ویژگی های بالینی، تشخیص، پیامدها و تجزیه و تحلیل میکروبیوم ریه آسپرژیلوزیس مهاجم ریوی در بیماران مبتلا به پنومونی اکتسابی از جامعه

خلاصه

زمینه

آسپرژیلوزیس تهاجمی ریوی (IPA) در بیماران مبتلا به پنومونی اکتسابی از جامعه (CAP) دست کم گرفته می شود. هدف این مطالعه توصیف ویژگی‌های بالینی و پیامدهای IPA در بیماران CAP، ارزیابی عملکرد تشخیصی توالی‌یابی نسل بعدی متاژنومی (mNGS) برای IPA و تجزیه و تحلیل میکروبیوم ریه از طریق داده‌های mNGS است.

اخیراً اپیدمی جدید پنومونی کروناویروس توجه گسترده ای را در سراسر جهان به خود جلب کرده است. بسیاری از مردم شروع به توجه کرده اند که آیا ایمنی آنها به اندازه کافی قوی است زیرا ایمنی اولین خط دفاعی بدن در برابر بیماری ها است. در این مقاله به بررسی رابطه بین ذات الریه و ایمنی می پردازیم.

پنومونی یک عفونت تنفسی جدی و یک بیماری التهابی است که به دلایل مختلف ایجاد می شود. ویروس‌هایی مانند سرماخوردگی، آنفولانزا و کروناویروس جدید همگی می‌توانند باعث ذات‌الریه شوند. تمرکز این بیماری این است که آسیب های جبران ناپذیری به سیستم تنفسی وارد می کند و می تواند منجر به نارسایی تنفسی شود.

با این حال، اگر ایمنی شما کافی باشد، بدن شما برای مبارزه با ویروس ها و باکتری ها مجهزتر است. این عمدتا به دلیل گلبول های سفید - یکی از مهم ترین سلول های ایمنی در بدن است. گلبول های سفید می توانند پاتوژن های مهاجم را شناسایی کرده و مستقیماً به آنها حمله کنند و همچنین می توانند آنتی بادی هایی را برای دفاع در برابر تهاجم پاتوژن ترشح کنند.

علاوه بر گلبول های سفید، برخی دیگر از اجزای مهم سیستم ایمنی شامل لنفوسیت ها و فاگوسیتوز هستند. لنفوسیت‌ها با شناسایی پاتوژن‌های خارجی، سیستم ایمنی را فعال می‌کنند، در حالی که فاگوسیتوز زمانی است که انواع خاصی از گلبول‌های سفید خون را می‌بلعد و پاتوژن‌ها مانند باکتری‌های مهاجم را تجزیه می‌کنند.

بنابراین، حفظ سلامت سیستم ایمنی یک راه موثر برای جلوگیری از عفونت‌های تنفسی مانند ذات‌الریه است. شما می توانید با خوردن غذاهای غنی از ویتامین ها، پروتئین ها و آنتی اکسیدان ها مانند ماهی های اعماق دریا، آجیل، لوبیا، توت فرنگی، زغال اخته و غیره ایمنی خود را تقویت کنید. علاوه بر این، حفظ سلامتی نیز بسیار مهم است، از جمله سیگار نکشید، ورزش بیشتر، حفظ خواب خوب و کاهش استرس.

به طور خلاصه، برای جلوگیری از عفونت های تنفسی مانند ذات الریه، حفظ ایمنی خوب ضروری است. ما باید از طریق یک رژیم غذایی سالم، ورزش مناسب و عادات خواب، ایمنی بدن را تقویت کنیم. سبک زندگی خود را معقولانه برنامه ریزی کنید تا بدن شما مکانیسم دفاعی بهتری داشته باشد و از بیماری هایی مانند ذات الریه دور بماند. از این منظر، ما باید ایمنی خود را تقویت کنیم. سیستانچ می تواند به طور قابل توجهی ایمنی را بهبود بخشد، زیرا خاکستر گوشت حاوی انواع مختلفی از اجزای فعال بیولوژیکی مانند پلی ساکاریدها، دو قارچ، هوانگ لی و غیره است.

روی فواید سلامتی سیستانچ کلیک کنید

مواد و روش ها

این مطالعه کوهورت گذشته‌نگر شامل بیماران CAP از 22 آوریل 2019 تا 30 سپتامبر 2021 بود. داده‌های بالینی و میکروبیولوژیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. عملکرد تشخیصی mNGS با روش‌های تشخیص سنتی مقایسه شد. میکروبیوم ریه شناسایی شده توسط mNGS مشخص شد و ارتباط آن با ویژگی های بالینی مورد ارزیابی قرار گرفت.

نتایج اصلی

IPA در 26 (23.4 درصد) از 111 بیمار CAP تشخیص داده شد. بیماران مبتلا به IPA در مقایسه با بیماران بدون IPA، ایمنی افسرده، مرگ و میر بیمارستانی بالاتر (30.8 درصد در مقابل 11.8 درصد) و مرگ و میر بخش مراقبت های ویژه (42.1 درصد در مقابل 17.5 درصد) را نشان دادند. تست آنتی ژن گالاکتومانان (GM) بالاترین حساسیت (7/57 درصد) را در تشخیص گونه های آسپرژیلوس داشت و پس از آن mNGS (3/42 درصد)، کشت (8/30 درصد) و اسمیر (7/7 درصد) قرار گرفتند. لیوان ها، کشت و اسمیر دارای 100 درصد ویژگی بودند، در حالی که تست GM دارای 92.9 درصد ویژگی بود. ساختار میکروبی IPA به طور قابل توجهی با بیماران غیر IPA متفاوت است (ص<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.

نتیجه گیری

نتایج ما نشان می دهد که بیماران مبتلا به عفونت آسپرژیلوس تمایل به مرگ زودرس بالاتری دارند. NGS ممکن است به عنوان مکملی برای آزمایشات معمول میکروبیولوژیکی در تشخیص بیماران در معرض خطر عفونت آسپرژیلوس پیشنهاد شود. میکروبیوتای ریه با شرایط التهابی، ایمنی و متابولیک IPA مرتبط است و بنابراین بر نتایج بالینی تأثیر می گذارد.

