文摘
复合菌群超过一个世纪以来,我们就知道非结核分枝杆菌感染不同微生物免疫的典型的细菌性病原体。我们现在学习他们不同生态。http://ow.ly/8sau30lCqHz
如果你花了时间在美国南部开车,你见证了巨大的绿色的灾难,是野葛。天真地介绍给美国从日本的1876年纪念博览会,葛藤出没的美国南部,覆盖路边和窒息竞争植被(图1)。野葛能长一英尺(∼30厘米)一天,树木和电线杆,并创建一个浓密的树荫下,剥夺了一切它的阳光。美国南方人安静的时候坚持在初夏,一个可以听到野葛增长。
野葛的策略(快速增长,变大,排挤竞争对手)作为一个像样的隐喻为我们当前生态的理解急性细菌性肺炎。相比不同但low-abundance细菌社区中发现健康的肺(图2一个),在急性肺炎肺微生物群像kudzu-overrun路边:高生物量(以总细菌的负担),多样性低、统治和社区由一个,通常可培养的病原体(如肺炎链球菌,铜绿假单胞菌或金黄色葡萄球菌)[1- - - - - -3)(图2 b)。快速临床发病的急性细菌性肺炎还反映野葛的飞速,进步数小时而不是几周或几个月。如果一个人足够仔细听诊,他几乎可以听到肺炎双球菌分裂。
在这个问题的欧洲呼吸杂志,年代ulaiman等。(4)为我们提供了一个重要的例外“野葛”模型的肺生态学在呼吸道感染。复合菌群作者的重点是非结核分枝杆菌(特种加工),无处不在的环境微生物代表共同成长和临床肺部疾病的重要原因5]。作者使用了似曾相识的分子微生物生态学技术(16 s rRNA (rRNA)基因扩增子测序)描述细菌社区痰及支气管肺泡灌洗液收集从一个庞大而和谐的群non-cystic纤维化患者支气管扩张。可行的特种加工的存在被证实通过并发文化上适当的媒体和NTM-infected标本与匹配NTM-negative控制。作者的深思熟虑,well-powered和控制方法提供了迄今为止最好的一瞥的领域分枝杆菌呼吸道感染的肺部生态。
这项研究最具煽动性的结果是消极的,因为它们揭示生态如何不同的特种加工的感染是急性细菌性肺炎(图2 c)。相比NTM-negative标本,NTM-infected标本没有可检测细菌总数增加负担。这不同于急性肺炎、细菌性呼吸道标本的负担通常10 - 1000倍高于未受感染的病人(2,6]。同样,NTM-infected标本没有在他们的社区的多样性差异相比NTM-negative标本,未能像急性细菌性肺炎的“倒塌的共同体”(2,3]。最后,而在急性细菌性肺炎,culture-identified病原体通常占主导地位,代表广泛的多数发现细菌,作者发现特种加工仍然只是一个小的社区成员,接近或低于我们的分子检测的局限性。由所有关键生态指数(生物量、多样性和相对大量的病原体),特种加工感染细菌性肺炎的kudzu-like社区看起来完全不一样。
一个精明的读者也许会问,是否这些负面发现出土文物,反映了研究分枝杆菌的已知的技术挑战。厚,蜡状的分枝杆菌细胞壁是出了名的固执与DNA提取和大多数疾病有关的分枝杆菌的基因组只包含放大16 s rRNA基因的一个副本(7(例如,与肺炎链球菌和铜绿假单胞菌,四个每人16 s rRNA基因)。因此特种加工系统未被充分代表的大多数sequencing-based肺部微生物群的研究。当前作者,注意这些问题,使用了一个互补的方法优化最大化分枝杆菌信号,包括修改DNA提取协议(8)和一个嵌套的两步放大协议进行测序结果与分枝杆菌读(9]。尽管如此故意deck-stacking,分枝杆菌仍只有少数NTM-positive标本中发现(47%的支气管肺泡灌洗标本和痰标本的17%)。即使故意偏颇的测序技术,分枝杆菌感染患者的气道的几乎没有(而不是总是)检测。
