Kliničke karakteristike, dijagnoza, ishodi i analiza plućnog mikrobioma invazivne plućne aspergiloze u bolesnika s vanbolničkom upalom pluća

SAŽETAK

Pozadina

Invazivna plućna aspergiloza (IPA) ostaje podcijenjena u bolesnika s vanbolnički stečenom pneumonijom (CAP). Ova studija ima za cilj opisati kliničke značajke i ishode IPA-e u bolesnika s CAP-om, procijeniti dijagnostičku učinkovitost metagenomskog sekvenciranja sljedeće generacije (mNGS) za IPA-u i analizirati mikrobiom pluća putem podataka mNGS-a.

Nedavno je epidemija nove koronavirusne upale pluća privukla široku pozornost diljem svijeta. Mnogi su počeli paziti je li im imunitet dovoljno jak jer imunitet je prva linija obrane 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 kao što su prehlada, gripa i novi koronavirus mogu uzrokovati upalu pluća. Fokus ove bolesti je da uzrokuje nepovratna oštećenja dišnog sustava i može dovesti do zatajenja disanja.

Međutim, ako je vaš imunitet dovoljan, vaše je tijelo 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 invaziju patogena i izravno ih napasti, a također mogu lučiti antitijela za obranu od invazije patogena.

Osim bijelih krvnih stanica, neke druge važne komponente imunološkog sustava uključuju limfocite i fagocitozu. Limfociti aktiviraju imunološki sustav prepoznavanjem stranih patogena, dok je fagocitoza kada određene vrste bijelih krvnih stanica progutaju i razgrade patogene kao što su invazivne bakterije.

Dakle, održavanje vašeg imunološkog sustava zdravim je učinkovit način za sprječavanje respiratornih infekcija poput upale pluća. Možete poboljšati svoj imunitet jedući hranu bogatu vitaminima, proteinima i antioksidansima, kao što su morske ribe, orašasti plodovi, grah, jagode, borovnice i drugo. Osim toga, održavanje dobrog zdravlja također je vrlo važno, uključujući nepušenje, više vježbanja, održavanje dobrog sna i smanjenje stresa.

Ukratko, kako biste izbjegli respiratorne infekcije poput upale pluća, neophodno je održavati dobar imunitet. Moramo poboljšati imunitet organizma zdravom prehranom, pravilnom tjelovježbom i navikama spavanja. Razumno planirajte svoj životni stil kako bi vaše tijelo imalo bolji obrambeni mehanizam i držalo se podalje od bolesti poput upale pluća. S ove točke gledišta, moramo poboljšati svoj imunitet. Cistanche može značajno poboljšati imunitet, jer mesni pepeo sadrži niz biološki aktivnih komponenti, kao što su polisaharidi, dvije gljive, Huang Li, itd. Ove komponente mogu stimulirati imunološki sustav. Različite vrste stanica u sustavu povećavaju njihovu imunološku aktivnost.

Kliknite zdravstvene prednosti cistanche

Metode

Ova retrospektivna kohortna studija uključivala je pacijente s CAP-om od 22. travnja 2019. do 30. rujna 2021. Analizirani su klinički i mikrobiološki podaci. Dijagnostička učinkovitost mNGS-a uspoređena je s tradicionalnim metodama detekcije. Karakteriziran je plućni mikrobiom otkriven mNGS-om i procijenjena je njegova povezanost s kliničkim značajkama.

Glavni rezultati

IPA je dijagnosticiran u 26 (23,4 posto) od 111 bolesnika s CAP-om. Pacijenti s IPA-om pokazali su oslabljen imunitet, višu bolničku smrtnost (30,8 posto prema 11,8 posto) i smrtnost na odjelu intenzivne njege (42,1 posto prema 17,5 posto) u usporedbi s pacijentima bez IPA-e. Test antigena galaktomanana (GM) imao je najveću osjetljivost (57,7 posto) u otkrivanju Aspergillus spp, zatim mNGS (42,3 posto), kultura (30,8 posto) i bris (7,7 posto). Šalica, kultura i bris imali su 100 posto specifičnosti, dok je GM test imao 92,9 posto specifičnosti. Mikrobna struktura IPA značajno se razlikovala od onih kod pacijenata koji nisu primali 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 s infekcijom Aspergillusom imaju veću ranu stopu smrtnosti. NGS se može predložiti kao nadopuna rutinskim mikrobiološkim testovima u dijagnostici pacijenata kod kojih postoji rizik od infekcije Aspergillusom. Plućna mikrobiota povezana je s upalnim, imunološkim i metaboličkim stanjima IPA-e i stoga utječe na kliničke ishode.

