Kliničke karakteristike, dijagnoza, ishodi i analiza mikrobioma pluća invazivne plućne aspergiloze kod pacijenata sa pneumonijom stečenim u zajednici

SAŽETAK

Pozadina

Invazivna plućna aspergiloza (IPA) ostaje potcijenjena kod pacijenata sa pneumonijom stečenom u zajednici (CAP). Ova studija ima za cilj da opiše kliničke karakteristike i ishode IPA kod pacijenata sa CAP, proceni dijagnostičke performanse metagenomskog sekvenciranja sledeće generacije (mNGS) za IPA i analizira mikrobiom pluća putem mNGS podataka.

Nedavno je nova epidemija pneumonije koronavirusa privukla široku pažnju širom svijeta. Mnogi ljudi su počeli da obraćaju pažnju na to da li im je imunitet dovoljno jak jer je imunitet prva linija odbrane organizma od bolesti. U ovom članku istražujemo odnos između upale pluća i imuniteta.

Pneumonija je ozbiljna respiratorna infekcija i upalna bolest uzrokovana mnogim uzrocima. Virusi poput prehlade, gripe i novog korona virusa mogu uzrokovati upalu pluća. Fokus ove bolesti je da uzrokuje nepovratno oštećenje respiratornog sistema i može dovesti do respiratorne insuficijencije.

Međutim, ako je vaš imunitet adekvatan, vaše tijelo je bolje opremljeno za borbu protiv virusa i bakterija. To je uglavnom zbog bijelih krvnih stanica - jedne od najvažnijih imunoloških stanica u tijelu. Bijela krvna zrnca mogu prepoznati invazivne patogene i direktno ih napasti, a također mogu lučiti antitijela za odbranu od invazije patogena.

Pored bijelih krvnih zrnaca, neke druge važne komponente imunog sistema uključuju limfocite i fagocitozu. Limfociti aktiviraju imuni sistem prepoznavanjem stranih patogena, dok je fagocitoza kada određene vrste bijelih krvnih zrnaca progutaju i razgrađuju patogene kao što su invazivne bakterije.

Dakle, održavanje zdravlja vašeg imunološkog sistema je efikasan način za prevenciju respiratornih infekcija poput upale pluća. Imunitet možete poboljšati jedući hranu bogatu vitaminima, proteinima i antioksidansima, kao što su morska riba, orašasti plodovi, pasulj, jagode, borovnice i još mnogo toga. Osim toga, održavanje dobrog zdravlja je također vrlo važno, uključujući nepušenje, više vježbanja, održavanje dobrog sna i smanjenje stresa.

Ukratko, da biste izbjegli respiratorne infekcije kao što je upala pluća, neophodno je održavati dobar imunitet. Moramo poboljšati imunitet organizma zdravom ishranom, pravilnom tjelovježbom i navikama spavanja. Razumno planirajte svoj životni stil kako bi vaše tijelo imalo bolji odbrambeni mehanizam i držalo se podalje od bolesti kao što je upala pluća. Sa ove tačke gledišta, moramo poboljšati svoj imunitet. Cistanche može značajno poboljšati imunitet, jer mesni pepeo sadrži razne biološki aktivne komponente, kao što su polisaharidi, dve pečurke, Huang Li itd. Ove komponente mogu stimulisati imuni sistem Različite vrste ćelija u sistemu, povećavaju njihovu imunološku aktivnost.

Kliknite na zdravstvene prednosti cistanchea

Metode

Ova retrospektivna kohortna studija uključivala je pacijente sa CAP od 22. aprila 2019. do 30. septembra 2021. Analizirani su klinički i mikrobiološki podaci. Dijagnostičke performanse mNGS-a upoređene su sa tradicionalnim metodama detekcije. Karakteriziran je mikrobiom pluća otkriven mNGS-om i procijenjena je njegova povezanost s kliničkim karakteristikama.

Glavni rezultati

IPA je dijagnosticirana kod 26 (23,4 posto) od 111 CAP pacijenata. Pacijenti sa IPA-om su pokazali oslabljen imunitet, veću bolničku smrtnost (30,8 procenata naspram 11,8 procenata) i smrtnost u jedinicama intenzivne nege (42,1 procenat prema 17,5 procenata) u poređenju sa pacijentima bez IPA. Test antigena galaktomanana (GM) imao je najveću osjetljivost (57,7 posto) u detekciji Aspergillus spp, zatim mNGS (42,3 posto), kultura (30,8 posto) i razmaz (7,7 posto). Šalice, kultura i razmaz imali su 100 posto specifičnosti, dok je GM test imao 92,9 posto specifičnosti. Mikrobna struktura IPA značajno se razlikovala od pacijenata bez IPA (str<0.001; Wilcoxon test). Nineteen different species were significantly correlated with clinical outcomes and laboratory biomarkers, particularly for Streptococcus salivarius, Prevotella timonensis, and Human betaherpesvirus 5.

Zaključci

Naši rezultati otkrivaju da pacijenti sa infekcijom Aspergillusom imaju veću ranu smrtnost. NGS se može predložiti kao dopuna rutinskim mikrobiološkim testovima u dijagnozi pacijenata sa rizikom od infekcije Aspergillusom. Plućna mikrobiota je povezana s upalnim, imunološkim i metaboličkim stanjima IPA-e, te tako utiče na kliničke ishode.