معرفی

آسپرژیلوزیس تهاجمی ریوی (IPA) یکی از علل مهم عوارض و مرگ و میر است که به طور معمول میزبان‌های دارای نقص ایمنی مانند بیماران مبتلا به عفونت HIV و همچنین بیمارانی که تحت درمان با کورتیکواستروئیدها، گیرندگان پیوند یا سرطان هماتولوژیک قرار می‌گیرند را تحت تاثیر قرار می‌دهد. تشخیص بالینی IPA شامل عوامل میزبان، ویژگی‌های بالینی و شواهد قارچ‌شناسی است. مشکلات ناشی از عدم دسترسی به نمونه‌های بافت، حساسیت پایین کشت، کاربرد ضعیف عوامل میزبان سنتی و فقدان یافته‌های بالینی و رادیولوژیکی معمولی منجر به تشخیص تاخیری و نادرست در بیماران IPA می‌شود. 4 دستورالعمل‌های عمل بالینی انجمن قفسه سینه آمریکا که اخیراً منتشر شده برای تشخیص عفونت قارچی، آزمایش‌های تشخیصی مستقل از کشت را برجسته می‌کند، با توصیه‌های قوی به تشخیص DNA آسپرژیلوس در مایع لاواژ برونکوآلوئولار (BALF) توسط PCR.5.

در دهه گذشته، توسعه روش‌های مولکولی برای تعیین کمیت و تعیین توالی DNA بیماری‌زا، تشخیص میکروارگانیسم‌های مختلف را تا حد زیادی تسهیل کرده است. توالی‌یابی نسل بعدی متاژنومیک (NGS) اکنون به طور گسترده برای تشخیص بیماری‌های عفونی در محیط‌های بالینی، به‌ویژه با پاتوژن‌های خاص یا ناشناس یا مختلط در یک رویکرد غیر هدفمند به کار گرفته شده است. برای مثال، ترکیب mNGS با روش‌های تشخیص مرسوم می‌تواند افزایش یابد. نرخ تشخیص مایکوباکتریوم توبرکلوزیس کمپلکس7 و تسهیل تشخیص پاتوژن های مختلط در بیماران مبتلا به پنومونی شدید اکتسابی از جامعه (CAP) دارای نقص ایمنی است.

اخیراً، تغییرات در ترکیب و تنوع میکروبیوم‌های ریه در بسیاری از بیماری‌های تنفسی توضیح داده شده است که مناظر جدیدی را برای تشخیص دقیق فراهم می‌کند. بیماران مبتلا به سل تایید شده از نظر باکتریولوژیک، افزایش قابل توجهی در گونه های باکتریایی در مقایسه با بیماران سل منفی نشان دادند. 9 عدم تعادل جامعه ریوی ناشی از غنی سازی با پاتوژن بالقوه، با پیامدهای بیماران انتوبه شده/ دارای تهویه مکانیکی مرتبط است. به نمایش گذاشته فراوانی دیفرانسیل گونه باکتریایی خاص.11

با تکنیک‌های تشخیصی جدیدتر موجود، ارزیابی ویژگی‌های بالینی و میکروبیوم ریه IPA از دیدگاهی جدید برای درک جامع این بیماری امکان‌پذیر است. این مطالعه برای توصیف ویژگی‌های بالینی و پیامدهای IPA در بیماران CAP، ارزیابی عملکرد تشخیصی mNGS برای IPA و نشان دادن رابطه بین ویژگی‌های بالینی و میکروبیوم ریه در IPA طراحی شد.

مواد و روش ها

طراحی مطالعه و شرکت کنندگان

این یک مطالعه کوهورت گذشته نگر بود که شامل بیماران بستری شده در بیمارستان (بیش از یا مساوی 18 سال) بود که به عنوان CAP در اولین بیمارستان وابسته دانشگاه پزشکی چونگ کینگ بین 22 آوریل 2019 و 30 سپتامبر 2021 تشخیص داده شد. بیمارانی که در این مطالعه ثبت نام کرده اند باید ملاقات کنند. معیارهای فراگیر زیر: (1) تشخیص داده شده با CAP مطابق با دستورالعمل‌های IDSA/ATS 2007، (2) انجام لاواژ برونکوآلوئولار، (3) عدم مواجهه با آنتی‌بیوتیک در 2 هفته گذشته قبل از جمع‌آوری نمونه و (4) انجام آزمایش گالاکتومانان (GM)، اسمیر، کشت و نتایج MNGS BALF از BALF. موارد با IPA احتمالی به حضور حداقل یک عامل میزبان، تظاهرات بالینی و شواهد قارچی در BALF، مطابق با معیارهای 2019 سازمان اروپایی برای تحقیق و درمان سرطان/گروه مطالعاتی قارچ‌ها (EORTIC/MSG) نیاز دارند. در این مطالعه اصلاحی در معیارهای تشخیصی افزودن NGS به عنوان یکی از روش های آزمایش قارچ شناسی شامل تست GM، اسمیر و کشت بود. موارد بدون IPA احتمالی شامل بیمارانی بود که شواهد بالینی یا رادیولوژیکی یا وجود گونه‌های Aspergillus در BALF نداشتند. همه بیماران ثبت نام شده از طریق تلفن پیگیری شدند تا در مورد زنده ماندن یا تاریخ مرگ جویا شوند.