UVOD

Invazivna plućna aspergiloza (IPA) važan je uzrok morbiditeta i mortaliteta, koji obično pogađa imunokompromitirane domaćine, kao što su pacijenti s HIV infekcijom, kao i pacijenti koji primaju terapiju kortikosteroidima, primatelji transplantata ili hematološki rak.1 Brojni slučajevi pogrešne dijagnoze ili propuštene dijagnoze i dijagnosticira se samo postmortalno zbog nedostatka medicinskih resursa, a novi čimbenici rizika su podcijenjeni.2 Klinička dijagnoza IPA-e uključuje čimbenike domaćina, kliničke značajke i mikološke dokaze.3 Problemi koji proizlaze iz nedostupnosti uzoraka tkiva, niske osjetljivosti kulture, slabe primjenjivosti tradicionalni čimbenici domaćina i odsutnost tipičnih kliničkih i radioloških nalaza dovode do odgođene i promašene dijagnoze u bolesnika s IPA-om.4 Nedavno objavljene smjernice kliničke prakse Američkog torakalnog društva za dijagnozu gljivične infekcije ističu dijagnostičke testove neovisne o kulturi, sa snažnim preporukama za detekcija Aspergillus DNA u bronhoalveolarnoj lavažnoj tekućini (BALF) pomoću PCR.5.

U proteklom desetljeću, razvoj molekularnih metoda za kvantifikaciju i sekvencioniranje patogene DNA uvelike je olakšao detekciju različitih mikroorganizama. Metagenomsko sekvenciranje sljedeće generacije (NGS) sada se naširoko primjenjuje na dijagnozu zaraznih bolesti u kliničkim okruženjima, posebno sa specifičnim ili neidentificiranim ili miješanim patogenima u neciljanom pristupu.6 Na primjer, kombiniranje mNGS s konvencionalnim metodama otkrivanja moglo bi povećati stopu otkrivanja kompleksa Mycobacterium tuberculosis7 i olakšava otkrivanje mješovitih patogena kod pacijenata s teškom izvanbolničkom pneumonijom (CAP) s oslabljenim imunitetom.8 Do danas, dijagnostička učinkovitost NGS-a za otkrivanje infekcije plućne aspergiloze nije bila jasna.

Nedavno su opisane varijacije u sastavu i raznolikosti mikrobioma pluća u brojnim respiratornim bolestima, pružajući nove poglede za preciznu dijagnozu. Bolesnici s bakteriološki potvrđenom tuberkulozom pokazali su značajan porast bakterijskih vrsta u usporedbi s pacijentima s negativnom tuberkulozom.9 Neravnoteža plućne zajednice uzrokovana obogaćivanjem potencijalnim patogenom u korelaciji je s ishodima kod intubiranih/mehanički ventiliranih pacijenata.10 Hérivaux i suradnici otkrili su pacijente s IPA-om pokazao različitu brojnost specifičnih bakterijskih taksona.11

S dostupnim novijim dijagnostičkim tehnikama, moguće je procijeniti kliničke karakteristike i plućni mikrobiom IPA iz nove perspektive za sveobuhvatno razumijevanje bolesti. Ovo je istraživanje osmišljeno kako bi se opisale kliničke karakteristike i ishodi IPA-e u bolesnika s CAP-om, procijenila dijagnostička učinkovitost mNGS-a za IPA-u i otkrilo odnos između kliničkih karakteristika i mikrobioma pluća kod IPA-e.

METODE

Dizajn studije i sudionici

Ovo je bila retrospektivna kohortna studija koja se sastojala od hospitaliziranih pacijenata (starijih od ili jednakih 18 godina) kojima je dijagnosticiran CAP u Prvoj pridruženoj bolnici Medicinskog sveučilišta Chongqing između 22. travnja 2019. i 30. rujna 2021. Pacijenti uključeni u ovu studiju trebali bi zadovoljiti sljedeći uključivi kriteriji: (1) dijagnosticiran CAP u skladu sa smjernicama IDSA/ATS iz 2007.12, (2) podvrgnut bronhoalveolarnoj lavaži, (3) bez izlaganja antibioticima u zadnja 2 tjedna prije prikupljanja uzorka i (4) podvrgnut testu na galaktomanan (GM), bris, kultura i BALF mNGS rezultati BALF-a. Slučajevi s vjerojatnim IPA-om zahtijevaju prisutnost najmanje jednog čimbenika domaćina, kliničku manifestaciju i mikološke dokaze u BALF-u, prema kriterijima iz 2019. Europske organizacije za istraživanje i liječenje raka/mikoznih studija (EORTIC/MSG).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 vjerojatne IPA uključivali su bolesnike bez dokaza kliničkih ili radioloških dokaza ili prisutnosti Aspergillus spp u BALF-u. Svi upisani pacijenti praćeni su telefonom kako bi se raspitali o preživljenju ili datumu smrti.