UVOD

Invazivna plućna aspergiloza (IPA) je važan uzrok morbiditeta i mortaliteta, koji obično pogađa imunokompromitovane domaćine, kao što su pacijenti sa HIV infekcijom, kao i pacijenti koji primaju terapiju kortikosteroidima, primaoci transplantacije ili hematološki karcinom.1 Brojni slučajevi pogrešne dijagnoze ili propuštene dijagnoze samo dijagnosticirani postmortem zbog nedostatka medicinskih resursa i novih faktora rizika su potcijenjeni.2 Klinička dijagnoza IPA uključuje faktore domaćina, kliničke karakteristike i mikološke dokaze.3 Problemi koji proizlaze iz nedostupnosti uzoraka tkiva, niske osjetljivosti kulture, slabe primjenjivosti tradicionalni faktori domaćina i odsustvo tipičnih kliničkih i radioloških nalaza dovode do odgođene i promašene dijagnoze kod IPA pacijenata.4 Nedavno objavljene smjernice kliničke prakse American Thoracic Society za dijagnozu gljivične infekcije naglašavaju dijagnostičke testove neovisne o kulturi, sa jakim preporukama detekcija Aspergillus DNK u tečnosti bronhoalveolarne lavaže (BALF) pomoću PCR.5.

U protekloj deceniji, razvoj molekularnih metoda za kvantifikaciju i sekvenciranje patogene DNK uvelike je olakšao otkrivanje različitih mikroorganizama. Metagenomsko sekvenciranje sljedeće generacije (NGS) sada se široko primjenjuje na dijagnozu zaraznih bolesti u kliničkim okruženjima, posebno sa specifičnim ili neidentifikovanim ili mješovitim patogenima u neciljanom pristupu.6 Na primjer, kombinacija mNGS-a s konvencionalnim metodama otkrivanja mogla bi povećati stopa otkrivanja kompleksa mikobakterije tuberkuloze7 i olakšava otkrivanje mješovitih patogena kod imunokompromitovanih pacijenata sa teškom pneumonijom stečenom u zajednici (CAP).8 Do danas, dijagnostički učinak NGS-a za otkrivanje infekcije plućnom aspergilozom nije jasan.

Nedavno su opisane varijacije u sastavu i raznolikosti mikrobioma pluća u brojnim respiratornim bolestima, pružajući nove vidike za preciznu dijagnozu. Pacijenti s bakteriološki potvrđenom tuberkulozom pokazali su značajan porast bakterijskih vrsta u usporedbi s bolesnicima s negativnim tuberkulozom.9 Neravnoteža plućne zajednice uzrokovana obogaćivanjem potencijalnim patogenom je u korelaciji s ishodima kod intubiranih/mehanički ventiliranih pacijenata.10 Hérivaux et al otkrili su pacijente s IPA pokazao različito obilje specifičnih bakterijskih taksona.11

Sa dostupnim novijim dijagnostičkim tehnikama, moguće je procijeniti kliničke karakteristike i mikrobiom pluća IPA iz nove perspektive za sveobuhvatno razumijevanje bolesti. Ova studija je dizajnirana da opiše kliničke karakteristike i ishode IPA kod pacijenata sa CAP, procijeni dijagnostičke performanse mNGS za IPA i otkrije odnos između kliničkih karakteristika i mikrobioma pluća u IPA.

METODE

Dizajn studije i učesnici

Ovo je bila retrospektivna kohortna studija koja se sastojala od hospitalizovanih pacijenata (starijih od ili jednakih 18 godina) sa dijagnozom CAP u Prvoj pridruženoj bolnici Medicinskog univerziteta Chongqing između 22. aprila 2019. i 30. septembra 2021. Pacijenti upisani u ovu studiju treba da ispune sljedeće inkluzivne kriterije: (1) dijagnosticiran CAP koji ispunjava smjernice IDSA/ATS iz 2007.12, (2) podvrgnut je bronhoalveolarnom ispiranju, (3) nije bio izložen antibioticima u posljednje 2 sedmice prije uzimanja uzorka i (4) ima test na galaktomanan (GM), bris, kultura i BALF mNGS rezultati BALF. Slučajevi sa vjerovatnim IPA zahtijevaju prisustvo najmanje jednog faktora domaćina, kliničke manifestacije i mikoloških dokaza u BALF-u, prema kriterijima Evropske organizacije za istraživanje i liječenje raka/mikoza (EORTIC/MSG) iz 2019. godine.3 U ovoj studiji, modifikacija dijagnostičkih kriterija bila je dodavanje NGS-a kao jedne od mikoloških metoda testiranja uključujući GM test, bris i kulturu. Slučajevi bez vjerovatnog IPA uključivali su pacijente bez dokaza o kliničkim ili radiološkim dokazima ili prisutnosti Aspergillus spp u BALF. Svi upisani pacijenti su praćeni telefonom kako bi se raspitivali o preživljavanju ili datumu smrti.

Prikupljanje podataka i mikrobiološka ispitivanja

Kliničke informacije su izvučene iz elektronske medicinske dokumentacije korištenjem standardiziranog obrasca za prikupljanje podataka, koji je uključivao demografske podatke, kliničke podatke, laboratorijske nalaze, CT grudnog koša, tretmane protiv gljivica i ishode. Sve podatke su pregledala dva istraživača nezavisno kako bi potvrdili tačnost podataka. 7-Ordinalna skala kategorije13 je modificirana na osnovu dizajna studije, koja se sastojala od međusobno isključivih kategorija kako slijedi: kategorija 7, smrt; kategorija 6, koja zahtijeva invazivnu ventilaciju i dodatnu podršku organa (npr. kontinuirana terapija zamjene bubrega ili ekstrakorporalna membranska oksigenacija); kategorija 5, koja zahtijeva invazivnu mehaničku ventilaciju; kategorija 4, koja zahtijeva neinvazivnu ventilaciju ili kiseonik visokog protoka; kategorija 3, za koje je potreban dodatni kiseonik preko maske ili nazalnih zubaca; kategorija 2, hospitalizovan, bez kiseonika; kategorija 1, otpušten. Poboljšanje kliničkog statusa je definisano kao pad za 2 kategorije procijenjen ordinalnom skalom 7-nivoa u fiksnim vremenskim tačkama (1., 7., 14., 21. i 28. dan).
Testiranje na GM antigen u serumu i GM u BALF se generalno izvodi kod svih uključenih pacijenata. Rezultat se smatrao pozitivnim kada su vrijednosti optičkog indeksa bile veće ili jednake 1.0 u serumu ili veće ili jednake 1.0 u BALF ili veće ili jednake 0 .7 u serumu i veće od ili jednako 0.8 u BALF. Uzorci BALF-a podvrgnuti su mNGS-u, razmazu pod mikroskopom i običnoj kulturi gljivica.