جمع آوری داده ها و آزمایش های میکروبیولوژیکی

اطلاعات بالینی از سوابق پزشکی الکترونیکی با استفاده از یک فرم جمع آوری داده های استاندارد شده استخراج شد که شامل اطلاعات دموگرافیک، داده های بالینی، یافته های آزمایشگاهی، سی تی قفسه سینه، درمان های ضد قارچی و نتایج بود. همه داده ها توسط دو محقق به طور مستقل برای تأیید صحت داده ها بررسی شدند. 7-مقیاس ترتیبی مقوله 13 بر اساس طرح مطالعه اصلاح شد که شامل دسته‌های متقابل منحصر به فرد به شرح زیر بود: دسته 7، مرگ. دسته 6، نیاز به تهویه تهاجمی و حمایت اندام اضافی (به عنوان مثال، درمان جایگزین کلیوی مداوم یا اکسیژن رسانی غشای خارج از بدن). دسته 5، نیاز به تهویه مکانیکی تهاجمی؛ دسته 4، نیاز به تهویه غیر تهاجمی یا اکسیژن با جریان بالا. دسته 3، نیاز به اکسیژن اضافی توسط ماسک یا شاخک های بینی. دسته 2، بستری در بیمارستان، بدون اکسیژن. دسته 1، مرخص شد. بهبود وضعیت بالینی به‌عنوان کاهش 2 دسته‌ای تعریف شد که توسط مقیاس ترتیبی سطح 7-در مقاطع زمانی ثابت (روزهای 1، 7، 14، 21 و 28) ارزیابی شد.
آزمایش آنتی ژن GM در سرم و GM در BALF به طور کلی در همه بیماران ثبت نام شده انجام می شود. هنگامی که مقادیر شاخص نوری بزرگتر یا مساوی 1 در سرم یا بزرگتر از یا مساوی 1 باشد.0 در BALF یا بزرگتر یا مساوی با 0، یک نتیجه مثبت در نظر گرفته می‌شود. 0.7 در سرم و بزرگتر یا مساوی 0.8 در BALF. نمونه‌های BALF تحت mNGS، اسمیر با میکروسکوپ و کشت قارچ معمولی قرار گرفتند.

توالی یابی نسل بعدی متاژنومیکس

یک 1.5 تا 3 میلی‌لیتر BALF از هر بیمار طبق روش‌های استاندارد جمع‌آوری شد.14 یک لوله میکرو سانتریفیوژ 1.5 میلی‌لیتری حاوی 0.6 میلی‌لیتر نمونه BALF، آنزیم و 1 گرم دانه‌های شیشه‌ای 0}.۵ میلی‌متری توسط همزن شد. یک میکسر گرداب و یک نمونه 0.3 میلی‌لیتر در یک لوله میکروسانتریفیوژ 1.5 میلی‌لیتری جدا شد و DNA با استفاده از کیت میکرو DNA TIANamp (DP316، Tiangen Biotech) مطابق دستورالعمل سازنده استخراج شد. 15 کتابخانه DNA از طریق DNA ساخته شد. تکه تکه شدن، ترمیم انتهایی، بستن آداپتور و تقویت PCR. سپس، کتابخانه‌هایی با کیفیت تایید شده توسط پلتفرم Illumina NextSeq 550 با خوانش واحد 75bp (Illumina، San Diego، California، USA) توالی‌یابی شدند.

کنترل داخلی، به نام منحصر به فرد مولکولی spiked-in (UMSI)، قبل از استخراج DNA به نمونه اضافه شد. توالی UMSI در نمونه های مختلف متفاوت بود. هر آزمایش سنجش NGS شامل یک کنترل منفی خارجی بود که به موازات نمونه‌های بالینی اجرا می‌شد. در طول تجزیه و تحلیل، اگر توالی UMSI یکسان بود یا میزان قرائت برخی از پاتوژن ها در کنترل خارجی بسیار زیاد بود، آلودگی بین نمونه ها را می توان یافت.

داده‌های توالی‌یابی با کیفیت بالا با حذف خواندن‌های با کیفیت پایین، و به دنبال آن تفریق محاسباتی توالی‌های میزبان انسانی نگاشت شده به ژنوم مرجع انسانی (hg19) با استفاده از هم‌ترازی Burrows-Wheeler تولید شد. با تراز کردن همزمان چهار پایگاه داده ژنوم میکروبی (باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها) که از مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی (ftp://ftp.ncbi. nlm.nih.gov/genomes/) دانلود شده‌اند. تفسیر نتایج من را می توان در روش های تکمیلی آنلاین مشاهده کرد.

مشارکت بیماران و مردم

بیماران و عموم مردم در طراحی و اجرای این مطالعه، انتخاب معیارهای نتیجه یا استخدام شرکت نداشتند. نتایج این مطالعه به شرکت کنندگان و جوامع مرتبط منتشر نخواهد شد.

تحلیل های آماری

متغیرهای پیوسته به عنوان میانه (IQR) بیان و با آزمون من ویتنی U مقایسه شدند. متغیرهای طبقه بندی شده به صورت اعداد (درصد) بیان و با آزمون χ2 یا آزمون دقیق فیشر مقایسه شدند. جداول احتمالی 2×2 برای تعیین حساسیت، ویژگی، ارزش اخباری مثبت (PPV) و ارزش اخباری منفی (NPV) ایجاد شد. دو وجهی کمتر از 0.05 از نظر آماری معنی دار در نظر گرفته شد. تجزیه و تحلیل های آماری با استفاده از IBM SPSS Statistics، V.23.0 انجام شد، مگر اینکه خلاف آن نشان داده شود.

قرائت های با کیفیت بالا ابتدا به ژنوم مرجع انسان (hg19) نگاشت شدند و سپس قرائت های غیرانسانی با چهار پایگاه داده ژنوم میکروبی (باکتری ها، قارچ ها، ویروس ها و انگل ها) تراز شدند. پس از حذف میکروبی پس‌زمینه که در کنترل‌های منفی ظاهر شد (جدول تکمیلی آنلاین 1)، از تخمین مجدد بیزی فراوانی برای تخمین فراوانی نسبی گونه‌ها استفاده شد (جدول تکمیلی آنلاین 2). شاخص تنوع آلفا برای هر نمونه بر اساس شاخص های شانون و سیمپسون و تنوع بتا بر اساس فاصله وزنی UniFrac و فاصله Bray-Curtis محاسبه شد. مقادیر P برای آنالیز آلفا و بتا با استفاده از آزمون مجموع رتبه‌ای Wilcoxon محاسبه شد. اندازه اثر تجزیه و تحلیل تشخیص خطی (LDA) برای یافتن گونه‌های متفاوت بین گروه‌ها، با آستانه‌های log1{10}} امتیاز LDA بزرگتر یا مساوی 2 و مقدار p کمتر یا مساوی 0.05 استفاده شد. همبستگی بین میکروبیوتای نماینده و داده های بالینی توسط اسپیرمن ارزیابی شد.