Prikupljanje podataka i mikrobiološka ispitivanja

Kliničke informacije izvučene su iz elektroničkih medicinskih zapisa korištenjem standardiziranog obrasca za prikupljanje podataka, koji je uključivao demografske podatke, kliničke podatke, laboratorijske nalaze, CT prsnog koša, antifungalne tretmane i ishode. Sve su podatke pregledala dva neovisna istraživača kako bi provjerili točnost podataka. 7-Ordinalna ljestvica kategorije13 modificirana je na temelju dizajna studije koja se sastojala od sljedećih kategorija koje se međusobno isključuju: kategorija 7, smrt; kategorija 6, koja zahtijeva invazivnu ventilaciju i dodatnu potporu organa (npr. kontinuirana nadomjesna bubrežna terapija ili ekstrakorporalna membranska oksigenacija); kategorija 5, koja zahtijeva invazivnu mehaničku ventilaciju; kategorija 4, koja zahtijeva neinvazivnu ventilaciju ili kisik s velikim protokom; kategorija 3, koja zahtijeva dodatni kisik pomoću maske ili nosnih zupaca; kategorija 2, hospitaliziran, bez kisika; kategorije 1, otpušten. Poboljšanje kliničkog statusa definirano je kao smanjenje 2 kategorije procijenjene ordinalnom ljestvicom 7-razine u fiksnim vremenskim točkama (1., 7., 14., 21. i 28. dan).
Testiranje na GM antigen u serumu i GM u BALF-u općenito se provodi 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-u ili veće ili jednake 0 .7 u serumu i veće ili jednako 0.8 u BALF-u. Uzorci BALF-a podvrgnuti su mNGS-u, mikroskopskom razmazu i običnoj kulturi gljiva.

Sekvenciranje nove generacije metagenomike

1,5–3 mL BALF-a sakupljeno je od svakog pacijenta u skladu sa standardnim postupcima.14 Mikrocentrifugalna epruveta od 1,5 mL koja je sadržavala 0.6mL BALF uzorak, enzim i 1g 0.5mm staklenih kuglica potresana je vrtložnim mikserom, a uzorak od 0.3 mL odvojen je u epruvetu mikrocentrifuge od 1,5 mL i DNK je ekstrahirana pomoću TIANamp Micro DNA Kita (DP316, Tiangen Biotech) prema uputama proizvođača.15 DNK knjižnica konstruirano je pomoću DNK fragmentacija, popravak kraja, ligacija adaptera i PCR amplifikacija. Zatim su biblioteke s potvrđenom kvalitetom sekvencionirane pomoću platforme Illumina NextSeq 550 s pojedinačnim čitanjima od 75 bp (Illumina, San Diego, Kalifornija, SAD).16

Unutarnja kontrola, nazvana jedinstveni molekularni šiljak (UMSI), dodana je uzorku prije ekstrakcije DNK. Redoslijed UMSI varirao je u različitim uzorcima. Svaki NGS test uključivao je vanjsku negativnu kontrolu koja se izvodila paralelno s kliničkim uzorcima. Tijekom analize mogla se pronaći kontaminacija između uzoraka ako je UMSI sekvenca bila ista ili su očitanja nekih patogena u vanjskoj kontroli bila vrlo visoka.

Visokokvalitetni podaci sekvenciranja generirani su uklanjanjem očitanja niske kvalitete, nakon čega je uslijedilo računalno oduzimanje sekvenci ljudskog domaćina mapiranih na ljudski referentni genom (hg19) korištenjem Burrows-Wheelerovog poravnanja.17 Preostali podaci uklanjanjem očitanja niske složenosti klasificirani su istodobnim usklađivanjem s četiri baze podataka mikrobnog genoma (bakterije, gljive, virusi i paraziti), koje su preuzete iz Nacionalnog centra za biotehnološke informacije (ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/). Tumačenje mojih rezultata može se vidjeti u dopunskim online 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 proslijeđeni sudionicima i povezanim zajednicama.

Statističke analize

Kontinuirane varijable izražene su kao medijan (IQR) i uspoređene s Mann-Whitney U testom. Kategorijalne varijable izražene su brojevima ( postoci ) i uspoređene pomoću χ2 testa ili Fisherovog egzaktnog testa. Utvrđene su tablice nepredviđenosti 2×2 za određivanje osjetljivosti, specifičnosti, pozitivne prediktivne vrijednosti (PPV) i negativne prediktivne vrijednosti (NPV). Dvostrano manje od 0.05 smatralo se statistički značajnim. Statističke analize su napravljene korištenjem IBM SPSS Statistics, V.23.0 osim ako nije drugačije navedeno.

