呼吸道正常及病理状态下的微生态课件

呼吸道正常及病理状态时的微生态,2016-11-06,McCoy KD, et al. Clin Immunol, 2015;159(2):170-176,微生物定植动力学,肠道微生物群多样性（diversity）随年龄而增加，并受重要的生活事件（如分娩方式、抗生素应用、固食引入）及个体健康状态有关,生命早期微生物多样性的减弱与发生疾病的风险增加相关,专性厌氧菌 兼性厌氧菌,拟杆菌属、普氏菌属、梭菌属、肠球菌、瘤胃球菌属、乳杆菌属、Blautia,McCoy KD, et al. Clin Immunol, 2015;159(2):170-176,机体免疫系统受微生态、外源性物质及饮食三者影响,微生态、外源性物质（如抗生素）与饮食间彼此也有较强的相互影响,呼吸道感染性疾病发生依赖于三要素,Pettigrew MM, et al. BMC Infect Dis, 2016;16:317,与外界相通的表面或部位都有正常菌群。 包括：皮肤、黏膜、胃肠道、呼吸道、眼和耳的外部、与空气接触或空气进入的生殖器官等。,机体内正常菌群存在的部位,人体不同部位常见正常菌群分布,1g,1000g (78.67%),20g,200g,20g,10g,20g,人体正常菌群种类达1000余种 数量达100万亿个（人体体细胞只 有10万亿个） 重量约1271克， 体积相当于一个肝脏 99.9%是以双歧杆菌和类杆菌为主 的专性厌氧菌 0.1%是以肠杆菌科细菌为主的兼性厌氧菌,人体各部位的微生态系,机体内无正常菌群的器官： 心脏、肝脏、脑、肌肉和生殖器官 机体内无正常菌群的组织和其他部位： 血液、脑脊液、受检测的精液 在肾脏中的尿,机体内无正常菌群的部位,妊娠期 代谢状态：胰岛素抵抗 感染,婴儿期 感染 免疫发育 脑发育 过敏-特应质,儿童早期 感染 过敏-特应质 自身免疫,青春期-成人期 感染 代谢状态：肥胖-糖尿病 过敏-特应质 IBD 自身免疫,与儿科相关的微生物组的生理及病理作用,微生物组在哺乳动物生理发育中具有越来越复杂的作用，包括肠道、免疫、血液、代谢-内分泌及神经系统的发育，尽管作用的细节还未完全明了。,Nelson Textbook of Pediatrics, 20th ed. 2016;1238,既有文献对（下）呼吸道的微生态描述甚简,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,新发现挑战老教条：健康肺是无菌的吗？,肺不是无菌的,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,肺有菌：证据及机制,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 2014,16S核糖体RNA高变区,位于体内的“微生物群落”是由功能上和代谢上相互影响的微生物组成。可以通过对保守基因（例如16S核糖体RNA基因的高变区）的区域进行测序来完成微生物组的表征。 右图为16S核糖体RNA高变区。在16S rRNA基因的九个高变区（V1-V9）中，V1-V3和V3-V5区域通常用于表征细菌多样性，但这两个区域偶尔会给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,人健康状态下呼吸道微生物组特点,宾夕法尼亚大学医学院医学系Charlson等人运用Q-PCR、DNA条形码和测序技术第一次系统阐述了整个呼吸道垂直层面上（上、下呼吸道）微生态的分布特点及其多样性。,发现人类的上、下呼吸道菌 群多样性基本是一致的，并不存在特异性微生物。上、下呼 吸道菌群的差异性只体现在微生物的生物量上，上呼吸道菌群 数量要比下呼吸道多，而不是体现在生物多样性，也就是说上、 下呼吸道并不存在特异性微生物。,于文凯等。重庆医学2014年10月第43卷28期. 3802-04。,人肺组织微生物组研究中细菌门和属的分类,Dickson RP, et al. Expert Rev Respir Med, 2013;7(3):245-257,界门纲目科属种,Blainey等研究证实：健康人呼吸道内主要定植着大菌门，厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门和梭杆菌门。可见厚壁菌门是呼吸道内的优势菌群。 Charlson等的研究也可以看出：拟杆菌门的普雷沃氏菌科和厚壁菌门的链球菌科是呼吸道中的优势菌科。,于文凯等。重庆医学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,鼻部标本由放线菌（特别是棒状杆菌属）和厚壁菌属（特别是葡萄球菌属）高度显著地表征。,不同气道水平：常见细菌门和属的百分比分布,在口咽部（OP）最常见细菌是拟杆菌属（特别是普雷沃氏菌属），并且LUL样品含有更多的嗜血杆菌属。