Metagenomsko sekvenciranje nove generacije

Od svakog pacijenta sakupljeno je 1,5–3 mL BALF-a u skladu sa standardnim procedurama.14 1,5 mL epruveta za mikrocentrifugu koja je sadržavala 0.6 mL BALF uzorak, enzim i 1 g 0}, 5 mm staklenih kuglica je miješana vortex mikser, a uzorak 0.3 mL je odvojen u epruvetu za mikrocentrifugu od 1,5 mL i DNK je ekstrahirana korištenjem TIANamp Micro DNA Kit (DP316, Tiangen Biotech) prema priručniku proizvođača.15 DNK biblioteke su konstruirane preko DNK fragmentacija, popravak kraja, ligacija adaptera i PCR amplifikacija. Zatim su biblioteke sa potvrđenim kvalitetom sekvencionirane pomoću Illumina NextSeq 550 platforme sa pojedinačnim čitanjima od 75 bp (Illumina, San Diego, Kalifornija, SAD).16

Interna kontrola, nazvana jedinstveni molekularni spik-in (UMSI), dodana je uzorku prije ekstrakcije DNK. Slijed UMSI varira u različitim uzorcima. Svaki NGS test je uključivao vanjsku negativnu kontrolu koja je radila paralelno s kliničkim uzorcima. Tokom analize, kontaminacija između uzoraka je mogla biti pronađena ako je UMSI sekvenca bila ista ili su očitavanja nekih patogena u vanjskoj kontroli bila vrlo visoka.

Visokokvalitetni podaci sekvenciranja generirani su uklanjanjem čitanja niske kvalitete, nakon čega je uslijedilo kompjutersko oduzimanje sekvenci ljudskog domaćina mapiranih u ljudski referentni genom (hg19) korištenjem Burrows-Wheelerovog poravnanja.17 Preostali podaci uklanjanjem čitanja niske složenosti su klasificirani simultanim usklađivanjem sa četiri baze podataka o mikrobnom genomu (bakterije, gljive, virusi i paraziti), koje su preuzete sa Nacionalnog centra za biotehnološke informacije (ftp://ftp.ncbi. nlm.nih.gov/genomes/). Tumačenje mojih rezultata može se vidjeti u online dodatnim metodama.

Uključivanje pacijenata i javnosti

Pacijenti i javnost nisu bili uključeni u dizajn i provođenje ove studije, izbor mjera ishoda ili zapošljavanje. Rezultati ove studije neće biti distribuirani učesnicima i povezanim zajednicama.

Statističke analize

Kontinuirane varijable su izražene kao medijan (IQR) i upoređene sa Mann-Whitney U testom. Kategoričke varijable su izražene kao brojevi (procenti) i upoređene pomoću χ2 testa ili Fišerovog egzaktnog testa. 2×2 tabele kontingencije su uspostavljene kako bi se odredila osjetljivost, specifičnost, pozitivna prediktivna vrijednost (PPV) i negativna prediktivna vrijednost (NPV). Dvostrano manje od 0.05 se smatralo statistički značajnim. Statističke analize su rađene korištenjem IBM SPSS Statistics, V.23.0 osim ako nije drugačije naznačeno.

Visokokvalitetna očitanja su prvo mapirana na ljudski referentni genom (hg19), a zatim su očitanja koja nisu ljudska bila usklađena sa četiri baze podataka mikrobnog genoma (bakterije, gljive, virusi i paraziti). Nakon uklanjanja pozadinskog mikroba koji se pojavio u negativnim kontrolama (online dopunska tabela 1), Bayesova ponovna procjena brojnosti korištena je za procjenu relativne brojnosti vrsta (online dopunska tabela 2). Indeks alfa raznolikosti za svaki uzorak izračunat je na osnovu Shannon i Simpson indeksa, a beta diverzitet je izračunat na osnovu ponderisane UniFrac udaljenosti i Bray-Curtis distance. P vrijednosti za alfa i beta analizu izračunate su korištenjem Wilcoxon testa sume ranga. Veličina efekta linearne diskriminantne analize (LDA) korištena je za pronalaženje značajno različitih vrsta između grupa, s pragovima log1{10}} LDA skora većim ili jednakim 2 i p vrijednosti manjim ili jednakim 0,05. Spearman je procijenio korelaciju između reprezentativne mikrobiote i kliničkih podataka.

REZULTATI

Regrutacija pacijenata i kliničke karakteristike

Pregledano je ukupno 123 pacijenta sa 128 BALF uzoraka i 111 pacijenata je uključeno u ovu studiju.

