肺炎支原體感染呼吸道菌群和細(xì)胞因子的研究進(jìn)展（完整版）

1、肺炎支原體感染呼吸道菌群和細(xì)胞因子的研究進(jìn)展(全文)摘要肺炎支原體(MP)是引起兒童社區(qū)獲得性肺炎的主要病原體之一，占兒 童社區(qū)獲得性肺炎病例的40%。MP感染的具體致病機(jī)制尚不明確,但細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)及大量細(xì)胞因子的釋放在發(fā)病過程中起著重要 作用。最新研究表明，MP感染患者呼吸道菌群發(fā)生明顯改變。本文將對MP感染中呼吸道菌群和重要細(xì)胞因子的作用進(jìn)行綜述，為進(jìn)一 步精準(zhǔn)診斷、個(gè)性化治療和有效干預(yù)提供理論依據(jù)。肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae， MP)介于細(xì)菌和病毒之間，可在無細(xì)胞培養(yǎng)基上獨(dú)立生存，無細(xì)胞壁，呈多種形態(tài)，主要經(jīng)飛沫 傳播。MP感染以冬春季節(jié)多見 1 o M

2、P是引起兒童社區(qū)獲得性肺炎 (community-acquired pneumonia，CAP)的主要病原體之一，占兒童CAP病例的40%。此外，多達(dá)18%的肺炎支原體肺炎 (Mycoplasma pneumoniae pneumonia， MPP)兒童患者需要住院治療 2。雖然MPP通常被認(rèn)為是一種自限性疾病，但近年來嚴(yán)重病例甚至致命病例報(bào)道越來越多3 o MP感染的具體致病機(jī)制尚不明確，但研究證實(shí)MP感染細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)及大量細(xì)胞因子的釋放在發(fā)病過程中起 著重要作用。近年來發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)胞因子可作為生物標(biāo)志物被用于MP感染的病原學(xué)診斷及嚴(yán)重程度評估4 o最新研究表明，肺炎患者呼吸道菌群與正

3、常兒童存在顯著的差異，MPP可使呼吸道菌群明顯改 變。因此，呼吸道菌群作為一種重要因素，可能對呼吸道免疫反應(yīng) 及相關(guān)疾病發(fā)生存在直接的影響甚至發(fā)揮更重要的調(diào)控作用。本文將 對MP感染中呼吸道菌群和重要細(xì)胞因子的作用進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步 精準(zhǔn)診斷、個(gè)性化治療和有效干預(yù)提供理論依據(jù)。1 MP感染呼吸道菌群的改變健康人體呼吸道黏膜表面定植著大量的細(xì)菌，其中主要的菌門包括厚壁菌門、放線菌門、擬桿菌門、變形桿菌門和梭桿菌門。健康狀態(tài)下細(xì)菌與人體形成互利共生的狀態(tài)。而細(xì)菌之間通過群體感應(yīng)系統(tǒng)和局部產(chǎn)生的抗微生物多肽調(diào)節(jié)細(xì)菌種類和數(shù)量以保持動態(tài)平衡5 o上下呼吸道菌群具有高度同源性，但上呼吸道菌群數(shù)量較下呼吸

4、道多。MP感染后可導(dǎo)致呼吸道菌群失調(diào)，致病菌的豐度增加引起炎癥和免疫反 應(yīng)，從而導(dǎo)致病情加重。1.1 上呼吸道菌群的改變健康學(xué)齡兒童口咽部 (oropharyngeal,0P)菌群優(yōu)勢菌屬為擬桿菌屬、放線菌屬及變形菌屬 6 o鼻咽部(nasopharyngeal， NP)菌群構(gòu)成主要以葡萄球菌屬、棒狀桿菌屬和丙酸菌屬等為主7。大量報(bào)告顯示，肺炎患者的上呼吸道菌群多樣性和豐富度較低，從而導(dǎo)致菌群失調(diào)。孫玲玲等8在研究中分析了MP感染對兒童 0P菌群變化的可能影響。MPP患兒0P菌群多樣性比健康兒童明顯降低。在門水平上，變形菌門、擬桿菌門和梭桿菌門在健康兒童中相對豐度顯著高于MPP患兒組，而厚壁菌