,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,门诊患儿咽拭子标本的菌群分布（%）,健康儿童的咽拭子标本菌群分布（%）,健康儿童与上呼吸道门诊患儿咽部菌群等比较,住院患儿痰标本的菌群分布（%）,草链：三组儿童呼吸道均存在，培养生长率约70%，说明其维持正常微生物的平衡 SP、SA：咽部正常寄居菌，携带率10-18.6%；SA7.9-10%。下呼吸道致病菌 嗜血杆菌属：北京3-6岁健康儿童冬季咽部检出率98.8%，重庆86.7% MC：人呼吸道寄居菌，检出率36.7-77.5%。下呼吸道致病菌，检出率7.8% G-杆菌：呼吸道主要致病菌，上、下呼吸道标本检出率均显高于健康儿，彼此间无显著性差异 真菌：健康儿童未检出，是致医院感染的条件致病菌，在下气道痰培检出率高于上气道咽拭子培养率,刘岚,等.中国微生态学杂志, 2007;19(1):22-26,呼吸道微生物群定植时间,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,怀疑,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岁时已建立,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,影响呼吸道微生物组定植的因素,1、分娩方式,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,在美国出生的婴儿中，约三分之一是通过剖腹产。在巴西和中国城市，剖宫产率接近50，即使在发展中国家，如厄瓜多尔和伊朗，也超过40。剖宫产的婴儿不经过阴道分娩，没有涂覆阴道微生物群。因此，剖宫产和阴道分娩的婴儿在所有部位，包括皮肤、口腔和肠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,影响呼吸道微生物组定植的因素,2、喂养方式,一个精心设计的研究比较纯母乳喂养和独家配方喂养婴儿，在6周龄的鼻咽部微生物群中可检测到变化。,母乳,从人类母乳中分离出超过200种细菌，包括有益的双歧杆菌和乳杆菌种。,母乳能够将理想的定植菌落从母亲传递给婴儿。,能够提供低聚糖以促进健康微生物群的发育。,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,影响呼吸道微生物组定植的因素,3、生活环境,两地区儿童咽后壁菌群分布有所不同。重污染区检出的细菌种类数为24，高于轻污染区(17种)，并有非正常菌群，如肺炎克雷伯杆蔚、液化沙雷氏菌、嗜麦芽假单胞菌。经两年研究表明，甲型链球菌作为口咽部正常菌群，重污染区低于轻污染区，而致病菌却高于轻污染区 大气污染可使儿童咽部正常菌群失衡，使呼吸系统疾病易感性增强。,肖纯凌等. 中国公共卫生2002年第18卷第12期. 1001，0580(2002)121457 03,重污染区和轻污染区儿童口咽部检出菌群比较,影响呼吸道微生物组定植的因素,说明在大气污染物的作用下，儿童上呼吸道菌群平衡发生改变，导致条件致病菌增多，进而易引起呼吸系统疾病的发生。,肖纯凌等. 中国公共卫生2002年第18卷第12期. 1001，0580(2002)121457 03,重污染区和轻污染区儿童口咽部菌群分布（单位：CFU/ml，G s）,轻、重污染区儿童口咽部条件致病菌检出率比较,影响呼吸道微生物组定植的因素,哮喘的风险随着PARSIFAL研究中可检测条带数量（细菌）的增加和GABRIELA研究中真菌类群的数量的增加而显着降低,环境微生物暴露与哮喘间的可能关系,预防过敏-与农业和人类生活方式密切相关儿童的致敏危险因素（PARSIFAL）,多学科研究，以确定欧洲共同体的哮喘的遗传和环境原因高级研究（GABRIELA）,Markus J. Ege, et al. N Engl J Med 2011;364:701-9.,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,影响呼吸道微生物组定植的因素,疾病控制和预防中心的数据表明，儿童在2岁前平均每天接受超过一个疗程的抗生素。根据美国2010年的流行率数据推断，平均每个儿童在2岁时接受3个疗程，10岁时11个疗程，以及20岁时17个疗程的抗生素治疗。,按年龄累积门诊抗生素使用,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,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,新生儿使用抗生素的影响,影响呼吸道微生物组定植的因素,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,这些动态变化可能与肺部健康和疾病发病机制有关,抗生素使用对肺微生物组的影响,影响呼吸道微生物组定植的因素,5、肠-肺轴,胃肠道微生物组通过粘膜免疫应答的免疫调节和细菌产生的过多的小代谢物分子来影响解剖上远离肠道的疾病。