Visokokvalitetna očitanja prvo su mapirana na ljudski referentni genom (hg19), a zatim su neljudska očitanja usklađena s četiri baze podataka mikrobnog genoma (bakterije, gljivice, virusi i paraziti). Nakon uklanjanja pozadinskog mikroba koji se pojavio u negativnim kontrolama (mrežna dopunska tablica 1), korištena je Bayesova ponovna procjena obilja za procjenu relativnog obilja vrsta (mrežna dopunska tablica 2). Indeks alfa raznolikosti za svaki uzorak izračunat je na temelju Shannonovog i Simpsonovog indeksa, a beta raznolikost izračunata je na temelju ponderirane UniFrac udaljenosti i Bray-Curtisove udaljenosti. P vrijednosti za alfa i beta analizu izračunate su pomoću Wilcoxon testa zbroja rangova. Veličina učinka linearne diskriminantne analize (LDA) korištena je za pronalaženje značajno različitih vrsta između skupina, s pragovima od log10 LDA rezultat veći od ili jednak 2 i p vrijednost manja od ili jednaka 0,05. Korelaciju između reprezentativne mikrobiote i kliničkih podataka procijenio je Spearman.

REZULTATI

Odabir pacijenata i kliničke karakteristike

Pregledano je ukupno 123 bolesnika sa 128 uzoraka BALF-a, a 111 pacijenata uključeno je u ovu studiju.

Kod 26 pacijenata dijagnosticiran je vjerojatni IPA (nazvan IPA) i 85 kontrolnih bolesnika bez IPA (nazvan kontrolni) (slika 1). Usporedbe demografskih i kliničkih karakteristika između skupine koja je primala IPA i kontrolne skupine sažete su u tablici 1. Prosječna dob ispitivane populacije bila je 60 (IQR, 53–73) godina, a 66,7 posto bili su muškarci. Sveukupno, 33 pacijenta (29,7 posto) imalo je povijest pušenja. Dvadeset i dvoje pacijenata (19,8 posto) imalo je kroničnu opstruktivnu bolest pluća. Petnaest pacijenata (13,5 posto) primilo je kortikosteroide, a 36 pacijenata (32,4 posto) smatralo se imunokompromitiranim (mrežna dodatna tablica 3). Bolesnici s vjerojatnim IPA-om imali su značajno veću stopu poznatih čimbenika rizika za aspergilozu nego oni bez IPA-e, uključujući liječenje kortikosteroidima dulje od 28 dana (38,5 posto prema 5,9 posto, p=0.000) i imunokompromitirani status (53,8 posto u odnosu na 25,9 posto, p=0.008). Nisu pronađene značajne razlike u sekvencijalnim ocjenama zatajenja organa i konfuzije, uree, brzine disanja, krvnog tlaka i dobi od 65 godina bolesnika između dvije skupine pri prijemu.

Mikrobiološki, CT snimci i laboratorijski nalazi

Izolati Aspergillus fumigatus dobiveni su za 6 od 26 (23,1 posto) vjerojatnih IPA slučajeva, zatim Aspergillus flavus za 3 od 26 (11,5 posto) i Aspergillus ustus za 1 od 26 (3,8 posto) (tablica 2). Zadebljanje stijenke bronha češće se pokazalo na CT-u prsnog koša u IPA (44.0 posto prema 12,8 posto, p=0.000) (tablica 2). Pacijenti s IPA-om imaju značajno niže razine ukupnog broja limfocita (774,1 naspram 1088,9, p=0.009) i subpopulacije limfocita, uključujući broj CD3 plus T limfocita (553,0 naspram 782,6, p=0.016), broj CD4 plus T limfocita (287,9 naspram 409,5, p=0.031) i broj CD4− CD8− T limfocita (25,9 naspram 45,0, p=0.007 ) od kontrolnih pacijenata (mrežna dopunska tablica 4), što ukazuje na kompromitiranu imunološku funkciju IPA pacijenata.

Usporedba dijagnostičkih performansi

Za usporedbu dijagnostičke učinkovitosti BALF mNGS i konvencionalnih testova za razlikovanje slučajeva s vjerojatnim IPA-om od slučajeva bez vjerojatnog IPA-e, 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 bris (7,7 posto). U usporedbi s brisom, mNGS je imao značajno veću osjetljivost 42,3 posto naspram 7,7 posto, p=0.{{30}}1). mNGS, kultura i bris imali su 100 posto specifičnosti, dok je GM test imao 92,9 posto specifičnosti, sa značajnom razlikom između mNGS (ili kulture ili brisa) 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 bris (78,0 posto), bez značajne razlike među ovim metodama. Analizirali smo razlike u osjetljivosti/specifičnosti/PPV/NPV GM na serumu u odnosu na BALF, koristeći BAL fluid GM indeks veći od ili jednak 1,0 ili serumski GM indeks veći od 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 nego kod GM seruma (57,7 posto prema 26,9 posto, p=0.048, 92,9 posto prema 100 posto, 0,029, respektivno), što je prikazano u online dodatna tablica 5. Nije bilo razlika u PPV i NPV.