Kod 26 pacijenata dijagnosticirana je vjerovatna IPA (nazvana IPA) i 85 kontrola bez IPA (nazvana kontrola) (slika 1). Poređenja demografskih i kliničkih karakteristika između IPA grupe i kontrolne grupe sažeta su u Tabeli 1. Studijska populacija imala je srednju starost od 60 (IQR, 53–73) godina, a 66,7 posto su bili muškarci. Sveukupno, 33 pacijenta (29,7 posto) imalo je istoriju pušenja. Dvadeset dva pacijenta (19,8 posto) imala su kroničnu opstruktivnu bolest pluća. Petnaest pacijenata (13,5 posto) je primalo kortikosteroide, a 36 pacijenata (32,4 posto) se smatralo imunokompromitovanim (online dopunska tabela 3). Pacijenti s vjerovatnim IPA-om imali su značajno veću stopu poznatih faktora rizika za aspergilozu od onih bez IPA, uključujući liječenje kortikosteroidima duže od 28 dana (38,5 posto naspram 5,9 posto, p=0.000) i imunokompromitovane status (53,8 posto naspram 25,9 posto , p=0.008). Nisu nađene značajne razlike u sekvencijalnoj procjeni zatajenja organa i konfuziji, ureji, frekvenciji disanja, krvnom tlaku i skoru pacijenata u dobi od 65 godina između dvije grupe na prijemu.

Mikrobiološki, CT snimci i laboratorijski nalazi

Izolati Aspergillus fumigatusa dobijeni su za 6 od 26 (23,1 posto) vjerojatnih IPA slučajeva, a slijede Aspergillus flavus za 3 od 26 (11,5 posto) i Aspergillus ustus za 1 od 26 (3,8 posto) (tabela 2). Zadebljanje stijenke bronha češće je prikazano na CT-u grudnog koša u IPA (44.0 posto naspram 12,8 posto, p=0.000) (tabela 2). IPA pacijenti imaju značajno niže nivoe ukupnog broja limfocita (774,1 prema 1088,9, p=0.009) i subpopulaciju limfocita, uključujući CD3 plus broj T limfocita (553,0 naspram 782,6, p=0.016), broj CD4 plus T limfocita (287.9 ​​naspram 409.5, p=0.031) i CD4- CD8- T limfocita (25.9 naspram 45.0, p=0.007 ) od kontrolnih pacijenata (online dopunska tabela 4), što ukazuje na kompromitovanu imunološku funkciju IPA pacijenata.

Poređenje dijagnostičkih performansi

Da bismo uporedili dijagnostičke performanse BALF mNGS i konvencionalnih testova za razlikovanje slučajeva sa vjerovatnim IPA od slučajeva bez vjerovatnog IPA, rezultati su prikazani na slici 2. GM test (57,7 posto) imao je najveću osjetljivost u otkrivanju Aspergillus spp, a slijedi ga mNGS (42,3 posto), kultura (30,8 posto) i razmaz (7,7 posto). U poređenju sa razmazom, mNGS je imao značajno veću osjetljivost 42,3 posto naspram 7,7 posto, p=0.{{30}}1). mNGS, kultura i razmaz imali su 100 posto specifičnosti, dok je GM test imao 92,9 posto specifičnosti, sa značajnom razlikom između mNGS (ili kulture ili razmaza) i GM testa (p{ {18}}.029). PPV mNGS, kulture i razmaza za identifikaciju Aspergillus spp bio je 100 posto, dok je GM test bio 71,4 posto. NPV je rangiran kao GM test (87,8 posto), mNGS (85,0 posto), kultura (82,5 posto) i razmaz (78,0 posto), bez značajne razlike između ovih metoda. Analizirali smo razlike u osjetljivosti/specifičnosti/PPV/NPV GM na serumu u odnosu na BALF, koristeći GM indeks BAL tekućine veći ili jednak 1.0 ili serumski GM indeks veći ili jednak 1.0 kao pozitivan, prema EORTIC-u za 2019. /MSG. Bio je značajno veći u osjetljivosti, ali niži u specifičnosti GM BALF-a od GM seruma (57,7 posto naspram 26,9 posto, p{40}}.048, 92,9 posto naspram 100 posto, 0,029, respektivno), što je prikazano u online dopunska tabela 5. Nije bilo razlika u PPV i NPV.

Klinički ishodi

Nije bilo značajnih razlika u mortalitetu od 28- dana, 60- dana i 90- dana između dvije grupe (tabela 3). Bolnički mortalitet (30,8 posto naspram 11,8 posto , p=0.021) i stope mortaliteta u jedinicama intenzivne njege (ICU) (42,1 posto naspram 17,5 posto, p=0.029) bile su značajno veće u IPA grupi nego u kontrolnoj grupi. Distribucija pacijenata koji spadaju u svaku kategoriju 7-kategorijske skale pokazala je statističku razliku između dvije grupe do 28. dana (p=0.017); međutim, značaj sa statističkim testiranjem nije postignut na 7-ordinalnoj skali kategorije do 1, 7 i 14 dana (slika 3). Višestruki antifungalni lijekovi su davani za 23,1 posto pacijenata sa vjerovatnim IPA, u poređenju sa 5,9 posto pacijenata bez vjerovatnog IPA (p=0.01). Udio pacijenata koji su primali vorikonazol bio je značajno veći u slučajevima sa vjerovatnim IPA (53,9 posto naspram 8,2 posto, p=0.000). Nije bilo značajne razlike u upotrebi amfotericina B i kaspofungina između dvije grupe (tabela 3).

