù)呼吸道感染相關(guān)，這種全身性疾病患者的發(fā)病率和死亡率的主要原因仍然是進(jìn)行性氣道阻塞和相關(guān)的呼吸道感染。通過培養(yǎng)技術(shù)檢測到常見的病原體包括金黃色葡萄球菌，流感嗜血桿菌和隨著年齡增加而增加的銅綠假單胞菌?；颊咭赘衅渌币姷暮粑啦≡w，例如嗜麥芽窄食單胞菌和洋蔥伯克氏菌。基于模擬數(shù)據(jù)集的-和-多樣性分析，包括來自成年囊性纖維化（CF）患者的六個(gè)樣品，來自兒科CF患者的六個(gè)樣品和六個(gè)健康對照。顯示了許多方法，可用于評估不同子集中樣品的組成，確定不同程度的顯著差異并識別對這些差異有實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)的細(xì)菌。,Robert P. Dickson, et al. Expert Rev Respir Med. 2013 June ; 7(3): 245257. Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纖維化與氣道微生態(tài),.,80,右圖顯示的堆積棒圖提供了在所分析的18個(gè)樣品中檢測到的屬的相對豐度的概述?？梢钥闯?，來自成人CF患者樣品中的屬的豐富度低于兒科CF患者或健康對照組，但是具有高的相對豐度的假單胞菌。還可以看出，盡管嗜血桿菌和葡萄球菌在兒科樣品中相對普遍，但健康對照組傾向于由鏈球菌屬和普雷沃氏菌屬物種。,（A）顯示在每個(gè)樣品中檢測到的屬的相對豐度的堆積棒圖,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纖維化與氣道微生態(tài),.,81,在右圖中繪制的屬的豐富度，香農(nóng)指數(shù)和辛普森指數(shù)多樣性得分表明，來自健康對照的樣品傾向于具有更多屬的檢測，并且這些樣品與兒科CF樣品及成人CF樣品相比在更大程度上具有更均勻的豐度分布。,（B）-多樣性測量：對于每個(gè)樣品計(jì)算的屬豐富度，香農(nóng)多樣性指數(shù)和辛普森指數(shù),Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,.,82,右圖中所示的層次聚類分析指示三組樣本的組成是不同的，即，三個(gè)子組內(nèi)的樣本相對于其他子組中的樣本彼此更相似。黑色線表示通過SIMPROF分析確定的顯著不同的樣品簇，紅線表示沒有顯著的不相似性 。相似性分析（ANOSIM）評分評估三個(gè)樣品組之間的差異的顯著性。,（C）使用Bray Curtis相似性測量顯示每個(gè)樣品中的微生物群的相似性的分層聚類分析,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,.,83,（D）使用Bray Curtis相似性度量的非度量多維縮放。橢圓表示微生物群相似性的閾值,從右圖中可以看出越接近的樣品在一起，它們的組成越相似?？梢钥闯觯齻€(gè)樣品組聚集在一起，并且在成年CF和兒科CF組內(nèi)存在更多的樣品亞組，具有以橢圓顯示的百分比相似性閾值。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,.,84,（E）主要的成分分析顯示微生物群分布的分布圖。包括特征值向量，其表明關(guān)鍵屬對所觀察到的分布的貢獻(xiàn),右圖中已將主要成分分析用于將兩個(gè)樣本投射到基于其組成變化的兩個(gè)軸上。樣品再次根據(jù)組來群集。 已經(jīng)覆蓋的向量表明假單胞菌對于沿著x軸從兒科CF樣品或健康對照組中分離出成年CF樣品的貢獻(xiàn)最大，而葡萄球菌，嗜血桿菌和莫拉氏菌在兒科樣品中更普遍，并且普雷沃氏菌屬和韋榮球菌屬在健康對照組中更普遍。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纖維化與氣道微生態(tài),.,85,（F）相似性百分比（SIMPER）分析，顯示不同屬對成年CF樣品和兒科CF樣品，以及成年CF樣品和健康對照組之間的不相似性的貢獻(xiàn),右圖表現(xiàn)出包括每個(gè)屬的樣本組之間的平均差異，貢獻(xiàn)屬于不相似性，以及兩個(gè)樣本組中的每個(gè)屬的平均豐度返回（carriage return）。通過SIMPER分析來評估檢測到的屬對三個(gè)樣品組中的每一個(gè)之間的微生物群組成的差異的貢獻(xiàn)。 一般按照它們對不同性的貢獻(xiàn)的順序列出。 以這種方式，可以客觀地確定驅(qū)動不同臨床背景中的微生物群之間的差異的細(xì)菌。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,.,86,COPD中不同細(xì)菌性微生物群研究的分析,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病與氣道微生態(tài),.,87,表明肺部不是無菌的，且在下呼吸道中發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。 詳細(xì)標(biāo)明COPD和哮喘氣道中的變形菌門的表達(dá)增加，伴隨著COPD樣品中擬桿菌的減少。,Hilty等,Erb-Downward等,發(fā)現(xiàn)非吸煙者、健康吸煙者和COPD患者肺部細(xì)菌群落的整體組成沒有顯著差異。然而，他們表明在同一肺的不同區(qū)域的細(xì)菌微生物群中存在顯著的異質(zhì)性和多樣性。,Huang等,COPD樣品中兩種截然不同的細(xì)菌群體：一組COPD患者表現(xiàn)出細(xì)菌組成的多樣性喪失；第二組顯示出細(xì)菌群落組成的多樣性增加，特別是屬于硬壁菌門的細(xì)菌數(shù)量的增加。,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病與氣道微生態(tài),.,88,Pragman等,發(fā)現(xiàn)COPD患者肺中細(xì)菌群落與正常肺細(xì)菌群落不同，盡管在疾病嚴(yán)重性方面沒有顯著差異。表明與無COPD的患者相比，不論嚴(yán)重程度如何，患有COPD的個(gè)體在其肺中具有不同的細(xì)菌性微生物群，并且肺微生物群落的變化在疾病過程的早期發(fā)生。,Sze等,進(jìn)行了COPD肺組織中細(xì)菌菌群的第一次分析。發(fā)現(xiàn)COPD和“正?！保▽φ眨┓沃g細(xì)菌群落的組成有顯著差異。非常嚴(yán)重的COPD患者的肺內(nèi)含有與對照組或CF患者不同的細(xì)菌群。且這些差異主要是由屬于變形菌門或硬壁菌門的細(xì)菌造成的。,COPD患者的肺具有不同的微生物群， 且屬于厚壁菌門的細(xì)菌表達(dá)增加。,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病與氣道微生態(tài),.,89,Yvonne J Huang and Susan V Lynch. Expert Rev Respir Med . 2011 December ; 5(6): 809821.,慢性阻塞性肺病與氣道微生態(tài),.,90,細(xì)菌菌群在COPD發(fā)病機(jī)制中的潛在作用,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,.,91,從每個(gè)患者收集口咽洗液和支氣管肺泡灌洗液。將內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）的焦磷酸測序數(shù)據(jù)聚類為操作分類單位，然后將其分配到分類學(xué)類別。顏色代表每個(gè)樣品內(nèi)真菌分類群的相對豐度。頂行是每個(gè)樣品的聚合酶鏈反應(yīng)后ITS DNA的濃度。,肺移植后呼吸道肌組織中真菌分類群的相對豐度,在健康對照受試者中的BAL幾乎沒有對應(yīng)于真菌物種的序列讀數(shù)，但在移植BAL中發(fā)現(xiàn)假絲酵母屬，曲霉屬和隱球菌。,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,肺移植與氣道微生態(tài),.,92,.,93,.,94,益生菌,益生菌