,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,影响呼吸道微生物组定植的因素,肠道微生态影响呼吸道微生态的研究证据,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,在小鼠中，胃肠道微生物群的破坏导致异常的呼吸道过敏反应,婴儿肠道微生物群多样性的减少与过敏性鼻炎和外周血嗜酸粒细胞增多的风险增加有关,在其它鼠类模型中，各种乳杆菌菌株的口服摄取和细菌产物的摄取调节了过敏性肺部炎症,有证据表明，携带幽门螺杆菌的儿童发生儿童期哮喘的可能性比不携带者低40-60,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,以上研究证实肠道微生物组-粘膜间的相互作用和肺之间存在串扰,因此，肠和肺的粘膜既具有单个系统范围器官的功能，也可以共享免疫监视和形成宿主反应的生理功能。,可能机制,影响呼吸道微生物组定植的因素,肠-肺轴的概念图,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,在LPS暴露后24小时，盲肠中DNA的总16S/ng显着增加（P0.001）。,在一项探究急性肺炎症是否会干扰肠和血液微生物群的研究中，将小鼠暴露于LPS或PBS滴注（直接进入肺）。使用454 pyrotag测序和定量聚合酶链反应（qPCR）在滴注后4至168小时测定支气管肺泡灌洗液，血液和盲肠的细菌生物群。,既然有肠-肺轴，有可能存在“肺-肠轴”吗？,急性肺损伤可导致盲肠中细菌负荷的急剧增加,Sze MA, et al. (2014). PLoS ONE 9(10): e111228.,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,这些重要机制的丧失可能导致细菌侵入和慢性炎症过程,众所周知，肠道微生物群在粘膜免疫系统形成中的作用,微生物群在免疫系统形成中的作用,Leopoldo N. Segal and Martin J. Blaser. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 1, pp S21S27, Jan 2014,呼吸道微生物群与宿主免疫应答间的双向作用,肺微生物组与宿主免疫应答间相互作用的概念模型 双向作用,Leopoldo N. Segal, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, No 1, pp 108116, Jan 2014,mycobiome通过病原体相关分子模式（PAMP）和模式识别受体（PRR）之间的识别和补体系统和免疫细胞成熟的刺激来形成免疫应答。,真菌（mycobiome）和免疫系统之间的相互作用,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,志愿者HRV16感染后，咽拭子显示急性期副流感嗜血杆菌、微黄奈瑟氏菌相对丰度显著升高，伴有SA丰度轻度升高：这种上气道微生物群的变化，可以解释HRV感染后易患细菌性中耳炎、鼻窦炎和肺炎,Hofstra JJ, et al. BMC Infect Dis, 2015;15:336,影响早期呼吸道定植的因素,早期呼吸道定植对未来健康的影响,影响新生儿呼吸道微生物组成的因素 和对未来健康的可能影响,David J. Gallacher and Sailesh Kotecha. Frontiers in Pediatrics. February 2016 | Volume 4 | Article 10,Robert P. Dickson, et al. Expert Rev Respir Med. 2013 June ; 7(3): 245257.,肺微生物组与呼吸道疾病的关系愈益受关注,Yvonne J.Huang, et al. J Allergy Clin Immunol 2015; 135：25-30.,哮喘：多重因素共同作用的结果,哮喘时，微生物组-免疫的相互作用,Adamin AJ, et al. YJBM, 2016;89:309-324,肺拟杆菌属,脆弱拟杆菌,线虫,鼠链球菌,曼氏血吸虫,变形菌门，尤HI,分节丝状菌,粪肠球菌,约氏乳杆菌 HP,克氏锥虫 曼氏血吸虫 巴西副球孢子菌,Adamin AJ, et al. YJBM, 2016;89:309-324,说法：哮喘时，环境-微生物组-免疫轴,哥本哈根儿童哮喘预期研究（COPSAC）是一项正在进行的临床，前瞻性，纵向出生队列研究，对出生于现有或既往哮喘的母亲的411名婴儿进行了研究。