Analiza mikrobioma pluća

Da bismo uporedili ukupni sastav i raznolikost plućnog mikrobnog potpisa kod pacijenata sa IPA i kontrolne grupe, analizirali smo uzorke BALF-a prikupljene od 109 pacijenata sa CAP, uključujući 24 slučaja (nedostajuća 2 pacijenta zbog gubitka mNGS podataka) sa dijagnozom verovatne IPA (nazvane IPA) i 85 slučajeva bez vjerovatnog IPA (imenovana kontrola). Procijenili smo raznolikost plućnih zajednica koristeći Shannon i Simpsonov indeks raznolikosti. Došlo je do smanjenja raznolikosti i kod Shannon i Simpsonovog indeksa raznolikosti kod pacijenata sa IPA u poređenju sa pacijentima bez IPA uprkos značajnim razlikama (slika 4A, B). Koristeći ponderisanu UniFrac metriku i Bray-Curtis metriku, uočili smo da se raznolikost pacijenata sa IPA značajno razlikuje od pacijenata bez IPA (p<0.001; Wilcoxon test), suggesting that lung community structure of patients diagnosed with probable IPA differed substantially from those without probable IPA (figure 4C, D). Based on the average relative abundance, we plotted the top 10 phyla, genera, and species among 2 groups. 

U ukupnoj kohorti, Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes i Ascomycota su bili najzastupljeniji rodovi, dok su Prevotella, Streptococcus, Acinetobacter i Pneumocystis bili najčešći rodovi (slika 5A, B). Relativna brojnost prvih 10 u vrstama rangiranim kao Pneumocystis jirovecii, Acinetobacter baumannii, Lautropia mirabilis, Streptococcus oralis, Corynebacterium striatum, Human betaherpesvirus 5, Rothia mucilaginosa, samo Staphylococaronoga, Staphylococarnoga, samo Staphylococarnoga H. betaherpesvirus 5 je bio značajno se razlikuju između dvije grupe (slika 5C). Fokusirajući se na različite vrste u IPA-i u poređenju sa njihovim kontrolama, pronašli smo 21 vrstu sa LDA skorom većim ili jednakim 2 i p<0.05, which H. betaherpesvirus 5, A. fumigatus, Aspergillus niger, Citrobacter braakii, Bacillus thermoamylovorans, Helcococcus kunzite, Lactobacillus delbrueckii, Burkholderia dolosa, Marinobacter hydrocarbonoclasticus, Riemerella anatipestifer, Corynebacterium halotolerant, and Lactobacillus plantarum were significantly abundant in the cases diagnosed with probable IPA, and Streptococcus salivarius, Citrobacter freundii, Paraburkholderia fungorum, Dolosigranulum program, Prevotella timonensis, Sphingobium yanoikuyae, Serratia marcescens, and Corynebacterium oculi were enriched in cases without probable IPA (figure 5D, online supplemental figure 1).

Da bismo dalje istražili korelaciju između kliničkih podataka i mikrobiote pluća IPA, izvršili smo Spearmanov test korelacije zasnovan na rangu na 21 značajno različitoj vrsti s kliničkim ishodima i laboratorijskim nalazima (slika 6A). Uočili smo da je 19 različitih vrsta značajno povezano sa 7 kliničkih ishoda i 22 laboratorijska biomarkera, posebno S. salivarius, P. Sinensis i H. betaherpesvirus 5. S. salivarius je prvenstveno bio u pozitivnoj korelaciji sa osam laboratorijskih biomarkera, uključujući crvena krvna zrnca, ukupno limfociti, T limfociti, T pomoćne ćelije, citotoksični T limfociti, B limfociti, kalijum u serumu i albumin, i negativno u odnosu na aspartat aminotransferazu, direktni bilirubin i D-dimer. Dok je S. salivarius bio uglavnom negativno povezan sa 11 kliničkih ishoda, uključujući smrtnost na intenzivnoj intenzivnoj, trajanje boravka na intenzivnoj intenzivnoj nezi, bolnički mortalitet, mortalitet 28. dana i vrijeme do dodatne neovisnosti o kisiku unutar 28 dana, te pozitivno korelirao s trajanjem smrtnosti boravka u bolnici na dan 28, dani bez ventilatora u roku od 28 dana i vrijeme do poboljšanja kliničkog statusa. Slično S. salivarius, P. timonensis je prvenstveno bio pozitivan u odnosu na šest laboratorijskih biomarkera, uključujući ukupne limfocite, T limfocite, T pomoćne ćelije, CD4- CD8- T ćelije, B limfocite i kalijum u serumu, i negativnu korelaciju sa prokalcitoninom.

Jednako tako, P. timonensis je uglavnom bio negativno povezan sa trajanjem boravka na intenzivnoj intenzivnoj intenzivnoj nezi i bolničkom mortalitetom, ali pozitivno sa danima bez respiratora unutar 28 dana. Za razliku od S. salivarius i P. Sinensis, H. betaherpesvirus 5 bio je negativno povezan sa šest laboratorijskih biomarkera, uključujući ukupne limfocite, T limfocite, T pomoćne ćelije, CD4 plus CD8 plus T ćelije, B limfocite i kalijum u serumu, i pozitivan srodnik sa azot ureje u krvi. U međuvremenu, H. betaherpesvirus 5 je uglavnom bio u negativnoj korelaciji sa trajanjem boravka na intenzivnoj nezi i vremenom do dodatnog osamostaljivanja kiseonika u roku od 28 dana. Ova zapažanja sugeriraju da je disbioza mikrobnih zajednica u plućima povezana s patofiziološkim stanjima pacijenta i stoga može utjecati na kliničke ishode.

Da bismo dalje istražili klinički utjecaj 21 značajno različite vrste, napravili smo analizu preživljavanja crtanjem krivulje kumulativne vjerovatnoće. Kao što je prikazano na slikama 6B i C, otkrivanje A. fumigatusa i H. betaherpesvirusa 5 je značajno predviđalo lošije ishode intenzivne nege (p=0.045, 0.032) . Dok smo na slici 6D, E otkrili da je otkrivanje S. salivarius i P. timonensis izuzetno značajno predviđalo poboljšanje ishoda intenzivne nege (p=0.0031, 0.0054). Stoga smo zaključili da se u mikrobioti pluća CAP-a, ishodi intenzivne nege mogu predvidjeti sastavom zajednice, posebno A. fumigatus, H. betaherpesvirus 5, S. salivarius i P. Sinensis.

