מאפיינים קליניים, אבחון, תוצאות וניתוח מיקרוביום ריאות של אספרגילוזיס ריאתי פולשני בחולי דלקת ריאות שנרכשו בקהילה

תַקצִיר

רקע כללי

אספרגילוזיס ריאתי פולשני (IPA) עדיין מוערך בחסר בחולים עם דלקת ריאות נרכשת בקהילה (CAP). מחקר זה נועד לתאר מאפיינים קליניים ותוצאות של IPA בחולי CAP, להעריך את הביצועים האבחוניים של רצף מטאגנומי של הדור הבא (mNGS) עבור IPA ולנתח מיקרוביום ריאות באמצעות נתוני mNGS.

לאחרונה, מגיפת דלקת ריאות נגיף הקורונה החדשה משכה תשומת לב רחבה ברחבי העולם. אנשים רבים החלו לשים לב האם החסינות שלהם מספיק חזקה מכיוון שחסינות היא קו ההגנה הראשון של הגוף מפני מחלות. במאמר זה, אנו חוקרים את הקשר בין דלקת ריאות וחסינות.

דלקת ריאות היא זיהום חמור בדרכי הנשימה ומחלה דלקתית הנגרמת מסיבות רבות. וירוסים כמו הצטננות, שפעת וקורונה החדש יכולים לגרום לדלקת ריאות. המוקד של מחלה זו הוא בכך שהיא גורמת לנזק בלתי הפיך למערכת הנשימה ועלולה להוביל לכשל נשימתי.

עם זאת, אם החסינות שלך מספקת, הגוף שלך מצויד טוב יותר להדוף וירוסים וחיידקים. הדבר נובע בעיקר מתאי דם לבנים – אחד מתאי החיסון החשובים בגוף. תאי דם לבנים יכולים לזהות פתוגנים פולשים ולתקוף אותם ישירות, ויכולים גם להפריש נוגדנים כדי להתגונן מפני פלישת פתוגנים.

בנוסף לתאי דם לבנים, כמה מרכיבים חשובים נוספים של מערכת החיסון כוללים לימפוציטים ופגוציטוזיס. לימפוציטים מפעילים את מערכת החיסון על ידי זיהוי פתוגנים זרים, בעוד שפגוציטוזיס הוא כאשר סוגים מסוימים של תאי דם לבנים נבלעים ומפרקים פתוגנים כמו חיידקים פולשים.

לכן, שמירה על בריאות המערכת החיסונית שלך היא דרך יעילה למנוע זיהומים בדרכי הנשימה כמו דלקת ריאות. אתה יכול לשפר את החסינות שלך על ידי אכילת מזונות עשירים בויטמינים, חלבונים ונוגדי חמצון, כגון דגי ים עמוקים, אגוזים, שעועית, תותים, אוכמניות ועוד. בנוסף, שמירה על בריאות טובה היא גם חשובה מאוד, כולל אי ​​עישון, פעילות גופנית יותר, שמירה על שינה טובה והפחתת מתחים.

בקיצור, כדי להימנע מזיהומים בדרכי הנשימה כמו דלקת ריאות, חיוני לשמור על חסינות טובה. עלינו לשפר את חסינות הגוף באמצעות תזונה בריאה, פעילות גופנית נכונה והרגלי שינה. תכננו באופן סביר את אורח החיים שלכם כך שלגוף שלכם יהיה מנגנון הגנה טוב יותר ויתרחק ממחלות כמו דלקת ריאות. מנקודת מבט זו, עלינו לשפר את החסינות שלנו. Cistanche יכול לשפר משמעותית את החסינות, מכיוון שאפר בשר מכיל מגוון רכיבים פעילים ביולוגית, כמו פוליסכרידים, שתי פטריות, Huang Li ועוד. רכיבים אלו יכולים לעורר את מערכת החיסון סוגים שונים של תאים במערכת, להגביר את פעילותם החיסונית.

לחץ על היתרונות הבריאותיים של cistanche

שיטות

מחקר עוקבה רטרוספקטיבי זה כלל חולי CAP מה-22 באפריל 2019 עד ה-30 בספטמבר 2021. נותחו נתונים קליניים ומיקרוביולוגיים. ביצועי האבחון של mNGS הושוו לשיטות זיהוי מסורתיות. מיקרוביום הריאות שזוהה על ידי mNGS אופיין והקשר שלו עם מאפיינים קליניים הוערך.

תוצאה מרכזית

IPA אובחן ב-26 (23.4 אחוזים) מתוך 111 חולי CAP. מטופלים עם IPA הפגינו חסינות מדוכאת, תמותה גבוהה יותר בבית החולים (30.8 אחוזים לעומת 11.8 אחוזים), ותמותה מיחידות טיפול נמרץ (42.1 אחוזים לעומת 17.5 אחוזים) בהשוואה לחולים ללא IPA. לבדיקת אנטיגן גלקטומנן (GM) הייתה הרגישות הגבוהה ביותר (57.7 אחוזים) בזיהוי Aspergillus spp, ואחריה mNGS (42.3 אחוז), תרבית (30.8 אחוז) ומריחה (7.7 אחוז). לספלים, לתרבית ולמריחה היו 100 אחוז סגוליות, בעוד לבדיקת GM הייתה 92.9 אחוז סגוליות. המבנה המיקרוביאלי של IPA שונה באופן משמעותי ממטופלים שאינם IPA (עמ' 4).<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.

מסקנות

התוצאות שלנו מגלות כי חולים עם זיהום באספרגילוס נוטים להיות בעלי שיעור תמותה מוקדמת גבוה יותר. ניתן להציע את ה-NGS כהשלמה לבדיקות מיקרוביולוגיות שגרתיות באבחון של חולים בסיכון לזיהום באספרגילוס. מיקרוביוטת הריאות קשורה למצבים דלקתיים, חיסוניים ומטבוליים של IPA, ובכך משפיעה על התוצאות הקליניות.