在1和12月龄的无症状婴儿中研究气道细菌。在1个月访问期间收集了有效的321个下咽样品。,在1个月龄的无症状新生儿中，肺炎链球菌，流感嗜血杆菌，卡他莫拉菌或一种以上这些生物体定植于气道与首次喘息发作、持续喘息、喘息急性严重恶化、喘息住院、增加的血嗜酸性粒细胞计数和总IgE、以及最终增加气道阻力的可逆性和5岁以上哮喘的发展的风险增加两倍至四倍有关。,气道微生物与哮喘：前瞻性研究,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,共321例。其中有66（21）被肺炎链球菌，卡他莫拉菌或流感嗜血杆菌或一种以上定植。在17名婴儿中发现多种物种；15名有两种，2名有三种。金黄色葡萄球菌中有73种不同的fag基因型；在14的金黄色葡萄球菌培养物中发现最常见的模式。在1岁时，肺炎链球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血杆菌或其组合的流行率为71，金黄色葡萄球菌的流行率为13。,1月龄儿气道微生物定植比例,对于肺炎链球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血杆菌或其组合定植的新生儿，其发生喘息的风险增加，但是在那些用金黄色葡萄球菌定植的新生儿中没有增加。 针对基线特征调整的危害比率在主要终点没有引起任何实质性变化。,*：针对以下可能的混杂因素调整危险比率：性别，出生时的胎龄，孕期第三个月的孕妇吸烟，孕期第三个月使用抗生素，母乳喂养，肺功能，支气管反应，大龄儿童是否呆在家里。,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,在Kaplan-Meier分析的事后评估中，与肺炎支原体，卡他莫拉菌，流感嗜血杆菌或这些物种的组合相关的喘息风险的变化在2岁以前增加然后稳定下来。,2岁以下儿童持续喘息的风险比为3.15（95CI，1.68-5.90），2至5岁儿童为1.46（95CI，0.59-3.64）这些风险比没有显着差异（P = 0.17，Wald检验的平等）。对于第一次喘息发作，喘息的急性严重恶化和喘息住院，获得了类似的结论。,与肺炎链球菌，卡他莫拉菌，流感嗜血杆菌或这些生物体组合的早期定植的新生儿在5岁以内首次喘息发作（图A），持续性喘息（图B）和住院治疗（C）的累积风险,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,*：给出相对差异，除了2激动剂吸入后的特异性气道阻力的可逆性给出了绝对差异外。估计的相对差异计算为定植和未定植组的几何平均值的比率。 ：213例婴儿中，39例定植，174例未定植。 ：213名婴儿中，39名定植，174名未定植。 ：239名婴儿中，47名定植，192名未定植。 ：248名婴儿，49名定植，199名未定植。,2激动剂治疗后的气道阻力的可逆性在新生儿期定植的儿童中为23，在未定植的儿童中为18，差异为5个百分点（95CI，0-10）。,支气管气道阻力在这些组的儿童之间没有显着差异。,血液嗜酸性粒细胞计数的百分比变化在定植儿童中随年龄增加而显著（P=0.02）。,在定植儿童中，4岁时总IgE显着增加47（95CI，1-115）（P=0.05），但是4岁时的特异性IgE没有受到定植明显影响（优势比， 1.28；95CI，0.65-2.54；P=0.48）。,5岁时哮喘总发病率为14;定植儿童中流行率为33，未定植儿童中为10（优势比为4.57；95CI，2.18-9.57）。与定植相关的哮喘的群体归因风险为4.6（95CI，1.9-7.3）。,Hans Bisgaard, et al. N Engl J Med 2007;357:1487-95.,颜色：代表不同的细菌家族。 ：与以前与临床疾病相关或具有显着功能特征的成员物种的分类群。 Unclassif：未分类。,系统进化树：基于与ICS哮喘患者更严重的支气管高反应性（p 0.01; q 0.015）高度有关的约100个细菌类群的代表性的16S rRNA基因序列。,Yvonne J Huang and Susan V Lynch. Expert Rev Respir Med . 2011 December ; 5(6): 809821.,独立研究证实，细菌多样性及微生物群社区组成均与BHR高度相关。 如左示，近100个细菌种系与更高的BHR高度相关，包括变形杆菌门中的草酸杆菌科、假单胞菌科、鞘脂单胞菌科、丛毛单胞菌科。 这些家族中许多代表性菌株具有潜在致病性及化学功能，参与哮喘的病理生理过程,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,COPD、哮喘患病和正常支气管中的细菌门和属的分布,与对照相比，COPD和哮喘组中变形杆菌门的成员发生的频率更高。