Klinički ishodi

Nije bilo značajnih razlika u 28--dnevnoj, 60--dnevnoj i 90--dnevnoj smrtnosti između dvije skupine (tablica 3). Bolnička smrtnost (30,8 posto naspram 11,8 posto, p=0.021) i stope smrtnosti na odjelima intenzivne njege (42,1 posto naspram 17,5 posto, p=0.029) bile su značajno više u IPA skupini nego u kontrolnoj skupini. Distribucija pacijenata koji spadaju u svaku kategoriju 7-ljestvice kategorija pokazala je statističku razliku između dviju skupina do 28. dana (p=0.017); međutim, značajnost sa statističkim testiranjem nije postignuta u 7-kategorijskoj ordinalnoj ljestvici do 1., 7. i 14. dana (slika 3). Višestruki lijekovi protiv gljivica primijenjeni su za 23,1 posto pacijenata s vjerojatnim IPA-om, u usporedbi s 5,9 posto pacijenata bez vjerojatnog IPA-e (p=0.01). Udio pacijenata koji su primali vorikonazol bio je znatno veći u slučajevima s vjerojatnim IPA (53,9 posto naspram 8,2 posto, p=0.000). Nije bilo značajne razlike u primjeni amfotericina B i kaspofungina između dvije skupine (tablica 3).

Analiza plućnog mikrobioma

Kako bismo usporedili cjelokupni sastav i raznolikost plućnih mikrobnih potpisa u bolesnika s IPA-om i kontrolne skupine, analizirali smo uzorke BALF-a prikupljene od 109 pacijenata s CAP-om, uključujući 24 slučaja (nedostaju 2 pacijenta zbog gubitka mNGS podataka) kojima je dijagnosticiran vjerojatni IPA (naziv IPA) i 85 slučajeva bez vjerojatne IPA (nazvana kontrola). Procijenili smo raznolikost plućnih zajednica koristeći Shannonov i Simpsonov indeks raznolikosti. Došlo je do smanjenja raznolikosti u Shannonovom i Simpsonovom indeksu raznolikosti kod pacijenata s IPA-om u usporedbi s pacijentima koji nisu primali IPA unatoč značajnim razlikama (slika 4A, B). Koristeći ponderiranu UniFrac metriku i Bray-Curtisovu metriku, primijetili smo da se raznolikost IPA pacijenata značajno razlikuje od pacijenata koji nisu 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 bili su najzastupljeniji rodovi, dok su Prevotella, Streptococcus, Acinetobacter i Pneumocystis bili najčešći rodovi (slika 5A, B). Relativna brojnost prvih 10 vrsta rangiranih kao Pneumocystis jirovecii, Acinetobacter baumannii, Lautropia mirabilis, Streptococcus oralis, Corynebacterium striatum, humani betaherpesvirus 5, Rothia mucilaginosa, Staphylococcus aureus, Prevotella melanogenic, Nocardia Farcinica, sa samo H. be taherpesvirus 5 je bio značajno razlikuju između dvije skupine (slika 5C). Usredotočujući se na različite vrste u IPA-i u usporedbi s njihovim kontrolama, pronašli smo 21 vrstu s LDA rezultatom 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).

Kako bismo dodatno istražili korelaciju između kliničkih podataka i plućne mikrobiote IPA-e, proveli smo Spearmanov korelacijski test temeljen na rangu na 21 značajno različitoj vrsti s kliničkim ishodima i laboratorijskim nalazima (slika 6A). Promatrali smo da je 19 različitih vrsta bilo u značajnoj korelaciji 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 s osam laboratorijskih biomarkera, uključujući crvene krvne stanice, ukupno limfociti, T limfociti, T pomoćne stanice, citotoksični T limfociti, B limfociti, serumski kalij i albumin, a negativno relativno s aspartat aminotransferazom, izravnim bilirubinom i D-dimerom. Dok je S. salivarius uglavnom bio negativno povezan s 11 kliničkih ishoda, uključujući smrtnost na intenzivnoj njezi, trajanje boravka na intenzivnoj njezi, bolničku smrtnost, smrtnost 28. dana i vrijeme do dodatne neovisnosti o kisiku unutar 28 dana, te je pozitivno korelirao s trajanjem smrtnosti u bolnici 28. dana, dani bez ventilatora unutar 28 dana i vrijeme do poboljšanja kliničkog statusa. Slično kao i S. salivarius, P. timonensis je bio primarno pozitivan u odnosu na šest laboratorijskih biomarkera, uključujući ukupne limfocite, T limfocite, T pomoćne stanice, CD4− CD8− T stanice, B limfocite i kalij u serumu, i negativno je korelirao s prokalcitoninom.

Jednako tako, P. timonensis uglavnom je negativno povezan s trajanjem boravka na intenzivnoj njezi i bolničkom smrtnošću, ali pozitivno s danima bez ventilatora 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 stanice, CD4 plus CD8 plus T stanice, B limfocite i serumski kalij, a pozitivan relativni s dušik uree u krvi. U međuvremenu, H. betaherpesvirus 5 uglavnom je bio u negativnoj korelaciji s trajanjem boravka na intenzivnoj njezi i vremenom do dodatne neovisnosti o kisiku unutar 28 dana. Ova opažanja sugeriraju da je disbioza mikrobnih zajednica u plućima povezana s patofiziološkim stanjima pacijenta i stoga može utjecati na kliničke ishode.