מבוא

אספרגילוזיס ריאתי פולשני (IPA) היא גורם חשוב לתחלואה ותמותה, המשפיעה בדרך כלל על מארחים מדוכאים חיסוניים, כגון חולים עם זיהום ב-HIV וכן חולים המקבלים טיפול בקורטיקוסטרואידים, מושתלים או סרטן המטולוגי.1 מקרים רבים של אבחנה שגויה או אבחנה שגויה רק נתיחה שלאחר המוות מאובחנת עקב מחסור במשאבים רפואיים וגורמי סיכון חדשים מוערכים בחסר.2 אבחון קליני של IPA כולל גורמי מארח, מאפיינים קליניים וראיות מיקולוגיות.3 בעיות הנובעות מחוסר נגישות של דגימות רקמה, רגישות נמוכה של תרבית, ישימות לקויה של גורמי מארח מסורתיים והיעדר ממצאים קליניים ורדיולוגיים טיפוסיים מובילים לעיכוב והחמצה של אבחון בחולי IPA.4 ההנחיות הקליניות של American Thoracic Society שפורסמו לאחרונה לאבחון של זיהום פטרייתי מדגישות את בדיקות האבחון הבלתי תלויות בתרבות, עם המלצות חזקות שניתנו ל זיהוי של DNA Aspergillus בנוזל שטיפה ברונכואלוואולרי (BALF) על ידי PCR.5.

בעשור האחרון, פיתוח בשיטות מולקולריות לכימות וריצוף של DNA פתוגני הקל מאוד על איתור מיקרואורגניזמים שונים. ריצוף מטאנומי של הדור הבא (NGS) יושם כעת באופן נרחב לאבחון של מחלות זיהומיות במסגרות קליניות, במיוחד עם פתוגנים ספציפיים או לא מזוהים או מעורבים בגישה לא ממוקדת.6 לדוגמה, שילוב של mNGS עם שיטות זיהוי קונבנציונליות עשוי להגדיל שיעור הזיהוי של Mycobacterium tuberculosis complex7 ומקל על זיהוי פתוגנים מעורבים בחולי דלקת ריאות נרכשת חמורה (CAP) עם פגיעה חיסונית.

לאחרונה תוארו שינויים בהרכב ובמגוון של מיקרוביום ריאות על פני מחלות נשימה רבות, מה שסיפק מראות חדשים לאבחון מדויק. חולים עם שחפת שאושרה בקטריולוגית הפגינו עלייה ניכרת במינים חיידקיים בהשוואה לחולי שחפת שליליים.9 חוסר האיזון של הקהילה הריאתית המונע על ידי העשרה בפתוגן הפוטנציאלי נמצא בקורלציה עם התוצאות בחולים שעברו אינטובציה/נשמה מכנית.10 Hérivaux וחב' גילו חולים עם IPA הפגין שפע דיפרנציאלי של טקסיות חיידקים ספציפיים.11

עם טכניקות אבחון חדשות יותר זמינות, ניתן להעריך את המאפיינים הקליניים ואת מיקרוביום הריאות של IPA מנקודת מבט חדשה להבנה מקיפה של המחלה. מחקר זה נועד לתאר מאפיינים קליניים ותוצאות של IPA בחולי CAP, להעריך את ביצועי האבחון של mNGS עבור IPA ולחשוף את הקשר בין מאפיינים קליניים למיקרוביום הריאות ב-IPA.

שיטות

עיצוב לימודים ומשתתפים

זה היה מחקר עוקבה רטרוספקטיבי שכלל מטופלים מאושפזים (מעל גיל 18 או שווה להם) שאובחנו כ-CAP בבית החולים הראשון של האוניברסיטה הרפואית של צ'ונגצ'ינג בין ה-22 באפריל 2019 ל-30 בספטמבר 2021. חולים שנרשמו למחקר זה צריכים להיפגש הקריטריונים הכוללים הבאים: (1) מאובחן עם CAP העומד בהנחיות IDSA/ATS משנת 200712, (2) עובר שטיפה ברונכואלוואולרית, (3) ללא חשיפה לאנטיביוטיקה בשבועיים האחרונים לפני איסוף הדגימה ו-4) לאחר בדיקת גלקטומנן (GM), תוצאות מריחה, תרבית ו-BALF mNGS של BALF. מקרים עם IPA סביר דורשים נוכחות של לפחות גורם מארח אחד, ביטוי קליני וראיות מיקולגיות ב-BALF, על פי הקריטריונים לשנת 2019 של הארגון האירופי לחקר וטיפול בסרטן/Mycoses Study Group (EORTIC/MSG).3 במחקר זה, שינוי בקריטריונים האבחוניים היה הוספת NGS כאחת משיטות הבדיקה המיקולגיות כולל בדיקת GM, מריחה והתרבות. מקרים ללא IPA סביר כללו חולים ללא עדות לראיות קליניות או רדיולוגיות או נוכחות של Aspergillus spp ב-BALF. כל החולים שנרשמו עברו מעקב טלפוני כדי לברר לגבי הישרדות או תאריך מוות.