相比之下，与患病受试者相比，拟杆菌门成员在对照中更常见。嗜血杆菌属的成员与COPD和哮喘的存在最相关。,a）分布于哮喘和COPD患者和正常受试者的LUL的护套支气管镜刷中的分布门，细分为七个最常见属。,Hilty M, Burke C, et al. (2010). PLoS ONE 5(1): e8578,变形杆菌门在哮喘儿童中比对照组更频繁，而拟杆菌门在对照中比在哮喘中更常见。在属的水平上，哮喘受试者的特征是过量的嗜血杆菌属和葡萄球菌属，而普雷沃氏菌属在对照中更常见。,b）在患有困难哮喘和对照的儿童中从支气管肺泡灌洗（BAL）中分布门。,COPD、哮喘患病和正常支气管中的细菌门和属的分布,健康与哮喘儿童下呼吸道微生物群有显著差异：健康儿童较同龄哮喘儿童大气道中存在更多的拟杆菌门、尤其是普氏菌（为厌氧菌） 婴儿肺微生物群如同肠道菌群，更替迅速，当肺微生物群细菌负荷增大时， 变形菌为拟杆菌取代，诱导性Treg产生增加 基于培养的研究显示：HI、MC、SP等定植于新生儿支气管树可增加儿童期哮喘风险，这些病原体与哮喘急性发作也密切相关；MP感染是儿童哮喘急性发作的主要诱发因素 不依赖于培养的检查提示：哮喘儿童更易有高滴度的的变形菌门、如HI，而变形菌门（如HI、假单胞菌）可加重哮喘严重程度；以及厚壁菌门、如葡萄球菌属、链球菌属,哮喘与气道微生态：小结,比较儿童诱导痰和鼻咽/口咽（NP/OP）样本中的微生物群分布，并确定与CAP严重程度相关的微生物群。 使用16S核糖体RNA测序和几种测量包括主成分分析（PCA）的微生物群谱，以描述383名儿童，6个月至18岁，住院CAP的呼吸道微生物群。 使用Logestic回归检查了诱导痰和NP/OP微生物群谱和CAP严重性（住院时间和重症监护病房入院）之间的关联。,一项关于痰微生物群与儿童社区获得性肺炎严重程度的关系的研究：,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社区获得性肺炎与气道微生态,每组中的列中的数字表示在该年龄组中具有该特征的儿童的百分比。粗体表示0.05的显着P值 a,，4名受试者的缺失数据 b，在登记前收到至少一个或多个剂量，缺失4名受试者的数据,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社区获得性肺炎与气道微生态,根据年龄组，6个月-5岁（n=263）或5-18岁（n=120），儿童给定优势细菌分类群的比例,对于大多数5-18岁的儿童，单个痰样品中的链球菌，普雷沃氏菌或巴斯德氏菌是优势分类群。,链球菌，莫拉氏菌或流感嗜血杆菌是大多数6个月-5岁的大多数儿童的个体痰样品中的主要分类群，以及大多数任何年龄的儿童的个体NP/OP样品。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社区获得性肺炎与气道微生态,图a. 在6个月至5岁的儿童中，痰样品中7个分类群的相对丰度较高，并且在NP/OP样品中11个分类群的相对丰度较高。,CAP: 痰和鼻咽/口咽（NP/OP）样品中6个月至5岁（a）和5至18岁（b）的样品丰度的差异,图b. 在5至18岁的儿童中，痰样品中10个分类群的相对丰度较高，NP/OP样品中4个分类群的相对丰度较高。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,巴斯德菌属 梭菌属 拟杆菌门,6个月至5岁（n = 263）儿童的个体特征、社区获得性肺炎住院和住院时间（LOS）或进入重症监护室（ICU）之间未调整的关联,在6个月至5岁的儿童中，患者特征的分布与N（%）相似，无论是在LOS 4天、LOS 4天或有、无ICU的患者中。,然而，在无ICU的儿童（43.9）vs有ICU入院的儿童（23.1）中更频繁地检测到RSV（P=0.04）。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,5至18岁（n = 120）儿童的个体特征、社区获得性肺炎住院和住院时间（LOS）或进入重症监护室（ICU）之间未调整的关联,与LOS4天的患者相比，接受至少一剂肺炎球菌结合疫苗的患者在LOS 4天时更频繁（分别为83.5vs62.5，P=0.01）。,在5至18岁的儿童中，与LOS4天的儿童相比，LOS 4天的儿童哮喘/反应性气道疾病更频繁（73.4vs46.3，P = 0.003）。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,使用来自6个月至5岁（n = 263）或5至18岁（n = 120）的儿童痰液样品中分类群的比例的主成分分析（PCA）的旋转因子模式,儿童6个月至5岁的四个PCA因子和儿童5至18岁的两个因子。