DISKUSIJA

U ovoj retrospektivnoj kohortnoj studiji ispitali smo kliničke karakteristike IPA. Zanimljivo je da smo primijetili da pacijenti kategorizirani sa vjerovatnom infekcijom Aspergillusom imaju značajno veći bolnički mortalitet (30,8 posto) i mortalitet na intenzivnoj nezi (42,1 posto) u poređenju sa kontrolom. Smrtnost 28. dana, iako nije statistički značajna, bila je brojčano veća kod IPA pacijenata nego u kontrolnoj skupini. Ovi podaci sugeriraju da pacijenti s infekcijom Aspergillusom imaju veću stopu rane smrtnosti. Prethodna studija je izvijestila o procijenjenim 45 posto smrtnosti na intenzivnoj i 26 posto bolničke smrtnosti18 Među invazivnom traheobronhijalnom aspergilozom, rijetki entitet IPA, 30-dnevne i 90-dnevne stope mortaliteta bile su i do 90 posto. 19 Loughlin i saradnici su izvijestili da smrtnost pacijenata na intenzivnoj intenzivnoj nezi kod pacijenata s vjerovatnom infekcijom Aspergillusom nije bila značajno veća od onih bez infekcije Aspergillusom,4 što je vjerovatno zbog općenito kritičnog statusa u kohorti pacijenata s pneumonijom povezanim s respiratorom u okruženju intenzivne nege. U ovoj studiji, ukupno stanje pacijenata sa CAP-om bilo je relativno blago, što može biti značajno pogoršano infekcijom Aspergillusom i potencijalno opasno po život.

Cornillet i suradnici su sugerirali da nespecifične kliničke karakteristike i dijagnostičke poteškoće pacijenata s IPA, posebno kada pacijenti bez neutropenije lako dovode do neoptimalnog liječenja i odgođenog početka liječenja, što rezultira visokim mortalitetom i morbiditetom.20 S obzirom na razorne stope mortaliteta pacijenata sa IPA, blagovremeno a tačna dijagnoza je istaknuta i hitno potrebna za efikasan antifungalni tretman za smanjenje morbiditeta i mortaliteta. U protekloj deceniji, GM detekcija se široko koristila u dijagnozi IPA.21 Međutim, GM testiranje uzoraka seruma ima ograničenu osjetljivost u dijagnosticiranju IPA kod ne-neutropeničnih domaćina.22 Umjesto toga, otkrivanje GM u uzorcima BAL tekućine pacijenata pod rizikom od IPA ima odličnu dijagnostičku tačnost,23 24 jer se GM oslobađa ranije iu većim koncentracijama u BAL tečnosti u poređenju sa serumom.25 U posljednje vrijeme mNGS igra sve važniju ulogu u dijagnostici gljivičnih oboljenja. Ding i saradnici su pokazali da je osjetljivost mNGS bila značajno veća od kulture u otkrivanju Candida albicans. 9 U ovoj studiji, BALF je sakupljen direktno iz donjeg respiratornog trakta, čime je izbjegnuta kontaminacija iz oralne mikrobiote. Aspergillus u BALF-u je otkriven mNGS-om, kulturom, razmazom i GM testom. Rezultati su pokazali da NGS ima uporedivu specifičnost i PPV sa kulturom u detekciji Aspergillus. Iako je osjetljivost mNGS bila niža od GM testa, mNGS je pokazao veću osjetljivost od razmaza i više specifičnosti od serumskih i BALF GM testova. Ovi rezultati su pokazali da mNGS djeluje kao koristan test koji nije zasnovan na kulturi za otkrivanje Aspergillusa, sugerirajući dopunu rutinskim mikrobiološkim testovima u dijagnozi pacijenata s rizikom od IPA.

Naša studija je otkrila da pacijenti sa CAP-om s Aspergillusom imaju veću vjerovatnoću da budu koinficirani bakterijskom ili (i) virusnom infekcijom zbog imunokompromitovanog statusa i liječenja kortikosteroidima. Prijavljeno je da pacijenti oboljeli od gripe koji su bili imunokompromitovani imaju incidencu IPA čak 32 posto, dok je u grupi oboljelih od gripe bez imunodeficijencije incidenca iznosila 14 posto.18 S pojavom pandemije COVID{4}} i upotreba kortikosteroida kod pacijenata sa teškom plućnom aspergilozom (CAPA) povezanom sa COVID-19,26 COVID-19-povezanom plućnom aspergilozom (CAPA) je prijavljeno u nekoliko izvještaja o slučajevima.27–29 U meta-analizi, incidencija i smrtnost od CAPA na intenzivnoj nezi procijenjeno je na 10,2 posto i 54,9 posto, respektivno.30

Zbog velikog broja mikrobnih očitanja u mNGS podacima koji se mogu koristiti za analizu mikrobnih potpisa u brojnim bolestima, naša studija je pokušala istražiti razliku u strukturi i sastavu mikrobioma između IPA pacijenata i pacijenata koji nisu IPA CAP analizom mNGS podataka. Naša sadašnja studija obuhvatila je mikrobiotu pluća 24 IPA pacijenata i 85 pacijenata bez IPA CAP. Istražena je veza između različite mikrobiote i kliničkih podataka za svih 109 pacijenata sa CAP. Što se tiče alfa raznolikosti, nije bilo značajnih razlika u Shanononovom indeksu i Simpsonovom indeksu mikrobiote kod pacijenata sa IPA i ne-IPA CAP pacijenata, što pokazuje da je raznolikost zajednica unutar uzorka bila slična između pacijenata sa IPA i pacijenata bez IPA.