5、門、柔膜菌門和放線菌門在MPP患兒組中相對豐度均顯著高于健康兒童組；在屬水平上，葡萄球菌屬、放線菌屬、不動細(xì)菌屬、阿托波菌屬、棒狀桿菌屬和營養(yǎng)缺陷菌屬在MPP患兒中顯著增加（表1） o Dai等9研究結(jié)果顯示， 在健康兒童中發(fā)現(xiàn) 0P菌群 主要是普氏菌屬和鏈球菌屬。與健康兒童相比，MPP患兒0P微生物多樣性及相關(guān)基因數(shù)量減少，支原體屬及葡萄球菌屬在MPP患者中顯著增加（表1） o0aw住CJ1S詡理）.至二l. 52J 1豐鹽至匚或孚iL 舍揺壬 55不決:至星 冬淤W雄址人壟三胃造技M堊三卄*團(tuán)遵人11=二355 In-甘與并茍于工鳳:豹理 就茍耳產(chǎn)弓；：茍於LC輕-SI：1wHA IL-5

6、. IL THEU lUkiT11汗旺:耐噪珂固二或慈皆B71氧岸界三蘭匸_71芒百出-TrK-=-Sakwinska 等12首次研究了 NP菌群構(gòu)成與肺部感染的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兒童的鼻咽微生物群的改變與疾病的發(fā)生存在一定關(guān)系。Lu等10納入119例患兒（年齡中位數(shù)為 2.8歲），其中MPP患兒60例，健康兒童59名。無論是NP菌群還是 OP菌群，患者組與健康兒童組均有顯著性差異，患病兒童的微生物多樣性較低。在MPP患者中，NP和OP菌群之間有較大的相似性，提示NP菌群可能向 OP傳播。所有兒童的OP和NP菌群中均以厚壁菌門為主，但在肺炎患者中顯著增加；是NP菌群還是OP菌群支原體屬、葡萄球菌屬、乳

7、酸桿菌屬、勞爾菌屬、不動桿菌屬和放線菌屬顯著聚集，而普雷沃菌屬在健康兒童中尤其豐富（表1） o有研究表明健康兒童和患病兒童之間存在不同的NP和OP菌群。一項(xiàng)前瞻性研究結(jié)果顯示，呼吸道感染（中耳炎、呼吸道合胞病毒感染和哮喘）兒童的NP和OP之間不平衡菌群的傳播可能進(jìn)一步引發(fā)肺部感染13 o上呼吸道菌群在肺炎中可以預(yù)測疾病嚴(yán)重程度，乳酸桿菌屬、羅氏菌屬或肺炎鏈球菌屬的相對豐度與肺炎嚴(yán)重程度有關(guān)12 o1.2 下呼吸道菌群的改變隨著生物技術(shù)的發(fā)展，采用下一代測序技術(shù)可知肺部含有很多細(xì)菌。MP感染時(shí)肺微生態(tài)紊亂，下呼吸道菌群失調(diào)，伴隨免疫功能紊亂，自然殺傷細(xì)胞和中性粒細(xì)胞過度激活，從而導(dǎo)致呼吸道疾病進(jìn)

8、展。Dai等納入28例MPP患者，32名健康兒童為對照組，分析支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid， BALF）菌群得出 MPP 患者支原體屬顯著增加，嗜血桿菌屬及葡萄球菌屬為肺部菌群的優(yōu)勢菌屬。而且入院治療的 MPP患者住院時(shí)間長，發(fā)熱峰值較高及血清 C反應(yīng) 蛋白升高明顯，說明MPP患者肺部菌群失調(diào)與疾病嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。Wang等11在研究中利用 Shannon s指數(shù)顯示 BALF菌群多樣性的差異，發(fā)現(xiàn) MPP組的多樣性低于腺病毒肺炎（adenoviralpneumonia ，AVP）和氣管軟化組。PCA分析還顯示在 MPP、AVP和氣管軟化組的微生