每个因子内的分类和因子载荷如上表所示。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,根据受试者6个月至5岁住院时间（LOS）（a）的结果分类的分类群的平均比例。通过主要成分分析（PCA）确定分类单位，并且与CAP严重性密切相关的用黑色表示。,因子1包含相对丰度高的放线杆菌属，韦荣球菌属，罗氏菌属和乳杆菌目，与LOS4天的几率的降低相关aOR 0.69; 95CI 0.48-0.99,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,根据受试者6个月至5岁重症监护室（ICU）入院（b）的结果分类的分类群的平均比例。通过主要成分分析（PCA）确定分类单位，并且与CAP严重性密切相关的用黑色表示。,因子3包含相对丰度高的流感嗜血杆菌和巴斯德氏菌，及相对丰度低的链球菌，与ICU入院的更高的几率相关aOR 1.52; 95CI 1.02-2.26。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,根据受试者5至18岁住院时间（LOS）的分类群的平均比例。通过主要成分分析（PCA）确定分类单位，并且与CAP严重性密切相关的用黑色表示。,普雷沃氏菌和链球菌是2岁以上儿童中最丰富的类群。因子2包含相对丰度高的卟啉单胞菌科，拟杆菌目，乳杆菌目和普雷沃氏菌，以及相对丰度低链球菌，与LOS4天的几率的增加相关aOR 1.56; 95CI 1.03-2.36。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,结论： 6个月至5岁儿童与5至18岁的儿童的与肺炎的严重程度相关的微生物群特征不同。 呼吸道中细菌的特定组合可能影响肺炎的临床病程；高丰度的一些细菌，主要是革兰氏阴性菌，与肺炎的严重程度增加相关。,结果： 在诱导痰和NP/OP样品中细菌类群的相对丰度不同。 在6个月至5岁的儿童中的，相对丰度低的放线杆菌属、韦荣球菌属、罗氏菌属和乳杆菌目的痰PCA因子与LOS4天的几率的降低相关。相对丰度高的流感嗜血杆菌和巴斯德氏菌的痰因子与进入ICU的可能性增加有关。 在5至18岁的儿童中，相对丰度高的卟啉单胞菌科、拟杆菌目、乳杆菌目和普雷沃氏菌的痰因子与4天住院时间增加相关。 NP/OP样品中的标记物与CAP严重性不相关。,Pettigrew et al. BMC Infectious Diseases (2016) 16:317,社区获得性肺炎与气道微生态,极早的早产婴儿出生时肺发育不成熟，易受多重损伤，从而干扰肺泡和血管的发育，导致支气管肺发育不良（BPD）。,失调的气道微生物组,参与发病机制吗？,Charitharth Vivek Lal, 等人提出假设1： 气道微生物组出生时建立，并且出生时的气道微生物群在极低出生体重（ELBW）早产儿（1000g出生体重）和足月（FT）婴儿之间不同，并且在继续发展为BPD的早产儿中将随时间改变。,提出假设2： 早期（出生时）气道微生物群在后来继续发展为BPD的ELBW婴儿与对该疾病有弹性的婴儿中会有所不同。,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,FT，ELBW和BPD婴儿之间最常见的细菌门相对丰度的柱状图,与FT和ELBW婴儿相比，BPD婴儿气道微生物组成是不同的并且多样性更少,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,与符合新生儿胎龄的FT婴儿和ELBW婴儿相比，诊断为BPD后的婴儿的气道微生物组的特征是增加了变形菌门和减少了厚壁菌门和梭杆菌纲,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,变形菌门,厚壁菌门,支气管肺发育不良与气道微生态,细菌家族相对丰度的增加,ELBW婴儿，FT婴儿和BPD患者的种属层级的肺微生物丰度,与新生儿ELBW和FT婴儿相比，变形菌在BPD婴儿中更丰富，而变形菌在BPD婴儿中具有更低的丰度。在属水平上，BPD患者中最丰富的变形杆菌是肠杆菌科。,肠杆菌科,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,BPD和FT婴儿之间的微生物组成的差异通过香农多样性的差异来证实（p 0.002；t检验；右图）。使用Unifrac加权距离的多样性（包括丰度，样品之间OTU的存在或不存在，并且证明不同微生物如何分布在样品中）。发现不同的聚类如Unifrac距离的PCoA图所示（p 0.0001；永久性测试；左图）。 在ELBW婴儿和具有BPD的婴儿之间也观察到微生物多样性和丰度的差异（多样性p 0.003，t检验，右图；多样性p 0.009，永久性试验，左图）。