איסוף נתונים ובדיקות מיקרוביולוגיות

מידע קליני הוצא מהרשומות הרפואיות האלקטרוניות באמצעות טופס איסוף נתונים סטנדרטי, שכלל מידע דמוגרפי, נתונים קליניים, ממצאי מעבדה, CT של החזה, טיפולים נגד פטריות ותוצאות. כל הנתונים נבדקו על ידי שני חוקרים באופן עצמאי כדי לאמת את דיוק הנתונים. סולם ה-7-קטגוריה הסדיר13 שונה על סמך עיצוב המחקר, שהורכב מקטגוריות סותרות זו את זו כדלקמן: קטגוריה 7, מוות; קטגוריה 6, הדורשת אוורור פולשני ותמיכה נוספת באיברים (למשל, טיפול מתמשך בתחליפי כליות או חמצון ממברנה חוץ גופית); קטגוריה 5, הדורשת אוורור מכני פולשני; קטגוריה 4, הדורשת אוורור לא פולשני או חמצן בזרימה גבוהה; קטגוריה 3, הדורשת תוספת חמצן באמצעות מסכה או חודי אף; קטגוריה 2, מאושפזת, ללא חמצן; קטגוריה 1, משוחרר. שיפור במצב הקליני הוגדר כירידה של 2 קטגוריות שהוערכו על ידי 7-הרמה הסולם בנקודות זמן קבועות (ימים 1, 7, 14, 21 ו-28).
בדיקה לאנטיגן GM בסרום ו-GM בBALF מבוצעת בדרך כלל בכל החולים שנרשמו. תוצאה נחשבה חיובית כאשר ערכי האינדקס האופטי היו גדולים או שווים ל-1.0 בסרום או גדול מ-1 או שווה ל-1.0 ב-BALF או גדול או שווה ל-0 .7 בסרום וגדול או שווה ל-0.8 בBALF. דגימות BALF עברו mNGS, מריחה במיקרוסקופיה והתרבות פטרייתית רגילה.

Metagenomics הדור הבא ברצף

מכל מטופל נאספו 1.5-3 מ"ל של BALF לפי נהלים סטנדרטיים.14 שפופרת מיקרוצנטריפוגה בגודל 1.5 מ"ל המכילה 0.6 מ"ל דגימת BALF, אנזים ו-1 גרם של 0.5 מ"מ חרוזי זכוכית, עוררה על ידי מערבל מערבולת, ודגימת 0.3 מ"ל הופרדו לשפופרת מיקרוצנטריפוגה של 1.5 מ"ל ו-DNA חולץ באמצעות ערכת TIANamp Micro DNA (DP316, Tiangen Biotech) בהתאם למדריך של היצרן. 15 ספריות DNA נבנו באמצעות DNA פרגמנטציה, תיקון קצה, קשירת מתאם והגברת PCR. לאחר מכן, ספריות עם איכות מאושרת רוצו על ידי פלטפורמת Illumina NextSeq 550 עם קריאה בודדת של 75bp (Illumina, סן דייגו, קליפורניה, ארה"ב).16

הבקרה הפנימית, בשם ייחודי מולקולרי spiked-in (UMSI), נוספה לדגימה לפני מיצוי ה-DNA. הרצף של UMSI השתנה בדגימות שונות. כל ריצת בדיקת NGS כללה ביקורת שלילית חיצונית שרצה במקביל לדגימות קליניות. במהלך הניתוח, ניתן היה למצוא את הזיהום בין הדגימות אם רצף ה-UMSI היה זהה או שהקריאות של כמה פתוגנים בבקרה החיצונית היו גבוהות מאוד.

נתוני רצף באיכות גבוהה נוצרו על ידי הסרת קריאות באיכות נמוכה, ולאחר מכן חיסור חישובי של רצפי מארח אנושיים שמופו לגנום הייחוס האנושי (hg19) באמצעות יישור Burrows-Wheeler.17 שאר הנתונים על ידי הסרת קריאות במורכבות נמוכה סווגו על ידי יישור בו-זמנית לארבעה מאגרי מידע של גנום מיקרוביאלי (חיידקים, פטריות, וירוסים וטפילים), אשר הורדו מהמרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגיה (ftp://ftp.ncbi. nlm.nih.gov/genomes/). ניתן לראות את הפרשנות של התוצאות שלי בשיטות משלימות מקוונות.

מעורבות המטופל והציבור

מטופלים והציבור לא היו מעורבים בתכנון ובביצוע של מחקר זה, בבחירת מדדי תוצאה או בגיוס. תוצאות מחקר זה לא יופצו לקהילות המשתתפות ולקהילות המקושרות.

ניתוח סטטיסטי

משתנים מתמשכים הובאו כחציון (IQR) והשוו עם מבחן Mann-Whitney U. משתנים קטגוריים הובאו כמספרים ( אחוזים ) והשוו על ידי מבחן χ2 או מבחן מדויק של פישר. טבלאות המקרה של 2×2 נקבעו כדי לקבוע רגישות, ספציפיות, ערך ניבוי חיובי (PPV) וערך ניבוי שלילי (NPV). דו-צדדי של פחות מ-0.05 נחשב מובהק סטטיסטית. ניתוחים סטטיסטיים נעשו באמצעות IBM SPSS Statistics, V.23.0 אלא אם צוין אחרת.

הקריאות האיכותיות מופו תחילה לגנום ההתייחסות האנושי (hg19) ולאחר מכן יושרו קריאות לא אנושיות לארבעה מאגרי מידע של גנום מיקרוביאלי (חיידקים, פטריות, וירוסים וטפילים). לאחר הסרת חיידק הרקע שהופיע בבקרות שליליות (טבלה משלימה מקוונת 1), נעשה שימוש באומדן מחדש של השפע בייסיאנית כדי להעריך את השפע היחסי של מינים (טבלה משלימה מקוונת 2). מדד גיוון האלפא עבור כל מדגם חושב על סמך אינדקסים של שאנון וסימפסון, וגיוון בטא חושב על סמך מרחק UniFrac משוקלל ומרחק בריי-קרטיס. ערכי P עבור ניתוח אלפא ובטא חושבו באמצעות מבחן סכום הדירוג של Wilcoxon. נעשה שימוש בגודל אפקט של ניתוח מבחן ליניארי (LDA) כדי למצוא מינים שונים באופן מובהק בין קבוצות, עם סף של log10 LDA ציון גדול מ-2 או שווה ל-2 וערך p קטן או שווה ל-0.05. המתאם בין המיקרוביוטה המייצגת לנתונים הקליניים הוערך על ידי ספירמן.

תוצאות

גיוס חולים ומאפיינים קליניים

סך של 123 חולים עם 128 דגימות BALF נבדקו ו-111 חולים נרשמו למחקר זה.