9、物樣本之間存在差異。在菌門水平上，氣管軟化組和MPP組分別以變形桿菌門及柔膜菌門為主；而 AVP患兒肺菌群 中厚壁菌門的豐度最高。在屬水平上，MPP、AVP和氣管軟化組肺部菌群分別以支原體屬、鏈球菌屬及假單胞菌屬為主。在MPP患者中肺部菌群與IL-4、IL-5、IL-6、腫瘤壞死因子 1 atumor necrosis factor-1 a，TNF-1 a、IL-1 a的表達(dá)有顯著相關(guān)性 （表1）。在多項(xiàng)研究 中發(fā)現(xiàn)肺炎患者肺部菌群，除乳球菌屬、假單胞菌屬、普氏桿菌屬、 梭桿菌屬，還發(fā)現(xiàn)了嗜血桿菌屬和奈瑟菌屬，而且葡萄球菌屬和鏈球 菌屬數(shù)量均有所增加 14,15 o肺部菌群的改變可幫助我們進(jìn)一

10、步診斷 MPP及嚴(yán)重性進(jìn)行評估，以便及時(shí)進(jìn)行治療。2 MP感染中細(xì)胞因子的情況雖然MP的確切致病機(jī)制尚不清楚，但近年來細(xì)胞因子在MP感染中的作用已引起廣泛關(guān)注。細(xì)胞因子是一組由激活的淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì) 胞和中性粒細(xì)胞等細(xì)胞分泌的信號分子。它們既是體液免疫反應(yīng)的重 要組成部分，也是細(xì)胞免疫反應(yīng)的重要組成部分，它們通過與靶細(xì)胞 膜上的特定受體結(jié)合來發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。細(xì)胞因子在宿主抵御細(xì)菌 或病毒感染以及其他有害因素方面起著至關(guān)重要的作用。接下來我們將討論與 MP感染相關(guān)的幾種重要細(xì)胞因子（表2）表工月破直砂昏ifi炯岡工的奇打船況S涉MbiL-yffMPP上a-ut麗ll-2/Tl- 璋MPP工JL

11、葫于匡昨蠱申気活I(lǐng)W-J&n 4MPP” jTLm A- *r Thi.TOJfefltElL. 愈阿it第MPP0141 左瑋7占世主靶IE JL半.孔iffl咖REKSU.USilSIL-0MPP上-1L-8-IL-IOMPPMr La子1Lh4. ra-|T ELJ葉3JU-L7MPPXIL-17JhraiMPP.JS區(qū)弓HlThifT卄 F w ipr忙“虬3?IF%MPO孚爭兒*jnp.MPwi&7?wii3手IFH卅20JTNFdDNW_xwflMPWlNF 訊沖丄：iW比】LM. H4I. 11斗仁TNFaa】L4TT-侄-占撫=5體兇土一二三昌:匚”:二Sr：rG3二F；：:

12、-石無令隹二2.1 IL-1 家族IL-1被認(rèn)為是典型的多功能細(xì)胞因子，幾乎可以影響每一種細(xì)胞類型。在動物模型中，BALB/c小鼠肺部在急性和繼發(fā)性感染中IL-1 BmRNA 水平上調(diào)24。在C57BL/6 小鼠感染模型中進(jìn)一步證實(shí)肺內(nèi)CD4 + T細(xì)胞浸潤可能是導(dǎo)致 IL-1 B升高的原因之一 25。與動物實(shí)驗(yàn) 結(jié)果一致，MP引起的CAP患者與肺炎鏈球菌引起的CAP患者相比急性期和恢復(fù)期血清 IL-1 B水平均升高26 o Yang等16研究結(jié)果顯 示MPP患兒較對照組IL-1 B顯著升高。2.2 IL-2 和 IL-2RIL-2主要由Th1細(xì)胞產(chǎn)生，它的活性反映了體內(nèi)Th1細(xì)胞的功能。IL