Kako bismo dodatno istražili klinički učinak 21 značajno različite vrste, napravili smo analizu preživljavanja iscrtavanjem kumulativne krivulje vjerojatnosti. Kao što je prikazano na slikama 6B i C, otkrivanje A. fumigatus i H. betaherpesvirusa 5 značajno je predskazalo lošije ishode JIL-a (p=0.045, 0.032) . Dok smo na slici 6D, E otkrili da je otkrivanje S. salivarius i P. timonensis izuzetno značajno prediktivno za poboljšane ishode JIL-a (p=0.0031, 0.0054). Stoga smo zaključili da se u plućnoj mikrobioti CAP-a ishodi JIL-a mogu predvidjeti sastavom zajednice, posebno A. fumigatus, H. betaherpesvirus 5, S. salivarius i P. Sinensis.

RASPRAVA

U ovoj retrospektivnoj kohortnoj studiji ispitali smo kliničke karakteristike IPA-e. Zanimljivo je da smo primijetili da su pacijenti kategorizirani s vjerojatnom infekcijom Aspergillusom imali značajno višu bolničku smrtnost (30,8 posto) i smrtnost na intenzivnoj njezi (42,1 posto) u usporedbi s kontrolom. Smrtnost 28. dana, iako nije statistički značajna, bila je brojčano viša u IPA bolesnika nego u kontrolnoj skupini. Ovi podaci upućuju na to da pacijenti s infekcijom Aspergillusom imaju veću ranu stopu smrtnosti. Prethodno istraživanje izvijestilo je o procijenjenih 45 posto smrtnosti na intenzivnoj njezi i 26 posto bolničke smrtnosti18 Među invazivnom traheobronhijalnom aspergilozom, rijetkim entitetom IPA, 30-dnevne i 90-dnevne stope smrtnosti bile su čak 90 posto. 19 Loughlin i suradnici izvijestili su da smrtnost u JIL-u kod pacijenata s vjerojatnom infekcijom Aspergillusom nije bila značajno viša od onih bez infekcije Aspergillusom,4 što je vjerojatno posljedica općenito kritičnog statusa u kohorti bolesnika s pneumonijom povezanom s ventilatorom u okruženju JIL-a. U ovoj studiji, sveukupno stanje uključenih pacijenata s CAP-om bilo je relativno blago, što može biti znatno pogoršano infekcijom Aspergillusom i potencijalno opasno po život.

Cornillet i suradnici su sugerirali da nespecifična klinička obilježja pacijenata s IPA-om i dijagnostičke poteškoće, osobito kada pacijenti nemaju neutropeniju, lako dovode do suboptimalnog liječenja i odgođenog početka liječenja, što dovodi do visoke smrtnosti i morbiditeta.20 S obzirom na razorne stope smrtnosti pacijenata s IPA-om, pravovremeno a točna dijagnoza je naglašena i hitno potrebna za učinkovito antifungalno liječenje kako bi se smanjila stopa morbiditeta i mortaliteta. U proteklom desetljeću, otkrivanje GM-a naširoko se koristilo u dijagnozi IPA-e.21 Međutim, testiranje GM-a za uzorke seruma ima ograničenu osjetljivost u dijagnosticiranju IPA-e kod neutropeničnih domaćina.22 Umjesto toga, otkrivanje GM-a u uzorcima tekućine BAL pacijenata kod rizika od IPA ima izvrsnu dijagnostičku točnost, 23 24 jer se GM oslobađa ranije i u višim koncentracijama u BAL tekućini u usporedbi sa serumom.25 U posljednje vrijeme mNGS igra sve važniju ulogu u dijagnostici gljivičnih bolesti. Ding i suradnici pokazali su da je osjetljivost mNGS-a značajno veća od kulture u otkrivanju Candide albicans. 9 U ovoj studiji, BALF je prikupljen izravno iz donjeg dišnog trakta, čime je izbjegnuta kontaminacija iz oralne mikrobiote. Aspergillus u BALF-u otkriven je mNGS-om, kulturom, brisom i GM testom. Rezultati su pokazali da NGS ima usporedivu specifičnost i PPV s kulturom u otkrivanju Aspergillus. Iako je osjetljivost mNGS bila niža od GM testa, mNGS je pokazao veću osjetljivost od brisa i veću specifičnost od seruma i BALF GM testova. Ovi rezultati su pokazali da mNGS djeluje kao koristan nekulturni test za otkrivanje Aspergillus, sugerirajući nadopunu rutinskim mikrobiološkim testovima u dijagnozi pacijenata kod kojih postoji rizik od IPA.