26 חולים אובחנו עם IPA סביר (הנקרא IPA) ו-85 מטופלים ללא IPA (שמם בקרה) (איור 1). השוואות של מאפיינים דמוגרפיים וקליניים בין קבוצת ה-IPA לקבוצת הביקורת סוכמו בטבלה 1. לאוכלוסיית המחקר היה גיל חציוני של 60 (IQR, 53-73) שנים, ו-66.7 אחוזים היו גברים. בסך הכל, ל-33 חולים (29.7 אחוזים) הייתה היסטוריה של עישון. 22 חולים (19.8 אחוזים) סבלו ממחלת ריאות חסימתית כרונית. 15 מטופלים (13.5 אחוזים) קיבלו קורטיקוסטרואידים ו-36 מטופלים (32.4 אחוזים) נחשבו למדוכאי חיסון (טבלה משלימה מקוונת 3). לחולים עם IPA סביר היה שיעור גבוה משמעותית של גורמי סיכון ידועים לאספרגילוזיס בהשוואה לאלה ללא IPA, כולל טיפול בקורטיקוסטרואידים יותר מ-28 ימים (38.5 אחוזים לעומת 5.9 אחוזים , p=0.000) ובעלי דיכאון חיסוני. סטטוס (53.8 אחוזים לעומת 25.9 אחוזים, p=0.008). לא נמצאו הבדלים משמעותיים בניקוד הערכת כשל איברים עוקבים ובלבול, אוריאה, קצב נשימה, לחץ דם וציון גיל 65 של חולים בין שתי הקבוצות בכניסה.

מיקרוביולוגיות, תמונות CT וממצאי מעבדה

מבודדי Aspergillus fumigatus התקבלו עבור 6 מתוך 26 (23.1 אחוזים) מקרי IPA סבירים, ואחריהם Aspergillus flavus עבור 3 מתוך 26 (11.5 אחוזים) ואספרגילוס ustus עבור 1 מתוך 26 (3.8 אחוזים) (טבלה 2). עיבוי דופן הסימפונות הוצג לעתים קרובות יותר ב-CT של החזה ב-IPA (44.0 אחוזים לעומת 12.8 אחוזים, p=0.000) (טבלה 2). לחולי IPA יש רמות נמוכות משמעותית של ספירת לימפוציטים כוללת (774.1 לעומת 1088.9, p=0.009) ותת אוכלוסיית לימפוציטים, כולל ספירת לימפוציטים CD3 פלוס T (553.0 לעומת 782.6, p=0.016), ספירת לימפוציטים CD4 פלוס T (287.9 ​​לעומת 409.5, p=0.031) וספירת לימפוציטים CD4− CD8− T (25.9 לעומת 45.0, p=0.007 ) מאשר חולי ביקורת (טבלה משלימה מקוונת 4), המצביעים על התפקוד החיסוני הנפגע של חולי IPA.

השוואה בין ביצועי אבחון

כדי להשוות את הביצועים האבחוניים של BALF mNGS ובדיקות קונבנציונליות להבחין בין מקרים עם IPA סביר ממקרים ללא IPA סביר, התוצאות הוצגו באיור 2. לבדיקת GM (57.7 אחוזים) הייתה הרגישות הגבוהה ביותר בזיהוי Aspergillus spp, ואחריה mNGS (42.3 אחוזים), תרבית (30.8 אחוזים) ומריחה (7.7 אחוזים). בהשוואה למריחה, ל-mNGS הייתה רגישות גבוהה משמעותית של 42.3 אחוזים לעומת 7.7 אחוזים, p=0.{{30}}1). ל-mNGS, לתרבית ולמריחה הייתה סגוליות של 100 אחוז, בעוד לבדיקת GM הייתה 92.9 אחוז ספציפיות, עם הבדל משמעותי בין mNGS (או תרבית או מריחה) לבין מבחן ה-GM (p{ {18}}.029). ה-PPV של mNGS, תרבית ומריחה לזיהוי Aspergillus spp היה 100 אחוז, בעוד שבדיקת ה-GM הייתה 71.4 אחוזים. ה-NPV דורג כבדיקת GM (87.8 אחוז), mNGS (85.0 אחוז), תרבית (82.5 אחוז) וכריחה (78.0 אחוז), ללא הבדל משמעותי בין השיטות הללו. ניתחנו הבדלים ברגישות/ספציפיות/PPV/NPV של GM בסרום לעומת BALF, תוך שימוש באינדקס BAL נוזל GM של גדול מ-או שווה ל-1.0 או אינדקס GM בסרום של גדול מ-או שווה ל-1.0 כחיובי, לפי 2019 EORTIC /MSG. זה היה גבוה משמעותית ברגישות אך נמוך יותר בספציפיות של GM BALF מזו של סרום GM (57.7 אחוז לעומת 26.9 אחוז , p=0.048, 92.9 אחוז לעומת 100 אחוז , 0.029, בהתאמה), אשר הוצג ב טבלה משלימה מקוונת 5. לא היו הבדלים ב-PPV וב-NPV.

תוצאות קליניות

לא היו הבדלים מובהקים בתמותה של 28-יום, 60-יום ו-90-ימים בין שתי הקבוצות (טבלה 3). שיעורי התמותה בבתי חולים (30.8 אחוזים לעומת 11.8 אחוזים , p=0.021) ושיעורי התמותה מיחידות טיפול נמרץ (ICU) (42.1 אחוזים לעומת 17.5 אחוזים ,p=0.029) היו גבוהים משמעותית בקבוצת ה-IPA מאשר בקבוצת הביקורת. התפלגות החולים הנכללים בכל קטגוריה של 7-סולם הקטגוריות הראתה הבדל סטטיסטי בין שתי הקבוצות לפי יום 28 (p=0.017); עם זאת, מובהקות עם בדיקות סטטיסטיות לא הושגה ב7-סולם הסידורים של הקטגוריה לפי ימים 1, 7 ו-14 (איור 3). תרופות אנטי-פטרייתיות מרובות ניתנו עבור 23.1 אחוז מהחולים עם IPA סביר, בהשוואה ל-5.9 אחוז מהמטופלים ללא IPA סביר (p=0.01). שיעור החולים שקיבלו Voriconazole היה גבוה להפליא במקרים עם IPA סביר (53.9 אחוז לעומת 8.2 אחוז , p=0.000). לא היה הבדל משמעותי בשימוש באמפוטריצין B וקספופונגין בין שתי הקבוצות (טבלה 3).