这个重要的观察,即使优化测序技术无法检测分枝杆菌在大多数培养阳性标本应足以正确一般重复的谬论:我们现代微生物比传统耕作工具更敏感。事实上,文化仍然是我们最灵敏的探测和识别实验low-abundance细菌。原则上,而培养可以检测单个细菌细胞的存在,我们的测序平台有限深度的抽样,并深刻的“嘈杂”低细菌浓度由于环境的污染影响和试剂DNA (10,11]。实际上,当测序技术辅以并发种植,他们的敏感性显著增加12,13]。这个常见的误解(上级的敏感性排序)源于宽度的增加微生物群sequencing-based报告的方法,因为它们提供相对量化的细菌类群独立于他们在特定的选择性生长条件的能力。的革命分子微生物学已经被证明是可以理解的复杂性呼吸道微生物,但当前的研究提醒我们,提高我们的能力来检测low-abundance细菌喜欢特种加工。
这个观察关键影响这个领域最令人兴奋的最新发展之一:使用实时的宏基因组快速识别呼吸道病原体标本使用直接测序。的速度、成本和可访问性排序都先进的如此之快,十年前是不可想象的已经被证明可行的(14,15]:使用直接宏基因组测序的病人标本,呼吸道病原体可以被识别的精度仅小时,速度比传统的培养协议。虽然这种方法可能会加速临床诊断和通知抗菌管理变革,关键障碍是高主机/微生物基因组DNA在呼吸道标本(比16]。当前的研究表明,在实时测序可能有用的“野葛”急性细菌性肺炎等疾病的“信号”的杂草丛生的病原体膨胀容易可检测水平,技术不太可能取代培养特种加工的诊断和涂阴结核分枝杆菌感染。
这不同的生态特种加工感染兼容我们理解分枝杆菌所使用的不同的生存策略和典型细菌病原体的敌对的微环境下呼吸道。在急性细菌性肺炎、病原体茁壮成长通过蛮力,压倒性的宿主防御和拉拢急性炎症的生态后果。在肺炎、肺泡空间,通常适合细菌繁殖[17],充斥着营养丰富的水肿[18)提供原本稀缺的碳源。主机应激反应的信号分子(如。肿瘤坏死因子(TNF) -α,白介素(IL) 1β,IL - 6和儿茶酚胺)选择性地促进细菌病原体的生长(例如铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌)[19- - - - - -21]。因此,建立自我积极的反馈循环(22]:病原体增长引起宿主炎症,肺泡微环境改变,进一步利用繁殖病原体。相比之下,分枝杆菌使用隐形的策略,诡计和避免持续肺。尽管致病性分枝杆菌包含其为病原体的数量的分子模式(pamp)引发的免疫反应的能力,他们也分泌专用表面脂质(如。phthiocerol dimycoceroserate)“面具”pamp,避免激活先天免疫(23]。鸟型分支杆菌(最常发现特种加工物种在当前的研究中)坐标的操纵精品肺泡巨噬细胞,刺激生产的抗炎细胞因子(如。il - 10),削弱TNF-α生产和抗原表达(24]。如果急性细菌性病原体使用“震慑”的战术,慢性分枝杆菌感染“潜伏”内容持续低于检测极限(我们的化验和我们的主机防御)。
相关和挑衅发现当前研究免疫语气NTM-infected病人肺部的关联更紧密地与他们non-mycobacterial肺部细菌比发现特种加工的存在。把视觉,患者culture-confirmed特种加工感染,左边的图2 c(如普氏菌。sp.和韦永氏球菌属sp)在急性炎症更重要比分枝杆菌是否高于或低于检测的极限。这一发现表明一个新的特种加工发病机理的复杂性,即病原体之间的复杂交互、主机和肺部微生物群。当前作者曾报道一个活生生的例证non-mycobacterial肺部细菌可能调节宿主免疫反应,影响易感性结核分枝杆菌感染(25]。一个可能的因素是咽愿望和回流,这无疑改变肺部微生物群(1),导致肺部免疫和伤害(26),与结核病易感性(27和特种加工肺病28]。
从巴斯德之间的竞争和科赫(分别发现肺炎链球菌和结核分枝杆菌一年1881年和1882年),我们已经知道分枝杆菌感染不同微生物的典型的细菌性病原体。在随后的130年里,我们已经知道他们也不同免疫和治疗。与现有研究不同,年代ulaiman等。(4深刻揭示了如何他们不同生态。
脚注
利益冲突:没有宣布。
支持声明:这项工作是由美国国家心脏,肺和血液研究所赞助K23HL130641 R21AI137669。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2018年8月23日。
- 接受2018年8月24日。
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