Naša je studija otkrila da su bolesnici s CAP-om s Aspergillusom vjerojatnije koinficirani bakterijskom ili (i) virusnom infekcijom zbog imunokompromitiranog statusa i liječenja kortikosteroidima. Za pacijente s gripom koji su bili imunokompromitirani zabilježena je incidencija IPA-e od čak 32 posto, dok je u skupini slučajeva gripe bez imunokompromitirane incidencija bila 14 posto.18 S pojavom pandemije COVID-19 i primjena kortikosteroida u bolesnika s teškim COVID-19,26 plućnom aspergilozom (CAPA) povezanom s COVID-19- prijavljena je u nekoliko izvješća o slučajevima.27–29 U meta-analizi, učestalost i smrtnost od CAPA na JIL-u procijenjeno je na 10,2 posto, odnosno 54,9 posto.30

Zbog golemih mikrobnih očitanja u mNGS podacima koji se mogu koristiti za analizu mikrobnih potpisa u brojnim bolestima, naša je studija pokušala istražiti razliku u strukturi i sastavu mikrobioma između IPA pacijenata i onih koji nisu IPA CAP analizom podataka mNGS. Naše sadašnje istraživanje obuhvatilo je plućnu mikrobiotu 24 IPA pacijenta i 85 ne-IPA CAP pacijenata. Istražen je odnos između različitih mikrobiota i kliničkih podataka za svih 109 bolesnika s CAP-om. Za alfa raznolikost nije bilo značajnih razlika u Shannonovom indeksu i Simpsonovom indeksu mikrobiote kod pacijenata s IPA-om i pacijenata koji nisu primali IPA CAP, što pokazuje da je raznolikost zajednica unutar uzorka bila slična između pacijenata s IPA-om i pacijenata koji nisu primali IPA.

Za beta raznolikost, naši su rezultati pokazali dramatičnu razliku u ponderiranoj UniFrac udaljenosti (p=2.1×10−6) i Bray-Curtis udaljenosti (p=0.033) između IPA i ne-IPA Pacijenti s CAP-om, što ukazuje na potencijalni učinak Aspergillus spp. na strukturu plućne mikrobiote u bolesnika s dijagnozom IPA-e. Slične studije pokazale su 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 uzročnici) osim Aspergillus. Stoga je mikrobna heterogenost pluća u kontroli bila veća od IPA. U međuvremenu, ove su studije pokazale da su Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria i Bacteroidetes bile najzastupljenije vrste u kohorti IPA.11 Međutim, osim bakterija, naša je studija otkrila da je relativna brojnost Ascomycota također bila visoka na razini vrste, jer metagenomika može sakupiti gotovo sve jezgrene kiseline mikrobiote, uključujući bakterije, gljivice, viruse i parazite.

Značajno različite vrste, posebice S. salivarius, P. Sinensis i H. betaherpesvirus 5 bile su usko 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 pokazale su da je S. salivarius probiotička bakterija koja može inhibirati adherenciju pneumokoka na epitelne stanice ždrijela.31 Također, druga studija je dokazala da izolati S. salivarius imaju superiornu sposobnost inhibicije rasta Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes i Staphylococcus aureus. 32 Sve ove studije poklopile su se s našom studijom da je S. salivarius bio u pozitivnoj korelaciji s boljim kliničkim ishodom pacijenata.

Mogući mehanizam S. salivariusa u pozitivnoj korelaciji s poboljšanim ishodom pacijenata mogao bi biti taj da oni mogu inhibirati rast potencijalnog patogena i aktivirati imunološki sustav 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 prianjanje drugih bakterija .33 Razlog za pozitivnu korelaciju s boljim kliničkim ishodom pacijenata može biti otpornost na kolonizaciju P. Sinensis u plućima i aktivacija imunološkog sustava domaćina. U kliničkim uvjetima, H. betaherpesvirus 5 može izazvati cjeloživotne latentne infekcije kod zdravih ljudi. Međutim, nakon što je imunokompromitiran, H. betaherpesvirus 5 može se ponovno aktivirati, na primjer, kod primatelja presađenih organa i HIV pozitivnih pacijenata.34 Dakle, reaktivacija H. betaherpesvirusa 5 ukazuje na oslabljeni imunološki sustav i loše kliničke ishode pacijenata s IPA-om .

Naša studija ima nekoliko ograničenja. Prvo, retrospektivna studija bila je osmišljena za analizu prikupljenih podataka i bila je ograničena na relativno malu veličinu uzorka, što je moglo dovesti do pristranosti zbog nepotpunih informacija. Drugo, ovo je bila studija promatranja. Iako smo pronašli neke zanimljive korelacije između plućne mikrobiote i kliničkih podataka, uzročnu vezu treba razriješiti prospektivnom kohortnom studijom ili eksperimentom mehanizma, kao što je eksperiment na životinjama, što će biti sljedeći korak naše studije. Inače, studija je identificirala pacijente s vjerojatnom infekcijom Aspergillusom striktno na temelju novih dijagnostičkih kriterija EORTIC/MSG 2019 tako da nekoliko slučajeva nije moglo zadovoljiti kriterije za vjerojatnu dijagnozu IPA-e zbog nepostojanja klasičnih čimbenika domaćina.