ניתוח מיקרוביום ריאות

כדי להשוות את ההרכב והמגוון הכולל של החתימה החיידקית של הריאה בחולים עם IPA והבקרה, ניתחנו דגימות BALF שנאספו מ-109 חולי CAP, כולל 24 מקרים (חסרים 2 חולים עקב אובדן נתוני mNGS) שאובחנו עם IPA סביר (ששמו IPA) ו-85 מקרים ללא IPA סביר (בקרה בשם). הערכנו את הגיוון של קהילות הריאות באמצעות אינדקס הגיוון של שאנון וסימפסון. חלה ירידה בגיוון הן במדד הגיוון של שאנון והן ב-Simpson בחולי IPA בהשוואה למטופלים שאינם ב-IPA למרות הבדלים משמעותיים (איור 4A, B). באמצעות מדד UniFrac המשוקלל ומדד Bray-Curtis, ראינו שמגוון חולי IPA שונה באופן משמעותי ממטופלים שאינם 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. 

בקבוצה הכוללת, Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes ו-Ascomycota היו הסוגים הנפוצים ביותר, בעוד ש-Prevotella, Streptococcus, Acinetobacter ו-Pneumocystis היו הסוגים הנפוצים ביותר (איור 5A, B). השפע היחסי של ה-10 המובילים במינים המדורגים כ-Pneumocystis jirovecii, Acinetobacter baumannii, Lautropia mirabilis, Streptococcus oralis, Corynebacterium striatum, Human betaherpesvirus 5, Rothia mucilaginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus aureus, Prevotica only, H. היה ה שונה באופן משמעותי בין שתי קבוצות (איור 5C). בהתמקדות במינים הדיפרנציאליים ב-IPA בהשוואה לבקרות שלהם, מצאנו 21 מינים עם ציון LDA גדול או שווה ל-2 ו-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).

כדי להמשיך ולחקור את המתאם בין נתונים קליניים למיקרוביוטת הריאות של IPA, ביצענו את בדיקת המתאם המבוססת על דרגה של Spearman על 21 המינים השונים באופן מובהק עם תוצאות קליניות וממצאי מעבדה (איור 6A). ראינו 19 מינים שונים בקורלציה מובהקת עם 7 תוצאות קליניות ו-22 סמנים ביולוגיים מעבדתיים, במיוחד S. salivarius, P. Sinensis ו-H. betaherpesvirus 5. S. salivarius נמצא בקורלציה חיובית בעיקר עם שמונה סמנים ביולוגיים מעבדתיים, כולל תאי דם אדומים, בסך הכל. לימפוציטים, לימפוציטים T, תאי עוזר T, לימפוציטים T ציטוטוקסיים, לימפוציטים B, אשלגן בסרום ואלבומין, ובאופן שלילי עם אמינוטרנספראז אספרטאט, בילירובין ישיר ו-D-דימר. בעוד ש-S. salivarius היה קשור בעיקרו שלילי ל-11 תוצאות קליניות, כולל תמותה בטיפול נמרץ, משך השהייה בטיפול נמרץ, תמותה בבית החולים, תמותה ביום 28, וזמן עד לעצמאות חמצן נוספת בתוך 28 ימים, ובקורלציה חיובית עם משך התמותה בבית החולים. ביום 28, ימים ללא הנשמה תוך 28 ימים וזמן לשיפור במצב הקליני. בדומה ל-S. salivarius, P. timonensis היה יחסית חיובי בעיקר לשישה סמנים ביולוגיים במעבדה, כולל לימפוציטים הכוללים, לימפוציטים T, תאי עוזר T, תאי CD4-CD8- T, לימפוציטים B ואשלגן בסרום, ובקורלציה שלילית עם פרוקלציטונין.

באותה מידה, P. timonensis היה קשור בעיקר לשלילה למשך השהות בטיפול נמרץ ולתמותה בבית החולים, אך חיובי עם ימים ללא הנשמה תוך 28 ימים. בניגוד ל-S. salivarius ו-P. Sinensis, H. betaherpesvirus 5 היה קשור לשלילה עם שישה סמנים ביולוגיים מעבדתיים, כולל לימפוציטים הכוללים, לימפוציטים T, תאי עוזר T, CD4 פלוס CD8 פלוס תאי T, לימפוציטים B ואשלגן בסרום, וחיובי עם חנקן אוריאה בדם. בינתיים, H. betaherpesvirus 5 נמצא בקורלציה שלילית בעיקר עם משך השהות בטיפול נמרץ וזמן עד לעצמאות חמצן נוספת בתוך 28 ימים. תצפיות אלו הציעו כי דיסביוזה של קהילות מיקרוביאליות בריאות קשורה למצבים הפתופיזיולוגיים של המטופל ולכן יכולה להשפיע על התוצאות הקליניות.

כדי להמשיך ולחקור את ההשפעה הקלינית של 21 מינים שונים באופן מובהק, ביצענו את ניתוח ההישרדות על ידי שרטוט עקומת ההסתברות המצטברת. כפי שמוצג באיורים 6B ו-C, הזיהוי של A. fumigatus ו-H. betaherpesvirus 5 היה ניבוי משמעותי של תוצאות נמרץ גרועות יותר (p=0.045, 0.032) . בעוד באיור 6D, E, מצאנו שזיהוי של S. salivarius ו- P. timonensis היה מנבא בצורה משמעותית ביותר לשיפור תוצאות טיפול נמרץ (p=0.0031, 0.0054). לפיכך הגענו למסקנה שבמיקרוביוטת הריאות של CAP, ניתן לחזות את תוצאות הטיפול הנמרץ על ידי הרכב הקהילה, במיוחד A. fumigatus, H. betaherpesvirus 5, S. salivarius ו-P. Sinensis.