نتایج

استخدام بیمار و ویژگی های بالینی

در مجموع 123 بیمار با 128 نمونه BALF مورد بررسی قرار گرفتند و 111 بیمار در این مطالعه وارد شدند.

26 بیمار مبتلا به IPA احتمالی (به نام IPA) و 85 کنترل بدون IPA (شکل 1) تشخیص داده شدند. مقایسه مشخصات دموگرافیک و بالینی بین گروه IPA و گروه کنترل در جدول 1 خلاصه شده است. جمعیت مورد مطالعه میانگین سنی 60 (IQR، 53-73) سال و 66.7 درصد مرد بودند. به طور کلی، 33 بیمار (29.7 درصد) سابقه مصرف سیگار داشتند. 22 بیمار (8/19 درصد) بیماری انسدادی مزمن ریه داشتند. 15 بیمار (13.5 درصد) کورتیکواستروئید دریافت کرده بودند و 36 بیمار (32.4 درصد) دچار نقص ایمنی در نظر گرفته شدند (جدول تکمیلی آنلاین 3). بیماران مبتلا به IPA احتمالی نسبت به بیماران بدون IPA دارای نرخ قابل توجهی بالاتری از عوامل خطر شناخته شده برای آسپرژیلوز بودند، از جمله درمان با کورتیکواستروئیدهای طولانی‌تر از 28 روز (38.5 درصد در مقابل 5.9 درصد، p{26}}.000) و نقص ایمنی. وضعیت (53.8 درصد در مقابل 25.9 درصد، p{32}}.008). تفاوت معنی داری در امتیازدهی ارزیابی نارسایی اندام متوالی و گیجی، اوره، تعداد تنفس، فشار خون و امتیاز سن 65 سال بیماران بین دو گروه در هنگام پذیرش مشاهده نشد.

تصاویر میکروبیولوژیکی، CT و یافته های آزمایشگاهی

جدایه های آسپرژیلوس فومیگاتوس برای 6 مورد از 26 مورد (23.1 درصد) احتمالی IPA، پس از آن Aspergillus flavus برای 3 مورد از 26 (11.5 درصد) و Aspergillus ustus برای 1 مورد از 26 (3.8 درصد) (جدول 2) به دست آمد. ضخیم شدن دیواره برونش بیشتر در CT قفسه سینه در IPA نشان داده شد (44.{14}} درصد در مقابل 12.8 درصد، p=0.000) (جدول 2). بیماران IPA به طور قابل توجهی سطوح پایین تری از تعداد کل لنفوسیت (774.1 در مقابل 1088.9، p{24}}.{45}}09) و زیرجمعیت لنفوسیت، از جمله تعداد CD3 به علاوه لنفوسیت T (553.0 در مقابل 782.6، P ) نسبت به بیماران کنترل (جدول تکمیلی آنلاین 4)، که نشان دهنده عملکرد ضعیف سیستم ایمنی بیماران IPA است.

مقایسه عملکرد تشخیصی

برای مقایسه عملکرد تشخیصی BALF mNGS و تست‌های مرسوم برای تشخیص موارد با IPA احتمالی از موارد بدون IPA احتمالی، نتایج در شکل 2 نشان داده شده است. (42.3 درصد)، کشت (3{26}}.8 درصد) و اسمیر (7.7 درصد). در مقایسه با اسمیر، mNGS به طور قابل توجهی حساسیت بالاتری داشت 42.3 درصد در مقابل 7.7 درصد، p=0.{{3{32}}}}1). mNGS، کشت و اسمیر دارای 100 درصد ویژگی بود، در حالی که آزمون GM دارای 92.9 درصد ویژگی بود، با تفاوت معنی‌داری بین mNGS (یا کشت یا اسمیر) و آزمایش GM (p {18}}.029). PPV mNGS، کشت و اسمیر برای شناسایی گونه های آسپرژیلوس 100 درصد بود، در حالی که تست GM 71.4 درصد بود. NPV به عنوان تست GM (87.8 درصد)، mNGS (85.0 درصد)، کشت (82.5 درصد)، و اسمیر (78.0 درصد) رتبه بندی شد، بدون تفاوت معنی داری بین این روش ها. براساس EORTIC 2019، تفاوت‌ها را در حساسیت/ویژگی/PPV/NPV GM روی سرم در مقابل BALF، با استفاده از شاخص GM مایع BAL بزرگ‌تر یا مساوی 1.0 یا شاخص GM سرم بزرگ‌تر یا مساوی 1.0 به‌عنوان مثبت تحلیل کرده‌ایم. /MSG. از نظر حساسیت به طور قابل توجهی بالاتر اما از نظر ویژگی کمتر از سرم GM بود (57.7 درصد در مقابل 26.9 درصد، p{40}}.048، 92.9 درصد در مقابل 100 درصد، 0.029، به ترتیب) که در جدول تکمیلی آنلاین 5. هیچ تفاوتی در PPV و NPV وجود نداشت.

نتایج بالینی

تفاوت معنی داری در میزان مرگ و میر 28-روز، 60-روز، و 90-روز بین دو گروه وجود نداشت (جدول 3). میزان مرگ و میر بیمارستانی (30.8 درصد در مقابل 11.8 درصد، p{8}}.021) و میزان مرگ و میر بخش مراقبت های ویژه (ICU) (42.1 درصد در مقابل 17.5 درصد، p{14}}.029) در گروه IPA به طور قابل توجهی بالاتر بود. نسبت به گروه کنترل توزیع بیماران در هر دسته از مقیاس طبقه بندی 7-تفاوت آماری بین دو گروه را تا روز 28 نشان داد (017.0=0). با این حال، اهمیت آزمون آماری در مقیاس ترتیبی 7-در روزهای 1، 7 و 14 (شکل 3) بدست نیامد. داروهای ضد قارچی متعدد برای 23.1 درصد از بیماران مبتلا به IPA احتمالی، در مقایسه با 5.9 درصد از بیماران بدون IPA احتمالی، تجویز شد (p{29}}.01). نسبت بیماران دریافت کننده وریکونازول در موارد با IPA احتمالی به طور قابل ملاحظه ای بیشتر بود (53.9 درصد در مقابل 8.2 درصد، p{35}}.{36}}). تفاوت معنی داری در مصرف آمفوتریسین B و کاسپوفانگین بین دو گروه وجود نداشت (جدول 3).