Za beta raznolikost, naši rezultati su pokazali dramatičnu razliku u ponderiranoj UniFrac udaljenosti (p=2.1×10−6) i Bray-Curtis udaljenosti (p=0.033) između IPA i non-IPA CAP pacijenti, što ukazuje na potencijalni učinak Aspergillus spp na strukturu mikrobiote pluća kod pacijenata s dijagnozom IPA. Slične studije su pokazale značajne razlike u beta raznolikosti mikrobiote između IPA i kontrola.11 To može biti zato što su uzročnici u kontrolama bili složeni, što može biti bilo koji CAP patogen (kao što su bakterije, virusi, gljivice, paraziti, pa čak i atipični patogeni) osim Aspergillus. Stoga je mikrobna heterogenost pluća u kontroli bila veća od IPA. U međuvremenu, ove studije su pokazale da su Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria i Bacteroidetes bile najzastupljenije vrste u IPA kohorti.11 Međutim, osim bakterija, naša studija je otkrila da je relativna brojnost Ascomycota također visoka na nivou tipa, za metagenomika može prikupiti gotovo sve nukleinske kiseline mikrobiote, uključujući bakterije, gljivice, viruse i parazite.

Značajno različite vrste, posebno S. salivarius, P. Sinensis i H. betaherpesvirus 5, bile su snažno povezane s kliničkim podacima. S. salivarius i P. timonensis bili su pozitivno povezani s laboratorijskim biomarkerima kao što su T limfociti i negativno povezani s kliničkim ishodima kao što je bolnička smrtnost. Dok je H. betaherpesvirus 5 bio negativno povezan s laboratorijskim biomarkerima kao što su T limfociti i pozitivno povezan s kliničkim ishodima kao što je bolnička smrtnost. Prethodne studije su pokazale da je S. salivarius probiotička bakterija koja može inhibirati prianjanje pneumokoka na epitelne ćelije ždrijela.31 Takođe, druga studija je dokazala da izolati S. salivarius imaju superiornu sposobnost da inhibiraju rast Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Streeptocoaicus, Moraxella catarrhalis. Streptococcus pyogenes i Staphylococcus aureus. 32 Sve ove studije su se poklopile sa našom studijom da je S. salivarius u pozitivnoj korelaciji sa boljim kliničkim ishodom pacijenata.

Mogući mehanizam S. salivarius u pozitivnoj korelaciji sa poboljšanim ishodom kod pacijenata može biti da oni mogu inhibirati rast potencijalnog patogena i aktivirati imuni sistem domaćina. Za P. Sinensis, prethodna studija je pokazala da P. timonensis može dramatično inducirati ekspresiju mucina povezanih s membranom u trodimenzionalnom modelu epitelnih stanica endometrija i formirati biofilm na površini epitela, što zauzvrat utječe na adheziju drugih bakterija. .33 Razlog pozitivne korelacije sa boljim kliničkim ishodom pacijenata može biti kolonizacijska rezistencija P. Sinensis u plućima i aktivacija imunog sistema domaćina. U kliničkim uvjetima, H. betaherpesvirus 5 može stvoriti doživotne latentne infekcije kod zdravih ljudi. Međutim, kada je imunokompromitovan, H. betaherpesvirus 5 može se reaktivirati, na primjer, kod primatelja transplantiranih organa i HIV pozitivnih pacijenata.34 Dakle, reaktivacija H. betaherpesvirusa 5 ukazuje na oslabljen imuni sistem i loše kliničke ishode pacijenata sa IPA .

Naša studija ima nekoliko ograničenja. Prvo, retrospektivna studija je dizajnirana da analizira prikupljene podatke i bila je ograničena na relativno malu veličinu uzorka, što bi je moglo predisponirati da uvede pristrasnost zbog nepotpunih informacija. Drugo, ovo je bila studija posmatranja. Iako smo otkrili neke zanimljive korelacije između mikrobiote pluća i kliničkih podataka, uzročnu vezu treba riješiti prospektivnom kohortnom studijom ili eksperimentom s mehanizmom, kao što je eksperiment na životinjama, što će biti sljedeći korak našeg istraživanja. Inače, studija je identificirala pacijente s vjerovatnom infekcijom Aspergillusom striktno na osnovu novih dijagnostičkih kriterija EORTIC/MSG 2019, tako da nekoliko slučajeva nije moglo zadovoljiti kriterije za vjerovatnu IPA dijagnozu zbog odsustva klasičnih faktora domaćina.

Saradnici

Koncept i dizajn studija: YL, ZA i HX. Prikupljanje podataka: ZA, ML, HL i MD. Analiza i interpretacija podataka: ZA i HX. Izrada rukopisa: ZA, HX i YL. Kritička revizija rukopisa za važan intelektualni sadržaj: HX, ZA i YL. Statistička analiza: ZA, HL i HX. Administrativna, tehnička ili materijalna podrška: HX, HL i YL. Svi autori dali su doprinos članku i odobrili dostavljenu verziju.

Finansiranje

Medicinski naučno-istraživački projekat u Chongqingu (Zajednički projekat zdravstvene komisije Chongqing i Biroa za nauku i tehnologiju (2022GDRC010)).

Konkurentni interesi

Nijedan nije deklarisan.

Uključivanje pacijenata i javnosti

Pacijenti i/ili javnost nisu bili uključeni u dizajn, provođenje, izvještavanje ili planove širenja ovog istraživanja.