דִיוּן

במחקר עוקבה רטרוספקטיבי זה, בחנו את המאפיינים הקליניים של IPA. מעניין לציין שלמטופלים שסווגו כבעלי זיהום סביר באספרגילוס, הייתה תמותה גבוה משמעותית בבתי חולים (30.8 אחוזים) ותמותת טיפול נמרץ (42.1 אחוזים) בהשוואה לביקורת. התמותה ביום 28, אם כי לא מובהקת סטטיסטית, הייתה גבוהה יותר מבחינה מספרית בחולי IPA מאשר בביקורת. נתונים אלה העלו כי חולים עם זיהום באספרגילוס נוטים להיות בעלי שיעור תמותה מוקדם גבוה יותר. מחקר קודם דיווח על 45 אחוזים מהתמותה לטיפול נמרץ ו-26 אחוז מהתמותה בבתי חולים. 19 Loughlin וחב' דיווחו כי התמותה בטיפול נמרץ בחולים עם סבירות לזיהום באספרגילוס לא הייתה גבוהה משמעותית מאלה ללא זיהום באספרגילוס,4, דבר הנובע ככל הנראה ממצב קריטי בדרך כלל בקבוצת חולי דלקת ריאות הקשורים בהנשמה במערך טיפול נמרץ. במחקר זה, המצב הכללי של החולים שנרשמו עם CAP היה קל יחסית, שיכול להחמיר בצורה יוצאת דופן על ידי זיהום באספרגילוס ועלול לסכן חיים.

Cornillet וחב' הציעו שמאפיינים קליניים לא ספציפיים של חולי IPA וקשיי אבחון, במיוחד כאשר מטופלים ללא נויטרופניה מובילים בקלות לניהול לא מיטבי ולדחיית התחלת הטיפול, וכתוצאה מכך לתמותה ותחלואה גבוהים.20 לאור שיעורי התמותה ההרסניים של חולים עם IPA, יש צורך בזמן ואבחון מדויק מודגש ונדרש בדחיפות לטיפול אנטי פטרייתי יעיל כדי להפחית את שיעור התחלואה והתמותה. בעשור האחרון נעשה שימוש נרחב בגילוי GM באבחון של IPA.21 עם זאת, לבדיקת GM לדגימות נסיוב יש רגישות מוגבלת באבחון IPA במארחים שאינם נויטרופניים.22 במקום זאת, זיהוי GM בדגימות נוזל BAL של חולים בסיכון ל-IPA יש דיוק אבחוני מצוין,23 24 מכיוון ש-GM משתחרר מוקדם יותר ובריכוזים גבוהים יותר בנוזל BAL בהשוואה לסרום.25 לאחרונה, mNGS משחק תפקיד חשוב יותר ויותר באבחון של מחלות פטרייתיות. Ding וחב' הדגימו כי הרגישות של mNGS הייתה גבוהה משמעותית מהתרבות באיתור קנדידה אלביקנס. 9 במחקר זה, BALF נאסף ישירות מדרכי הנשימה התחתונה, מה שנמנע מזיהום מהמיקרוביוטה של ​​הפה. אספרגילוס ב-BALF זוהו על ידי mNGS, תרבית, מריחה ובדיקת GM. התוצאות הראו של-NGS יש ספציפיות ו-PPV דומים לתרבית בזיהוי אספרגילוס. למרות שהרגישות של mNGS הייתה נמוכה יותר מבדיקת GM, mNGS הראתה יותר רגישות מהמריחה ויותר ספציפיות מבדיקות הסרום ו-BALF GM. תוצאות אלו הצביעו על כך ש-mNGS פועלת כבדיקה שימושית שאינה מבוססת תרבות לגילוי אספרגילוס, דבר המצביע על השלמה לבדיקות מיקרוביולוגיות שגרתיות באבחון של חולים בסיכון ל-IPA.

המחקר שלנו גילה שחולי CAP עם אספרגילוס נוטים יותר להידבק בזיהום חיידקי או (וגם) ויראלי עקב המצב המדוכדך החיסוני והטיפול בקורטיקוסטרואידים. חולים עם שפעת שהיו מדוכאים חיסונית דווחו עם שכיחות IPA של עד 32 אחוזים, בעוד שבקבוצת מקרי השפעת הלא-אימונית, השכיחות הייתה 14 אחוזים.18 עם הופעת מגיפת ה-COVID-19 ושימוש בקורטיקוסטרואידים בחולים עם COVID-19,26 COVID-19-Aspergillosis ריאתי (CAPA) חמור דווח במספר דיווחי מקרים.27-29 במטא-אנליזה, השכיחות והתמותה של CAPA בטיפול נמרץ נאמדו ב-10.2 אחוזים ו-54.9 אחוזים, בהתאמה.30

בשל קריאות המיקרוביאליות העצומות בנתוני mNGS שניתן להשתמש בהם כדי לנתח חתימות מיקרוביאליות על פני מחלות רבות, המחקר שלנו ניסה לחקור את ההבדל במבנה ובהרכב המיקרוביום בין חולי IPA לחולי CAP שאינם ב-IPA על ידי ניתוח נתוני mNGS. המחקר הנוכחי שלנו כלל את מיקרוביוטת הריאות של 24 חולי IPA ו-85 חולים שאינם IPA CAP. נחקר הקשר בין מיקרוביוטה שונה ונתונים קליניים עבור כל 109 חולי CAP. לגבי גיוון אלפא, לא היו הבדלים משמעותיים במדד שאנון ומדד סימפסון של מיקרוביוטה בחולי IPA וחולי CAP שאינם ב-IPA, מה שמוכיח שמגוון הקהילות בתוך המדגם היה דומה בין חולי IPA לחולי IPA שאינם חולי IPA.