13、-2R是IL-2受體亞家族的一員，以3種形式存在，包括單體IL-2Ra、二聚體IL-2R 丫和三聚體IL-2R 口丫。曲ALB/c小鼠感染模型中， 可以檢測到IL-2和IL-2R的表達(dá)，但I(xiàn)L-2 mRNA 的表達(dá)水平在 24 h后迅速下降24。在MP感染患者的 BALF中檢測到IL-2水平升高， 血清可溶性IL-2R水平也顯著升高，重度患者血清可溶性IL-2R值明顯高于輕度患者27。同樣Yang等16在MPP中發(fā)現(xiàn)IL-2有助于區(qū) 分重度 MPP與輕度 MPP及對照?？梢姳O(jiān)測 IL-2的水平可反映 MPP 的炎癥情況，盡早發(fā)現(xiàn)重癥MPP患者。2.3 IL-4IL-4主要由Th2細(xì)胞分泌，它的

14、水平代表 Th2活性。由于IL-4的產(chǎn) 生導(dǎo)致免疫系統(tǒng)產(chǎn)生Th2依賴性的過敏反應(yīng)，它與過敏和哮喘等特應(yīng)性疾病有關(guān)。在 BALB/c小鼠感染模型中研究發(fā)現(xiàn)MP接種后18個(gè)月左右IL-4有升高的趨勢28。相比之下，Hayakawa等29報(bào)道稱， MP感染在無菌IQI/Jic小鼠脾臟細(xì)胞中導(dǎo)致IL-4生成顯著增加。Koh等17測定 MPP患者的BALF上清液中IL-2、IFN- a和IL-4的水平， 研究結(jié)果顯示與對照組相比，MPP組的IL-4水平和IL-4/IFN- 丫比值明顯升高，而IFN- 丫則無明顯升高，說明MP感染主要引起 Th2型細(xì)胞因子為主的免疫應(yīng)答。2.4 IL-6IL-6是另一種重

15、要的促炎細(xì)胞因子，對體液免疫和細(xì)胞免疫均有調(diào)節(jié)作用。IL-6作用于B淋巴細(xì)胞，使其大量增殖導(dǎo)致過度免疫，從而加重MP感染。它是炎癥急性期反應(yīng)的標(biāo)志。MP感染患者血清IL-6水平升高，血清IL-6濃度可能是 MP感染嚴(yán)重程度和預(yù)后的潛在指標(biāo)。Zhang等4對收治的634例MPP患兒進(jìn)行回顧性分析，結(jié)果IL-6、IL-10、IFN- 丫及中性粒細(xì)胞百分率、CD8 +均顯著高于普通肺炎支原體肺炎 (general Mycoplasma pneumoniae pneumonia， GMPP)組。經(jīng)分析顯示IL-6可能是兒童難治性肺炎支原體肺炎(refractoryMycoplasma pneumoni

16、ae pneumonia， RMPP)的顯著預(yù)測因子，有助于RMPP的早期識別18 o田芳等19分析了 48例MPP急性期 患兒(重癥組和輕癥組分別為21例和27例)和30名健康兒童(對照組)TNF- a、IL-6和半乳凝素3的濃度。其研究結(jié)果表明血清 TNF- a、IL-6和半乳凝素3在MPP的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，其血清濃度可反映 MPP患兒的病情輕重。Wang等11研究的結(jié)果顯示，MPP組肺菌群與IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、TNF- a和IL-1 a濃度有很強(qiáng)的相 關(guān)性?？梢奍L-6可作為病情嚴(yán)重的生物標(biāo)志物。2.5 IL-8炎癥的一個(gè)方面是中性粒細(xì)胞向炎癥部位的外滲，這