تجزیه و تحلیل میکروبیوم ریه

برای مقایسه ترکیب کلی و تنوع امضای میکروبی ریه در بیماران مبتلا به IPA و گروه شاهد، نمونه‌های BALF جمع‌آوری‌شده از 109 بیمار CAP، از جمله 24 مورد (از دست رفتن 2 بیمار به دلیل از دست دادن داده‌های mNGS) با تشخیص IPA احتمالی (به نام‌ها) را تجزیه و تحلیل کردیم. IPA) و 85 مورد بدون IPA احتمالی (به نام کنترل). ما تنوع جوامع ریوی را با استفاده از شاخص تنوع شانون و سیمپسون ارزیابی کردیم. کاهش تنوع در شاخص تنوع شانون و سیمپسون در بیماران IPA در مقایسه با بیماران غیرIPA علیرغم تفاوت‌های معنی‌دار وجود داشت (شکل 4A, B). با استفاده از متریک وزنی UniFrac و متریک Bray-Curtis، مشاهده کردیم که تنوع بیماران IPA به طور قابل توجهی با بیماران غیر IPA متفاوت است (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. 

در گروه کلی، Firmicutes، Proteobacteria، Actinobacteria، Bacteroidetes، و Ascomycota فراوان ترین فیلاها بودند، در حالی که Prevotella، Streptococcus، Acinetobacter و Pneumocystis شایع ترین جنس ها بودند (شکل 5A، B). فراوانی نسبی 10 گونه برتر در گونه‌های Pneumocystis jirovecii، Acinetobacter baumannii، Lautropia mirabilis، Streptococcus oralis، Corynebacterium striatum، Human betaherpesvirus 5، Rothia mucilaginosa، Staphylocococcus Novomannii، فقط با Staphylococococcus mediacare. svirus 5 بود تفاوت معنی داری بین دو گروه (شکل 5C). با تمرکز بر گونه‌های دیفرانسیل در IPA در مقایسه با کنترل‌هایشان، 21 گونه با امتیاز LDA بزرگتر یا مساوی 2 و p یافتیم.<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).

برای بررسی بیشتر ارتباط بین داده‌های بالینی و میکروبیوتای ریه IPA، آزمایش همبستگی مبتنی بر رتبه اسپیرمن را روی 21 گونه متفاوت با نتایج بالینی و یافته‌های آزمایشگاهی انجام دادیم (شکل 6A). ما مشاهده کردیم که 19 گونه مختلف با 7 پیامد بالینی و 22 بیومارکر آزمایشگاهی، به ویژه S. salivarius، P. Sinensis و H. betaherpesvirus 5 به طور قابل توجهی همبستگی داشتند. لنفوسیت‌ها، لنفوسیت‌های T، سلول‌های کمکی T، لنفوسیت‌های T سیتوتوکسیک، لنفوسیت‌های B، پتاسیم سرم و آلبومین و نسبت منفی با آسپارتات آمینوترانسفراز، بیلی روبین مستقیم و D-دایمر. در حالی که، استافیلوکوکوس سالیواریوس عمدتاً با 11 پیامد بالینی، از جمله مرگ و میر در بخش مراقبت های ویژه، مدت اقامت در ICU، مرگ و میر در بیمارستان، مرگ و میر در روز 28 و زمان رسیدن به استقلال اکسیژن تکمیلی در 28 روز ارتباط منفی داشت، و با طول مدت اقامت در بیمارستان همبستگی مثبت داشت. در روز 28، روزهای بدون ونتیلاتور در 28 روز و زمان بهبود وضعیت بالینی. مشابه با S. salivarius، P. timonensis در درجه اول نسبت به شش بیومارکر آزمایشگاهی، از جمله لنفوسیت‌های کل، لنفوسیت‌های T، سلول‌های کمکی T، سلول‌های CD4-CD8- T، لنفوسیت‌های B و پتاسیم سرم مثبت بود و با پروکلسی‌تونین همبستگی منفی داشت.

به همین ترتیب، P. timonensis عمدتا با طول مدت اقامت در ICU و مرگ و میر در بیمارستان ارتباط منفی داشت، اما با روزهای بدون ونتیلاتور در 28 روز ارتباط مثبت داشت. بر خلاف S. salivarius و P. Sinensis، H. betaherpesvirus 5 با شش بیومارکر آزمایشگاهی، از جمله لنفوسیت‌های کل، لنفوسیت‌های T، سلول‌های کمکی T، سلول‌های CD4 به‌علاوه CD8 به‌علاوه T، لنفوسیت‌های B و پتاسیم سرم و نسبت مثبت همراه بود. نیتروژن اوره خون. در همین حال، H. betaherpesvirus 5 عمدتاً با مدت اقامت در ICU و زمان تا استقلال مکمل اکسیژن در 28 روز همبستگی منفی داشت. این مشاهدات نشان می دهد که دیس بیوز جوامع میکروبی در ریه با شرایط پاتوفیزیولوژیک بیمار مرتبط است و بنابراین می تواند بر نتایج بالینی تأثیر بگذارد.

برای بررسی بیشتر تأثیر بالینی 21 گونه متفاوت، تجزیه و تحلیل بقا را با رسم منحنی احتمال تجمعی انجام دادیم. همانطور که در شکل های 6B و C نشان داده شده است، تشخیص A. fumigatus و H. betaherpesvirus 5 به طور قابل توجهی پیامدهای بدتر ICU را پیش بینی می کرد (p=0.045, 0.032) . در حالی که در شکل 6D، E، ما دریافتیم که تشخیص S. salivarius و P. timonensis به طور قابل توجهی پیش بینی کننده بهبود نتایج ICU بود (0.0031.0=0، 0.0054). بنابراین ما به این نتیجه رسیدیم که در میکروبیوتای ریه CAP، نتایج ICU ممکن است با ترکیب جامعه، به ویژه A. fumigatus، H. betaherpesvirus 5، S. salivarius و P. Sinensis پیش‌بینی شود.