עבור גיוון בטא, התוצאות שלנו הציגו הבדל דרמטי במרחק UniFrac המשוקלל (p=2.1×10−6) ובמרחק Bray-Curtis (p=0.033) בין IPA ללא-IPA חולי CAP, המצביעים על השפעה פוטנציאלית של Aspergillus spp על מבנה המיקרוביוטה של ​​הריאות בחולים שאובחנו עם IPA. מחקרים דומים הראו הבדלים משמעותיים במגוון הבטא של מיקרוביוטה בין IPA לבקרות.11 ייתכן שהסיבה לכך היא שהגורמים הגורמים בבקרות היו מורכבים, שיכולים להיות כל פתוגני CAP (כגון חיידקים, וירוסים, פטריות, טפילים ואפילו פתוגנים לא טיפוסיים) מלבד אספרגילוס. לפיכך ההטרוגניות החיידקית של הריאות בביקורת הייתה גבוהה יותר מ-IPA. בינתיים, מחקרים אלה הוכיחו כי Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria ו- Bacteroidetes היו הפילות השכיחות ביותר בקבוצת ה-IPA.11 אולם, מעבר לחיידקים, המחקר שלנו מצא שהשפע היחסי של Ascomycota היה גבוה גם ברמת הפילום, עבור המטאנומיקה יכולה לקצור כמעט את כל חומצת הגרעינים של המיקרוביוטה, כולל חיידקים, פטריות, וירוסים וטפילים.

המינים השונים באופן משמעותי, במיוחד S. salivarius, P. Sinensis ו-H. betaherpesvirus 5 היו קשורים מאוד לנתונים קליניים. S. salivarius ו-P. timonensis היו קשורים באופן חיובי לסמנים ביולוגיים מעבדתיים כגון לימפוציטים T וקשורים שליליים לתוצאות קליניות כגון תמותה בבתי חולים. ואילו H. betaherpesvirus 5 היה קשור שלילי לסמנים ביולוגיים מעבדתיים כגון לימפוציטים T וקשור חיובי לתוצאות קליניות כגון תמותה בבתי חולים. מחקרים קודמים הוכיחו ש-S. salivarius הוא חיידק פרוביוטי שיכול לעכב היצמדות פנאומוקוק לתאי אפיתל הלוע.31 כמו כן, מחקר אחר הוכיח כי ל-S. salivarius isolates יש יכולת מעולה לעכב את הצמיחה של Haemophilus influenzae, Moraxella catarocrhal, סטרפטוניה, סטרפטוניה, סטרפטוניה. Streptococcus pyogenes, ו-Staphylococcus aureus. 32 כל המחקרים הללו עלו בקנה אחד עם המחקר שלנו לפיו S. salivarius היה מתאם חיובי עם התוצאה הקלינית הטובה יותר של החולים.

המנגנון האפשרי של S. salivarius בקורלציה חיובית עם התוצאה המשופרת של החולים עשוי להיות שהם יכולים לעכב את הצמיחה של הפתוגן הפוטנציאלי ולהפעיל את מערכת החיסון המארח. עבור P. Sinensis, מחקר קודם הראה ש-P. timonensis יכול לגרום באופן דרמטי לביטוי של מוצינים הקשורים לממברנה במודל תאי אפיתל רירית הרחם התלת מימדי ויצר את הביופילם במשטח האפיתל, אשר בתורו משפיע על הידבקותם של חיידקים אחרים .33 הסיבה למתאם החיובי עם התוצאה הקלינית הטובה יותר של החולים עשויה להיות ההתנגדות לקולוניזציה של P. Sinensis בריאה והפעלת מערכת החיסון המארחת. במסגרות קליניות, H. betaherpesvirus 5 יכול לבנות זיהומים סמויים לכל החיים באנשים בריאים. עם זאת, לאחר דחיית מערכת החיסון, ניתן להפעיל מחדש את H. betaherpesvirus 5, למשל, מושתלי איברים מוצקים וחולים עם HIV. 34 לפיכך, ההפעלה מחדש של H. betaherpesvirus 5 הצביעה על מערכת חיסון מוחלשת ועל התוצאות הקליניות הירודות של חולי IPA .

למחקר שלנו יש מספר מגבלות. ראשית, המחקר הרטרוספקטיבי תוכנן לנתח נתונים שנאספו והוגבל לגודל מדגם קטן יחסית, מה שעלול לגרום לו להכניס הטיה ממידע חלקי. שנית, זה היה מחקר התצפית. למרות שמצאנו כמה מתאמים מעניינים בין מיקרוביוטה ריאות לנתונים קליניים, הקשר הסיבתי צריך להיפתר על ידי מחקר עוקבה פרוספקטיבי או ניסוי מנגנון, כגון ניסוי בבעלי חיים, שיהיה השלב הבא במחקר שלנו. אחרת, המחקר זיהה חולים עם סבירות לזיהום באספרגילוס בהתבסס אך ורק על קריטריונים אבחוניים חדשים של EORTIC/MSG 2019, כך שמספר מקרים לא יכלו לעמוד בקריטריונים לאבחון סביר של IPA עקב היעדר גורמי מארח קלאסיים.

תורמים

קונספט ועיצוב לימודים: YL, ZA ו-HX. רכישת נתונים: ZA, ML, HL, ו-MD. ניתוח ופרשנות נתונים: ZA ו-HX. ניסוח כתב היד: ז"א, ח"ס וי"ל. עדכון ביקורתי של כתב היד לתוכן אינטלקטואלי חשוב: HX, ZA ו-YL. ניתוח סטטיסטי: ZA, HL ו-HX. תמיכה אדמיניסטרטיבית, טכנית או חומרית: HX, HL ו-YL. כל המחברים תרמו למאמר ואישרו את הגרסה שהוגשה.

מימון

פרויקט מחקר מדעי רפואי של צ'ונגצ'ינג (פרויקט משותף של ועדת הבריאות של צ'ונגצ'ינג ולשכת המדע והטכנולוגיה (2022GDRC010)).

אינטרסים מתחרים

אף אחד לא הוצהר.