,与FT和ELBW婴儿相比，BPD婴儿的微生物多样性更少,左图： Unifrac加权距离多样性,右图：香农多样性指数,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,发展为BPD的ELBW婴儿的气道微生物组随时间的变化。 饼图显示从出生起5个ELBW患者（A-E）中气道微生物组随时间的变化。,在所有患者中，随着时间推移，变形菌门丰度的相对增加和硬壁菌门、放线菌，无壁菌类，拟杆菌门和其他微生物的丰度的相对减少。,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,（A）与出生时的婴儿相比，从BPD婴儿收集的气管吸出物样品中的内毒素浓度增加（p0.05）。 （B）在出生时BPD抗性和BPD预感性ELBW婴儿的气道内毒素量没有差异（p=0.1）。,鲎变形细胞溶解产物在婴儿气管吸出物中的显色内毒素水平,已确定的BPD婴儿的气道中内毒素水平增加,Charitharth Vivek Lal, et al. Scientific RepoRts. 04 August 2016. 6:31023,支气管肺发育不良与气道微生态,自从20世纪30年代的第一次描述以来，囊性纤维化（CF）已经与反复呼吸道感染相关，这种全身性疾病患者的发病率和死亡率的主要原因仍然是进行性气道阻塞和相关的呼吸道感染。 通过培养技术检测到常见的病原体包括金黄色葡萄球菌，流感嗜血杆菌和随着年龄增加而增加的铜绿假单胞菌。 患者易感其它罕见的呼吸道病原体，例如嗜麦芽窄食单胞菌和洋葱伯克氏菌。 基于模拟数据集的-和-多样性分析，包括来自成年囊性纤维化（CF）患者的六个样品，来自儿科CF患者的六个样品和六个健康对照。显示了许多方法，可用于评估不同子集中样品的组成，确定不同程度的显着差异并识别对这些差异有实质贡献的细菌。,Robert P. Dickson, et al. Expert Rev Respir Med. 2013 June ; 7(3): 245257. Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纤维化与气道微生态,右图显示的堆积棒图提供了在所分析的18个样品中检测到的属的相对丰度的概述。可以看出，来自成人CF患者样品中的属的丰富度低于儿科CF患者或健康对照组，但是具有高的相对丰度的假单胞菌。还可以看出，尽管嗜血杆菌和葡萄球菌在儿科样品中相对普遍，但健康对照组倾向于由链球菌属和普雷沃氏菌属物种。,（A）显示在每个样品中检测到的属的相对丰度的堆积棒图,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纤维化与气道微生态,在右图中绘制的属的丰富度，香农指数和辛普森指数多样性得分表明，来自健康对照的样品倾向于具有更多属的检测，并且这些样品与儿科CF样品及成人CF样品相比在更大程度上具有更均匀的丰度分布。,（B）-多样性测量：对于每个样品计算的属丰富度，香农多样性指数和辛普森指数,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,右图中所示的层次聚类分析指示三组样本的组成是不同的，即，三个子组内的样本相对于其他子组中的样本彼此更相似。黑色线表示通过SIMPROF分析确定的显着不同的样品簇，红线表示没有显著的不相似性 。相似性分析（ANOSIM）评分评估三个样品组之间的差异的显着性。,（C）使用Bray Curtis相似性测量显示每个样品中的微生物群的相似性的分层聚类分析,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,（D）使用Bray Curtis相似性度量的非度量多维缩放。椭圆表示微生物群相似性的阈值,从右图中可以看出越接近的样品在一起，它们的组成越相似。可以看出，三个样品组聚集在一起，并且在成年CF和儿科CF组内存在更多的样品亚组，具有以椭圆显示的百分比相似性阈值。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,（E）主要的成分分析显示微生物群分布的分布图。包括特征值向量，其表明关键属对所观察到的分布的贡献,右图中已将主要成分分析用于将两个样本投射到基于其组成变化的两个轴上。样品再次根据组来群集。 已经覆盖的向量表明假单胞菌对于沿着x轴从儿科CF样品或健康对照组中分离出成年CF样品的贡献最大，而葡萄球菌，嗜血杆菌和莫拉氏菌在儿科样品中更普遍，并且普雷沃氏菌属和韦荣球菌属在健康对照组中更普遍。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,囊性纤维化与气道微生态,（F）相似性百分比（SIMPER）分析，显示不同属对成年CF样品和儿科CF样品，以及成年CF样品和健康对照组之间的不相似性的贡献,右图表现出包括每个属的样本组之间的平均差异，贡献属于不相似性，以及两个样本组中的每个属的平均丰度返回（carriage return）。 