بحث

در این مطالعه کوهورت گذشته نگر، ما ویژگی های بالینی IPA را بررسی کردیم. به طور جالب توجهی، ما اشاره کردیم که بیمارانی که به عنوان مبتلایان به عفونت احتمالی آسپرژیلوس طبقه بندی شده بودند، نسبت به گروه شاهد به طور قابل توجهی مرگ و میر بیمارستانی (30.8 درصد) و مرگ و میر بخش مراقبت های ویژه (42.1 درصد) بالاتری داشتند. مرگ و میر در روز 28، اگرچه از نظر آماری معنی دار نبود، از نظر عددی در بیماران IPA بیشتر از گروه شاهد بود. این داده ها نشان می دهد که بیماران مبتلا به عفونت آسپرژیلوس تمایل به مرگ زودرس بالاتری دارند. مطالعه قبلی حدود 45 درصد از مرگ و میر ICU و 26 درصد از مرگ و میر بیمارستانی را گزارش کرد. 19 Loughlin و همکاران گزارش کردند که مرگ و میر ICU در بیماران مبتلا به عفونت احتمالی آسپرژیلوس به طور قابل توجهی بیشتر از بیماران بدون عفونت آسپرژیلوس نیست، که احتمالاً به دلیل وضعیت کلی بحرانی در گروه بیماران پنومونی مرتبط با ونتیلاتور در محیط ICU است. در این مطالعه، وضعیت کلی بیماران مبتلا به CAP نسبتاً خفیف بود که می‌تواند به طور قابل‌توجهی با عفونت آسپرژیلوس تشدید شود و به طور بالقوه تهدید کننده زندگی باشد.

Cornillet و همکاران پیشنهاد کرده‌اند که ویژگی‌های بالینی غیراختصاصی و مشکلات تشخیصی بیماران IPA، به‌ویژه زمانی که بیماران بدون نوتروپنی به راحتی منجر به مدیریت نامطلوب و شروع دیرکرد درمان می‌شود که منجر به مرگ‌ومیر و عوارض بالا می‌شود. و تشخیص دقیق برای درمان موثر ضد قارچی برای کاهش عوارض و میزان مرگ و میر ضروری است. در دهه گذشته، تشخیص GM به طور گسترده در تشخیص IPA استفاده شده است. با این حال، آزمایش GM برای نمونه های سرم حساسیت محدودی در تشخیص IPA در میزبان های غیر نوتروپنیک دارد. در عوض، تشخیص GM در نمونه های مایع BAL بیماران در معرض خطر IPA دقت تشخیصی بسیار خوبی دارد، زیرا GM در مقایسه با سرم زودتر و در غلظت‌های بالاتر در مایع BAL آزاد می‌شود. اخیراً mNGS نقش مهمی را در تشخیص بیماری‌های قارچی بازی می‌کند. دینگ و همکاران نشان دادند که حساسیت mNGS به طور قابل توجهی بالاتر از کشت در تشخیص کاندیدا آلبیکنس بود. 9 در این مطالعه، BALF مستقیماً از دستگاه تنفسی تحتانی جمع آوری شد که از آلودگی میکروبیوتای دهان جلوگیری می کرد. آسپرژیلوس در BALF با mNGS، کشت، اسمیر و تست GM شناسایی شد. نتایج نشان داد که NGS دارای ویژگی و PPV قابل مقایسه با کشت در تشخیص آسپرژیلوس است. اگرچه حساسیت mNGS کمتر از تست GM بود، اما mNGS حساسیت بیشتری نسبت به اسمیر و ویژگی بیشتری نسبت به تست‌های سرم و BALF GM نشان داد. این نتایج نشان داد که mNGS به عنوان یک آزمایش غیرفرهنگی مفید برای تشخیص آسپرژیلوس عمل می‌کند و مکملی برای آزمایش‌های معمول میکروبیولوژیک در تشخیص بیماران در معرض خطر IPA است.

مطالعه ما نشان داد که بیماران CAP مبتلا به آسپرژیلوس به دلیل وضعیت نقص ایمنی و درمان با کورتیکواستروئید، احتمال بیشتری دارد که همزمان با عفونت باکتریایی یا (و) ویروسی آلوده شوند. بیماران مبتلا به آنفولانزا که نقص ایمنی داشتند، شیوع IPA تا 32 درصد گزارش شده است، در حالی که، در گروه مورد آنفلوانزای غیر نقص ایمنی، بروز 14 درصد گزارش شده است. 18 با ظهور همه‌گیری COVID و استفاده از کورتیکواستروئیدها در بیماران مبتلا به آسپرژیلوز ریوی مرتبط با کووید-19، 26 کووید{{7}26 شدید (CAPA) در چندین گزارش مورد گزارش شده است. در یک متاآنالیز، بروز و مرگ و میر CAPA در ICU به ترتیب 10.2 و 54.9 درصد برآورد شد.30

با توجه به قرائت میکروبی گسترده در داده‌های mNGS که می‌توان برای تجزیه و تحلیل امضاهای میکروبی در بسیاری از بیماری‌ها استفاده کرد، مطالعه ما با تجزیه و تحلیل داده‌های mNGS سعی در بررسی تفاوت در ساختار و ترکیب میکروبیوم بین بیماران IPA و بیماران غیر IPA CAP داشت. مطالعه حاضر شامل میکروبیوتای ریه 24 بیمار IPA و 85 بیمار غیر IPA CAP بود. رابطه بین میکروبیوتای مختلف و داده های بالینی برای همه 109 بیمار CAP مورد بررسی قرار گرفت. برای تنوع آلفا، تفاوت معنی داری در شاخص شانون و شاخص سیمپسون میکروبیوتا در بیماران IPA و بیماران غیر IPA CAP وجود نداشت، که نشان می دهد تنوع درون نمونه جوامع بین بیماران IPA و بیماران غیرIPA مشابه است.