Suradnici

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 su autori pridonijeli članku i odobrili poslanu verziju.

Financiranje

Chongqing medicinski znanstveno-istraživački projekt (zajednički projekt Chongqing zdravstvene komisije i ureda za znanost i tehnologiju (2022GDRC010)).

Suprotstavljeni interesi

Nijedan deklariran.

Uključivanje pacijenata i javnosti

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

Pristanak pacijenta za objavu

Nije primjenjivo.

Etičko odobrenje

Ova studija uključuje ljudske sudionike. Ovu studiju odobrilo je etičko povjerenstvo prve pridružene bolnice Chongqing Medical Hospital (odobren broj 2021-301). Sudionici su dali informirani pristanak za sudjelovanje u studiji prije sudjelovanja.

Podrijetlo i recenzija

Nije pušten u rad; recenzirani izvana.

Izjava o dostupnosti podataka

Svi podaci relevantni za studiju uključeni su u članak ili učitani kao dodatne informacije na internetu.

Dopunski materijal

Ovaj sadržaj je osigurao autor(i). Nije ga provjerio BMJ Publishing Group Limited (BMJ) i možda nije bio recenziran. Sva mišljenja ili preporuke o kojima se govori isključivo su mišljenja ili preporuke autora i BMJ ih ne podržava. BMJ se odriče svake obveze i odgovornosti koja proizlazi iz bilo kakvog oslanjanja na sadržaj. Ako sadržaj uključuje bilo kakav 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 kakvu pogrešku i/ ili propusti koji proizlaze iz prijevoda i adaptacije ili na drugi način.

Otvoreni pristup

Ovo je članak s otvorenim pristupom koji se distribuira prema licenci Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.0), koja dopušta drugima da distribuiraju, remiksiraju, adaptiraju, nadograđuju ovo djelo nekomercijalno i licenciraju svoje izvedene radove pod različitim uvjetima, pod uvjetom da je izvorni rad ispravno citiran, da je navedeno odgovarajuće priznanje, da su navedene sve promjene 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 bolesnika: klinička slika, temeljna stanja i ishodi. Crit Care 2015;19:7.

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

3 Donnelly JP, Chen SC, Kauffman CA, et al. Revizija i ažuriranje konsenzusnih definicija invazivnih gljivičnih bolesti Europske organizacije za istraživanje i liječenje raka i Konzorcija 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 u bolesnika sa sumnjom na pneumoniju povezanu s ventilatorom u jedinicama intenzivne njege u Velikoj Britaniji. Am J Respir Crit Care Med 2020;202:1125–32.

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

6 Mitchell SL, Simner PJ. Sekvenciranje sljedeće 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 sljedeće generacije na tekućini bronhoalveolarnog ispiranja: analiza presjeka. Int J Infect Dis 2021;104:50–7.

8 Sun T, Wu X, Cai Y, et al. Metagenomsko sekvenciranje sljedeće generacije za patogenu dijagnozu i antibiotsko liječenje teške izvanbolničke upale pluća kod odraslih s oslabljenim imunitetom. 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 bolesnika s tuberkulozom. Front Cell Infect Microbiol 2021;11:708827.

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

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. Plućna mikrobiota predviđa invazivnu plućnu aspergilozu i njezin ishod u imunokompromitiranih bolesnika. Thorax 2022; 77: 283–91.

12 Mandell LA, Wunderink RG, Anzueto A, et al. Konsenzusne smjernice Američkog društva za zarazne bolesti/Američkog torakalnog društva o liječenju izvanbolničke upale pluća u odraslih. Clin Infect Dis 2007;44 Suppl 2:S27–72.

13 Wang Y, Fan G, Horby P, et al. Usporedni ishodi odraslih osoba hospitaliziranih sa sezonskom infekcijom virusom influence A ili B: primjena 7-kategorijske ordinalne ljestvice. Otvorite forum Infect Dis 2019;6:ofz053.

14 Chen X, Ding S, Lei C, et al. Metagenomsko sekvenciranje sljedeće generacije krvi i bronhoalveolarne tekućine za ispiranje u pneumoniji. Can J Infect Dis Med Microbiol 2020;2020:6839103.

15 Long Y, Zhang Y, Gong Y, et al. Dijagnoza sepse s DNK bez stanica tehnologijom sekvenciranja sljedeće generacije u bolesnika na intenzivnoj njezi. Arch Med Res 2016;47:365–71.

For more information:1950477648nn@gmail.com