Pristanak pacijenata za objavljivanje

Nije primjenjivo.

Etičko odobrenje

Ova studija uključuje ljudske učesnike. Ovu studiju je odobrila etička komisija Prve pridružene bolnice Medicinske bolnice Chongqing (odobreni broj 2021-301). Učesnici su dali informirani pristanak da učestvuju u studiji prije nego što su učestvovali.

Poreklo i recenzije kolega

Nije pušten u rad; eksterno recenzirano.

Izjava o dostupnosti podataka

Svi podaci relevantni za studiju uključeni su u članak ili postavljeni kao dopunske informacije na internetu.

Dodatni materijal

Ovaj sadržaj je dostavljen od strane autora. Nije provjerena od strane BMJ Publishing Group Limited (BMJ) i možda nije recenzirana. Sva mišljenja ili preporuke o kojima se raspravlja isključivo su autorova(a) i BMJ ih ne podržava. BMJ se odriče svake odgovornosti i odgovornosti koje proizlaze iz bilo kakvog oslanjanja na sadržaj. Kada sadržaj uključuje bilo koji prevedeni materijal, BMJ ne jamči za točnost i pouzdanost prijevoda (uključujući, ali ne ograničavajući se na lokalne propise, kliničke smjernice, terminologiju, nazive lijekova i doze lijekova), i nije odgovoran za bilo kakve greške i/ ili propuste koji proizlaze iz prijevoda i adaptacije ili na neki drugi način.

Otvoren pristup

Ovo je članak otvorenog pristupa koji distribuira Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.0) licenca, koja dozvoljava drugima da distribuiraju, remiksuju, prilagođavaju, nadograđuju ovo djelo nekomercijalno i licenciraju svoja izvedena dela pod različitim uslovima, pod uslovom da je originalno delo pravilno citirano, da se daju odgovarajuća priznanja, da se naznače sve izvršene promene i da je upotreba nekomercijalna. Pogledajte http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

REFERENCE

1 Taccone FS, Van den Abeele AM, Bulpa P, et al. Epidemiologija invazivne aspergiloze u kritično bolesnih pacijenata: klinička slika, osnovna stanja i ishodi. Crit Care 2015;19:7.

2 Danion F, Rouzaud C, Duréault A, et al. Zašto se propušta toliko slučajeva invazivne aspergiloze? Medicinska mikologija 2019;57:S94–103.

3 Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, et al. Revizija i ažuriranje konsenzusnih definicija invazivne gljivične bolesti Evropske organizacije za istraživanje i liječenje raka i Konzorcijuma za obrazovanje i istraživanje studijske grupe za mikoze. Clin Infect Dis 2020;71:1367–76.

4 Loughlin L, Hellyer TP, White PL, et al. Plućna aspergiloza kod pacijenata sa sumnjom na upalu pluća povezanu s respiratorom u odjelima intenzivnog liječenja u UK. Am J Respir Crit Care Med 2020;202:1125–32.

5 Hage CA, Carmona EM, Evans SE, et al. Sažetak za kliničare: mikrobiološka laboratorijska ispitivanja u dijagnostici gljivičnih infekcija u plućnoj i intenzivnoj njezi. Anali ATS 2019;16:1473–7.

6 Mitchell SL, Simner PJ. Sekvencioniranje nove generacije u kliničkoj mikrobiologiji: jesmo li već stigli? Clin Lab Med 2019; 39:405–18.

7 Liu X, Chen Y, Ouyang H, et al. Dijagnoza tuberkuloze metagenomskim sekvenciranjem nove generacije na tečnosti za bronhoalveolarno ispiranje: analiza poprečnog presjeka. Int J Infect Dis 2021;104:50–7.

8 Sun T, Wu X, Cai Y, et al. Metagenomsko sekvenciranje nove generacije za dijagnostiku patogena i antibiotsko liječenje teške pneumonije stečene u zajednici kod imunokompromitovanih odraslih osoba. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:661589.

9 Ding L, Liu Y, Wu X, et al. Metagenomika patogena otkriva različite potpise mikrobiote pluća između bakteriološki potvrđenih i negativnih pacijenata sa tuberkulozom. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:708827.

10 Dickson RP, Schultz MJ, van der Poll T, et al. Mikrobiota pluća predviđa kliničke ishode kod kritično bolesnih pacijenata. Am J Respir Crit Care Med 2020;201:555–63.

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. Mikrobiota pluća predviđa invazivnu plućnu aspergilozu i njen ishod kod imunokompromitovanih pacijenata. Thorax 2022;77:283–91.

12 Mandell LA, Wunderink RG, Anzueto A, et al. Američko društvo zaraznih bolesti/Smjernice američkog torakalnog društva o konsenzusu o liječenju pneumonije stečene u zajednici kod odraslih. Clin Infect Dis 2007;44 Suppl 2:S27–72.

13 Wang Y, Fan G, Horby P, et al. Uporedni ishodi odraslih hospitaliziranih sa infekcijom virusom sezonske gripe A ili B: primjena redne skale kategorije 7-. Otvori Forum Infect Dis 2019;6:ofz053.

14 Chen X, Ding S, Lei C, et al. Metagenomsko sekvenciranje nove generacije krvi i bronhoalveolarne lavaže kod pneumonije. Can J Infect Dis Med Microbiol 2020;2020:6839103.

15 Long Y, Zhang Y, Gong Y, et al. Dijagnoza sepse bezćelijskom DNK tehnologijom sekvenciranja sljedeće generacije kod pacijenata na intenzivnoj nezi. Arch Med Res 2016;47:365–71.

For more information:1950477648nn@gmail.com