通过SIMPER分析来评估检测到的属对三个样品组中的每一个之间的微生物群组成的差异的贡献。 一般按照它们对不同性的贡献的顺序列出。 以这种方式，可以客观地确定驱动不同临床背景中的微生物群之间的差异的细菌。,Rogers GB, et al. Thorax 2015;70:7481.,COPD中不同细菌性微生物群研究的分析,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病与气道微生态,表明肺部不是无菌的，且在下呼吸道中发现细菌。 详细标明COPD和哮喘气道中的变形菌门的表达增加，伴随着COPD样品中拟杆菌的减少。,Hilty等,Erb-Downward等,发现非吸烟者、健康吸烟者和COPD患者肺部细菌群落的整体组成没有显着差异。然而，他们表明在同一肺的不同区域的细菌微生物群中存在显着的异质性和多样性。,Huang等,COPD样品中两种截然不同的细菌群体：一组COPD患者表现出细菌组成的多样性丧失；第二组显示出细菌群落组成的多样性增加，特别是属于硬壁菌门的细菌数量的增加。,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病与气道微生态,Pragman等,发现COPD患者肺中细菌群落与正常肺细菌群落不同，尽管在疾病严重性方面没有显着差异。 表明与无COPD的患者相比，不论严重程度如何，患有COPD的个体在其肺中具有不同的细菌性微生物群，并且肺微生物群落的变化在疾病过程的早期发生。,Sze等,进行了COPD肺组织中细菌菌群的第一次分析。发现COPD和“正常”（对照）肺之间细菌群落的组成有显着差异。 非常严重的COPD患者的肺内含有与对照组或CF患者不同的细菌群。且这些差异主要是由属于变形菌门或硬壁菌门的细菌造成的。,COPD患者的肺具有不同的微生物群， 且属于厚壁菌门的细菌表达增加。,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,慢性阻塞性肺病与气道微生态,Yvonne J Huang and Susan V Lynch. Expert Rev Respir Med . 2011 December ; 5(6): 809821.,慢性阻塞性肺病与气道微生态,细菌菌群在COPD发病机制中的潜在作用,Marc A Sze, et al. International Journal of COPD 2014:9 229238.,从每个患者收集口咽洗液和支气管肺泡灌洗液。将内部转录间隔区（ITS）的焦磷酸测序数据聚类为操作分类单位，然后将其分配到分类学类别。颜色代表每个样品内真菌分类群的相对丰度。顶行是每个样品的聚合酶链反应后ITS DNA的浓度。,肺移植后呼吸道肌组织中真菌分类群的相对丰度,在健康对照受试者中的BAL几乎没有对应于真菌物种的序列读数，但在移植BAL中发现假丝酵母属，曲霉属和隐球菌。,Lijia Cui, et al. Ann Am Thorac Soc Vol 11, Supplement 4, pp S227S232, Aug 2014,肺移植与气道微生态,益生菌,益生菌调节免疫应答的作用是基于肠-肺轴,Paul Forsythe, PhD. Chest, 2011, 139(4):901-8,益生菌对肺病哮喘和COPD的推定免疫调节功能。 过敏性哮喘（图的左侧）和COPD（图的右侧）的免疫和炎性驱动因子可以通过菌株特异性益生菌来改变。,益生菌能差异性调节抗炎和促炎细胞因子的产生以及促进T细胞应答类型（例如Th1 / Th2，Treg和Th17应答）间的平衡。,到目前为止，已经显示几种LAB菌株增强细胞介导的免疫应答，包括T淋巴细胞增殖，单核细胞吞噬能力和NK细胞杀肿瘤活性。,一些益生菌诱导大量的促炎细胞因子，包括IL-2，这些细胞因子用于最新的抗原激活的T细胞和肿瘤细胞内稳态的淋巴细胞扩增。,不同的乳杆菌菌株在鼠脾细胞中迅速诱导不同水平的IL-12和IL-10蛋白合成。 其中副干酪乳杆菌（L. paracasei）（菌株NCC2461）最高水平的诱导这些细胞因子。,THIERRY VON DER WEID, et al. CLINICAL AND DIAGNOSTIC LABORATORY IMMUNOLOGY, July 2001, p. 695701,1、副干酪乳杆菌（L. paracasei）,副干酪乳杆菌NCC2461以剂量依赖性方式抑制CD4+T细胞的增殖活性,THIERRY VON DER WEID, et al. CLINICAL AND DIAGNOSTIC LABORATORY IMMUNOLOGY, July