מעורבות המטופל והציבור

מטופלים ו/או הציבור לא היו מעורבים בתכנון, בביצוע, בדיווח או בתוכניות ההפצה של מחקר זה.

הסכמת המטופל לפרסום

לא ישים.

אישור אתיקה

במחקר זה מעורבים משתתפים אנושיים. מחקר זה אושר על ידי הוועדה האתית של בית החולים הראשון של בית החולים הרפואי צ'ונגצ'ינג (מספר מאושר 2021-301). המשתתפים נתנו הסכמה מדעת להשתתף במחקר לפני שהשתתפו.

מקור וסקירת עמיתים

לא הוזמן; ביקורת עמיתים חיצונית.

הצהרת זמינות נתונים

כל הנתונים הרלוונטיים למחקר נכללים במאמר או מועלים כמידע משלים באינטרנט.

חומר משלים

תוכן זה סופק על ידי המחבר/ים. זה לא נבדק על ידי BMJ Publishing Group Limited (BMJ) וייתכן שלא עבר ביקורת עמיתים. כל דעות או המלצות שנידונו הן אך ורק של המחבר/ים ואינן מאושרות על ידי BMJ. BMJ מתנערת מכל אחריות ואחריות הנובעת מכל הסתמכות על התוכן. כאשר התוכן כולל כל חומר מתורגם, BMJ אינה מתחייבת לדיוק ומהימנות התרגומים (כולל אך לא רק תקנות מקומיות, הנחיות קליניות, מינוח, שמות תרופות ומינוני תרופות), ואינה אחראית לכל שגיאה ו/ או השמטות הנובעות מתרגום ועיבוד או אחר.

גישה חופשית

זהו מאמר בגישה פתוחה המופץ על ידי רישיון Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.0), המאפשר לאחרים להפיץ, לערבב מחדש, להתאים, להתבסס על עבודה זו באופן לא מסחרי, וכן להעניק רישיון ליצירות הנגזרות שלהם בתנאים שונים, בתנאי שהיצירה המקורית מצוטטת כהלכה, ניתן קרדיט מתאים, כל שינוי שבוצע יצוין והשימוש אינו מסחרי. ראה http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

הפניות

1 Taccone FS, Van den Abeele AM, Bulpa P, et al. אפידמיולוגיה של אספרגילוזיס פולשני בחולים קשים: מצג קליני, מצבים בסיסיים ותוצאות. Crit Care 2015;19:7.

2 Danion F, Rouzaud C, Duréault A, et al. מדוע מחמיצים כל כך הרבה מקרים של אספרגילוזיס פולשני? מיקולוגיה רפואית 2019;57:S94–103.

3 Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, et al. עדכון ועדכון של הגדרות הקונצנזוס של מחלות פטרייתיות חודרניות מהארגון האירופי לחקר וטיפול בסרטן וקונסורציום החינוך והמחקר של Mycoses. Clin Infect Dis 2020;71:1367–76.

4 Loughlin L, Hellyer TP, White PL, et al. אספרגילוזיס ריאתי בחולים עם חשד לדלקת ריאות הקשורה בהנשמה ביחידות נמרץ בבריטניה. Am J Respir Crit Care Med 2020;202:1125–32.

5 Hage CA, Carmona EM, Evans SE, et al. תקציר לרופאים: בדיקות מעבדה מיקרוביולוגיות באבחון זיהומים פטרייתיים בפרקטיקה ריאתית וטיפול קריטי. Annals ATS 2019;16:1473–7.

6 מיטשל SL, סימנר PJ. רצף הדור הבא במיקרוביולוגיה קלינית: האם אנחנו כבר שם? Clin Lab Med 2019;39:405–18.

7 Liu X, Chen Y, Ouyang H, et al. אבחון שחפת על ידי רצף מטגנומי של הדור הבא על נוזל שטיפה ברונכואלוואולרי: ניתוח חתך. Int J Infect Dis 2021;104:50–7.

8 Sun T, Wu X, Cai Y, et al. רצף מטאנומי של הדור הבא לאבחון פתוגני וניהול אנטיביוטי של דלקת ריאות חמורה שנרכשה על ידי קהילה במבוגרים עם דכאות חיסונית. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:661589.

9 Ding L, Liu Y, Wu X, et al. מטאגנומיקת פתוגנים חושפת חתימות מיקרוביוטה ריאתיות ברורות בין חולי שחפת שאושרו בקטריולוגית לבין חולי שחפת שליליים. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:708827.

10 Dickson RP, Schultz MJ, van der Poll T, et al. מיקרוביוטת ריאות מנבאת תוצאות קליניות בחולים קשים. Am J Respir Crit Care Med 2020;201:555–63.

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. מיקרוביוטה של ​​הריאות מנבאת אספרגילוזיס ריאתי פולשני ואת התוצאות שלה בחולים עם דכאות חיסונית. Thorax 2022;77:283–91.

12 מנדל LA, Wunderink RG, Anzueto A, et al. הנחיות קונצנזוס של החברה למחלות זיהומיות של אמריקה/חברת בית החזה האמריקאית על ניהול דלקת ריאות הנרכשת בקהילה במבוגרים. Clin Infect Dis 2007;44 Suppl 2:S27–72.

13 Wang Y, Fan G, Horby P, et al. תוצאות השוואתיות של מבוגרים מאושפזים עם זיהום עונתי בשפעת A או B בנגיף: יישום של 7-סולם הסולם של הקטגוריה. פתח את Forum Infect Dis 2019;6:ofz053.

14 Chen X, Ding S, Lei C, et al. רצף מטגנומי של נוזל שטיפה של דם וברונכואלוויאולר של הדור הבא בדלקת ריאות. Can J Infect Dis Med Microbiol 2020;2020:6839103.

15 Long Y, Zhang Y, Gong Y, et al. אבחון של אלח דם עם DNA נטול תאים על ידי טכנולוגיית רצף הדור הבא בחולי טיפול נמרץ. Arch Med Res 2016;47:365–71.

For more information:1950477648nn@gmail.com