برای تنوع بتا، نتایج ما تفاوت چشمگیری را در فاصله وزنی UniFrac (p{0}}.1×10-6) و فاصله Bray-Curtis (p{5}}.033) بین IPA و غیرIPA نشان داد. بیماران CAP، نشان دهنده تأثیر بالقوه گونه های Aspergillus بر ساختار میکروبیوتای ریه در بیماران مبتلا به IPA است. مطالعات مشابه تفاوت های قابل توجهی را در تنوع بتا میکروبیوتا بین IPA و گروه کنترل نشان داده است. این ممکن است به این دلیل باشد که عوامل ایجاد کننده در کنترل ها پیچیده بودند، که می تواند هر پاتوژن CAP (مانند باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها، انگل ها، و حتی) باشد. پاتوژن های غیر معمول) به جز آسپرژیلوس. بنابراین ناهمگنی میکروبی ریه در گروه شاهد بالاتر از IPA بود. در همین حال، این مطالعات نشان داد که Firmicutes، Proteobacteria، Actinobacteria و Bacteroidetes فراوان‌ترین فیلاها در گروه IPA بودند. با این حال، فراتر از باکتری‌ها، مطالعه ما نشان داد که فراوانی نسبی Ascomycota در سطح شاخه نیز بالا بود. متاژنومیکس می تواند تقریباً تمام اسیدهای هسته میکروبیوتا از جمله باکتری ها، قارچ ها، ویروس ها و انگل ها را جمع آوری کند.

گونه های مختلف به طور قابل توجهی، به ویژه S. salivarius، P. Sinensis، و H. betaherpesvirus 5 به شدت با داده های بالینی مرتبط بودند. S. salivarius و P. timonensis ارتباط مثبتی با بیومارکرهای آزمایشگاهی مانند لنفوسیت‌های T و ارتباط منفی با پیامدهای بالینی مانند مرگ‌ومیر بیمارستانی داشتند. در حالی که، H. betaherpesvirus 5 با بیومارکرهای آزمایشگاهی مانند لنفوسیت‌های T و ارتباط مثبتی با پیامدهای بالینی مانند مرگ و میر بیمارستانی داشت. مطالعات قبلی نشان داد که استافیلوکوکوس سالیواریوس یک باکتری پروبیوتیکی است که می‌تواند چسبندگی پنوموکوک به سلول‌های اپیتلیال حلق را مهار کند. استرپتوکوک پیوژنز و استافیلوکوک اورئوس. 32 همه این مطالعات با مطالعه ما که S. salivarius با نتیجه بالینی بهتر بیماران همبستگی مثبت داشت همزمان بود.

مکانیسم احتمالی استافیلوکوکوس سالیواریوس که ارتباط مثبتی با نتیجه بهبود یافته بیماران دارد ممکن است این باشد که آنها می توانند رشد پاتوژن بالقوه را مهار کرده و سیستم ایمنی میزبان را فعال کنند. برای P. Sinensis، یک مطالعه قبلی نشان داد که P. timonensis می تواند به طور چشمگیری بیان موسین های مرتبط با غشاء را در مدل سلول های اپیتلیال آندومتر سه بعدی القا کند و بیوفیلم را در سطح اپیتلیال تشکیل دهد که به نوبه خود بر چسبندگی سایر باکتری ها تأثیر می گذارد. .33 دلیل همبستگی مثبت با نتیجه بالینی بهتر بیماران ممکن است مقاومت کلونیزاسیون P. Sinensis در ریه و فعال شدن سیستم ایمنی میزبان باشد. در محیط های بالینی، H. betaherpesvirus 5 می تواند عفونت های نهفته مادام العمر را در افراد سالم ایجاد کند. با این حال، پس از نقص ایمنی، H. betaherpesvirus 5 را می توان دوباره فعال کرد، به عنوان مثال، دریافت کنندگان پیوند عضو جامد و بیماران HIV مثبت. .

مطالعه ما چندین محدودیت دارد. ابتدا، مطالعه گذشته‌نگر برای تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده طراحی شد و به حجم نمونه نسبتاً کوچک محدود شد، که می‌تواند آن را مستعد معرفی سوگیری از اطلاعات ناقص کند. دوم، این مطالعه مشاهده بود. اگرچه ما برخی از همبستگی‌های جالب بین میکروبیوتای ریه و داده‌های بالینی پیدا کردیم، اما رابطه علت و معلولی باید توسط یک مطالعه کوهورت آینده‌نگر یا آزمایش مکانیسم، مانند آزمایش حیوانی، که گام بعدی مطالعه ما خواهد بود، حل شود. در غیر این صورت، مطالعه بیماران مبتلا به عفونت احتمالی آسپرژیلوس را کاملاً بر اساس معیارهای تشخیصی جدید EORTIC/MSG 2019 شناسایی کرد، بنابراین چند مورد به دلیل عدم وجود فاکتورهای میزبان کلاسیک نتوانستند معیارهای تشخیص احتمالی IPA را برآورده کنند.

مشارکت کنندگان

مفهوم و طراحی مطالعه: YL، ZA، و HX. اکتساب داده ها: ZA، ML، HL، و MD. تجزیه و تحلیل و تفسیر داده ها: ZA و HX. پیش نویس نسخه خطی: ZA، HX، و YL. بازبینی انتقادی نسخه خطی برای محتوای فکری مهم: HX، ZA، و YL. تجزیه و تحلیل آماری: ZA، HL، و HX. پشتیبانی اداری، فنی یا مادی: HX، HL، و YL. همه نویسندگان به مقاله کمک کردند و نسخه ارسال شده را تایید کردند.

منابع مالی

پروژه تحقیقات علمی پزشکی چونگ کینگ (پروژه مشترک کمیسیون بهداشت چونگ کینگ و دفتر علم و فناوری (2022GDRC010)).

منافع رقابتی

هیچ کدام اعلام نکردند.

مشارکت بیماران و مردم

بیماران و/یا مردم در طراحی، انجام، گزارش، یا برنامه های انتشار این تحقیق دخیل نبودند.

رضایت بیمار برای انتشار

قابل اجرا نیست.

تایید اخلاق

این مطالعه شامل شرکت کنندگان انسانی است. این مطالعه توسط کمیته اخلاقی اولین بیمارستان وابسته بیمارستان پزشکی چونگ کینگ (شماره تأیید شده 2021-301) تأیید شد. شرکت کنندگان قبل از شرکت در مطالعه رضایت آگاهانه برای شرکت در مطالعه دادند.