17、是在局部分泌的趨化因子的幫助下完成的。IL-8是中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的有效趨化和活化因子，因此是細(xì)菌感染或其他刺激時(shí)中性粒細(xì)胞 流入肺部的主要因素。Chen等2探討了中性粒細(xì)胞活性、臨床表現(xiàn)以及MP/IL-8/中性粒細(xì)胞軸在 MPP發(fā)病中的作用。在此研究中體外檢測MP感染支氣管上皮細(xì)胞后不同時(shí)間點(diǎn)IL-8的產(chǎn)生，并分析IL-8刺激后中性粒細(xì)胞的活性。MP以時(shí)間依賴的方式誘導(dǎo)支氣管上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-8 o IL-8刺激后，中性粒細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶9、髓過氧化物酶和中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的量較對照組明顯增加?？傊甅P/IL-8/中性粒細(xì)胞軸可能在MPP的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。Arae

18、等30研究者研究MP-Ag刺激支氣管上皮細(xì)胞 (A549)時(shí)表皮生長因 子受體通路對IL-8生成的影響，IL-8生成增加，促進(jìn)了 MP感染的炎 癥反應(yīng)。2.6 IL-10IL-10是一種抗炎細(xì)胞因子。炎癥與慢性肺病的發(fā)展有關(guān)，及時(shí)抑制炎癥反應(yīng)對機(jī)體的健康至關(guān)重要。Zhang等20比較RMPP組與GMPP組的血清細(xì)胞因子水平，結(jié)果顯示RMPP組細(xì)胞因子IL-6、IFN- 丫、丄-10均顯著高于 GMPP組。IL-10和IFN- 丫可作為學(xué)齡兒童 RMPP的良好預(yù)測因子。 在研究中 MPP患者血清IL-8、IL-18、IL-10 水平較對照組明顯升高 31 o Medjo 等32研究發(fā)現(xiàn)，MPP患

19、兒與非MPP患兒血清IL-4水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而MPP患兒IL-10水平 明顯高于非MPP患兒2.7 IL-17IL-17是一種主要由活化的T細(xì)胞產(chǎn)生的致炎細(xì)胞因子。Kurai等33研究者在BALB/c小鼠腹腔內(nèi)注射 MP提取物，以模擬人體內(nèi)的重復(fù) MP感染的情況，結(jié)果顯示IL-6、IL-17、TNF- a水平明顯升高。Fan 等21研究發(fā)現(xiàn) MPP 患兒 BALF 中 IL-1Ra、IL-6、IL-8、IL-17、TNF- a水平較血漿明顯升高。RMPP患兒血漿IL-6水平雖高于 GMPP 患兒，但I(xiàn)L-17水平呈相反趨勢。 RMPP組兒童 BALF中IL-8、IL-17、 TNF- a

20、水平明顯高于 GMPP組，IL-17水平升高與病灶大小增加相關(guān)。BALF中IL-17及相關(guān)細(xì)胞因子的升高提示 MPP患兒的局部炎癥反應(yīng) 應(yīng)與全身炎癥反應(yīng)相鑒別。此外，RMPP可能與感染部位的炎癥惡化有關(guān)。IL-17水平可能與 MPP肺損害的程度和嚴(yán)重程度有關(guān)。Yang等22研究發(fā)現(xiàn)重度 MPP組IL-17A 的mRNA 水平明顯低于輕度MPP組和小兒支氣管異物組。IL-17A 可用于區(qū)分重度 MPP和輕度MPP。而且IL-17A 水平與某些臨床特征有關(guān)。難治性 MPP患兒 和有胸腔積液的 MPP患兒IL-17A 水平較低。嚴(yán)重 MPP患兒BALF 中IL-17A 蛋白水平也明顯下降。因此，BALF中IL-17A 水平的降低可能是鑒別兒童重度MPP的一個(gè)有價(jià)值的生物標(biāo)志物。2.8 IFN- 丫IFN- 丫可由Th1、殺傷T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞分泌，以炎癥細(xì)胞為靶點(diǎn)，介導(dǎo)對遲發(fā)型超敏反應(yīng)至關(guān)重要的各種效應(yīng)。在BALB/c和C57BL/6 小鼠MP感染模型中檢測到IFN- 丫表達(dá)。在MPP患者的血清中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 IFN- 丫