منشأ و بررسی همتایان

راه اندازی نشده؛ بررسی خارجی

بیانیه در دسترس بودن داده ها

تمام داده های مربوط به مطالعه در مقاله گنجانده شده یا به عنوان اطلاعات تکمیلی آنلاین بارگذاری می شود.

مواد تکمیلی

این محتوا توسط نویسنده(های) تهیه شده است. توسط BMJ Publishing Group Limited (BMJ) مورد بررسی قرار نگرفته است و ممکن است توسط همتایان بررسی نشده باشد. هر گونه نظر یا توصیه ای که مورد بحث قرار می گیرد، صرفاً متعلق به نویسنده (های) است و توسط BMJ تأیید نمی شود. BMJ تمام مسئولیت و مسئولیت ناشی از هرگونه اتکا به محتوا را رد می کند. در مواردی که محتوا حاوی مطالب ترجمه شده باشد، BMJ صحت و اعتبار ترجمه ها را تضمین نمی کند (از جمله مقررات محلی، دستورالعمل های بالینی، اصطلاحات، نام داروها و دوز داروها) و مسئولیتی در قبال هر گونه خطا و/ ندارد. یا حذفیات ناشی از ترجمه و اقتباس یا موارد دیگر.

دسترسی آزاد

این یک مقاله با دسترسی آزاد است که توسط مجوز Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC 4.{4}}) توزیع شده است، که به دیگران اجازه می‌دهد این اثر را به صورت غیرتجاری توزیع کنند، ریمیکس کنند، اقتباس کنند، و بر اساس آن بسازند. آثار مشتق خود را با شرایط مختلف مجوز می دهند، مشروط بر اینکه اصل اثر به درستی ذکر شده باشد، اعتبار مناسب در نظر گرفته شود، هرگونه تغییر ایجاد شده مشخص شود و استفاده غیرتجاری باشد. به http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4 مراجعه کنید.{9}}/.

منابع

1 Taccone FS، Van den Abeele AM، Bulpa P، و همکاران. اپیدمیولوژی آسپرژیلوز تهاجمی در بیماران بدحال: تظاهرات بالینی، شرایط زمینه‌ای و پیامدها Crit Care 2015؛ 19:7.

2 Danion F، Rouzaud C، Duréault A، و همکاران. چرا بسیاری از موارد آسپرژیلوزیس مهاجم نادیده گرفته می شوند؟ قارچ شناسی پزشکی 2019؛ 57: S94-103.

3 Donnelly JP، Chen SC، Kauffman CA، و همکاران. بازنگری و به‌روزرسانی تعاریف اجماع بیماری قارچی مهاجم از سازمان اروپایی تحقیقات و درمان سرطان و کنسرسیوم آموزشی و تحقیقاتی گروه مطالعاتی Mycoses. Clin Infect Dis 2020؛ 71:1367-76.

4 Loughlin L، Hellyer TP، White PL، و همکاران. آسپرژیلوزیس ریوی در بیماران مشکوک به پنومونی مرتبط با ونتیلاتور در ICU انگلستان Am J Respir Crit Care Med 2020؛ 202:1125–32.

5 Hage CA، Carmona EM، Evans SE، و همکاران. خلاصه ای برای پزشکان: تست های آزمایشگاهی میکروبیولوژیکی در تشخیص عفونت های قارچی در عمل ریوی و مراقبت های ویژه. Annals ATS 2019؛ 16:1473-7.

6 میچل اس ال، سیمنر پی جی. توالی یابی نسل بعدی در میکروبیولوژی بالینی: آیا هنوز آنجا هستیم؟ Clin Lab Med 2019؛ 39:405-18.

7 لیو ایکس، چن ای، اویانگ اچ، و همکاران. تشخیص سل با توالی یابی نسل بعدی متاژنومیک بر روی مایع شستشوی برونش آلوئولار: تجزیه و تحلیل مقطعی Int J Infect Dis 2021؛ 104:50-7.

8 Sun T، Wu X، Cai Y، و همکاران. توالی یابی متاژنومیک نسل بعدی برای تشخیص بیماری زا و مدیریت آنتی بیوتیکی پنومونی شدید اکتسابی از جامعه در بزرگسالان دارای نقص ایمنی. Front Cell Infect Microbiol 2021؛ 11:661589.

9 دینگ ال، لیو یو، وو ایکس، و همکاران. متاژنومیکس پاتوژن، امضاهای متمایز میکروبیوتای ریه را بین بیماران سل تایید شده و منفی نشان می دهد. Front Cell Infect Microbiol 2021; 11:708827.

10 Dickson RP، Schultz MJ، van der Poll T، و همکاران. میکروبیوتای ریه پیامدهای بالینی را در بیماران بدحال پیش بینی می کند. Am J Respir Crit Care Med 2020؛ 201:555–63.

11 Hérivaux A, Willis JR, Mercier T, et al. میکروبیوتای ریه آسپرژیلوز ریوی مهاجم و پیامد آن را در بیماران دچار نقص ایمنی پیش بینی می کند. توراکس 2022؛ 77:283-91.

12 Mandell LA، Wunderink RG، Anzueto A، و همکاران. دستورالعمل‌های اجماع جامعه بیماری‌های عفونی آمریکا/جامعه قفسه سینه آمریکا در مورد مدیریت پنومونی اکتسابی از جامعه در بزرگسالان. Clin Infect Dis 2007؛ 44 Suppl 2: S27-72.

13 Wang Y، Fan G، Horby P، و همکاران. نتایج مقایسه ای بزرگسالان بستری در بیمارستان با عفونت فصلی آنفولانزای A یا B ویروس: استفاده از مقیاس ترتیبی 7-. باز کردن انجمن Infect Dis 2019; 6:ofz053.

14 چن ایکس، دینگ اس، لی سی، و همکاران. تعیین توالی متاژنومیک نسل بعدی خون و مایع لاواژ برونکوآلوئولار در پنومونی Can J Infect Dis Med Microbiol 2020; 2020: 6839103.

15 Long Y، Zhang Y، Gong Y، و همکاران. تشخیص سپسیس با DNA بدون سلول با فناوری توالی یابی نسل بعدی در بیماران ICU. Arch Med Res 2016؛ 47:365-71.

For more information:1950477648nn@gmail.com