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微生物异构在COPD恶化,但是不同的微生物群资料与临床表现和严重程度有关https://bit.ly/2X1sTzd
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慢性阻塞性肺病急性加重和恶化的症状包括咳嗽、气短、痰液生产和气流阻塞。增加数量的发作与发病率和死亡率(1]。发作通常被认为是与病毒或细菌感染,尽管他们也可能与非感染性炎症刺激包括嗜酸性或paucigranulocytic恶化等心血管疾病的恶化2]。主要治疗COPD恶化的抗生素和糖皮质激素;然而,治疗这些并不总是成功的,需要更多的个性化管理的急性加重(3]。最大的研究相比,慢性阻塞性肺病痰微生物的微生物组在78年在161年的稳定和恶化加重患者和没有发现一致的微生物的变化没有香农多样性指数之间的整体差异组(4]。本研究的最惊人的发现是,慢性阻塞性肺病急性加重可以分为细菌,病毒和嗜酸性和病人表现出非凡的一致性的恶化表型。一些研究支持这些表型COPD恶化的定义2]。因此,在这项研究中,我们旨在检查是否我们可以观察微生物的变化从稳定到COPD恶化在这三种亚型的临床定义事件。
病人被邀请参加这项研究,包括如果他们> 40岁,有一个在1 s (FEV用力呼气量1)/用力肺活量比值< 70%,筛选和慢性阻塞性肺病的临床诊断。排除标准包括无法给予知情同意;哮喘的主要诊断;和系统性免疫抑制(不含氢化波尼松≤5毫克每天)。临床上患者需要稳定和4周无抗生素或皮质类固醇治疗在招生的底线。患者提供了一个诱导痰液样本在基线和参加进一步诱导痰液样本在恶化如果发生在6个月。这组报道的细节之前(5]。发作被归类为细菌(阳性痰文化),嗜酸性或病毒/ paucigranulocytic,如前所述2,4]。细菌/病毒病毒分析作为分析的目的细菌。DNA提取痰紧随其后16 s rRNA基因测序Illumina公司MiSeq平台上(美国圣地亚哥,CA)。由此产生的序列的生物信息学分析和质量检查进行使用QIIME(版本1.9.0;http://qiime.org/)。适当的负(水)提取和测序控制包括在内。Shannon-Wiener多样性指数作为衡量α-diversity内样品。β-diversity分析使用主坐标分析和组比较使用置换多元方差分析(PERMANOVA)基于Bray-Curtis相似性指数。两组之间的差异进一步评估使用线性判别分析效果(LEfSe)和错误发现率(罗斯福)调整为多个测试。成对测试时使用比较稳定和恶化的配对样本,而恶化子组作为独立的组织进行了分析。详细的方法已经被前面描述的(5中所有序列生成可用)和国家生物技术信息中心序列读取存档下BioProject加入数字PRJNA539959和PRJNA316126。
我们研究了46个参与者经历了73发作。均值±sd年龄是70.8±7.0年;27(58.7%)是男性;69.6%的人接受吸入皮质激素;均值±sd身体质量指数为27.3±4.8公斤·m−2;均值±sd医学研究理事会呼吸困难指数为2.9±1.3。均值±sdFEV1为1.45±0.54 L相当于63.3±22%的预测。均值±sd基线圣乔治呼吸问卷总分为40.3±26.6和慢性阻塞性肺病评估测试(CAT)得分为17.2±10.7。使用慢性阻塞性肺疾病的全球倡议(黄金)分类系统,五个参与者黄金,黄金五个是B,两人黄金C和34归类为D。
使用恶化endotype分类、33加重细菌,19嗜酸性和21病毒。细菌事件,最常发现细菌流感嗜血杆菌在54.5%的情况下,紧随其后莫拉克斯氏菌属复活(27.2%)。铜绿假单胞菌被确定在3(9.1%)例。
想象稳定和恶化由主坐标分析样品,没有明显的集群稳定和恶化的样品(图1一个)。符合这一观察,由PERMANOVA组间没有明显差异(p = 0.08)。LEfSe确定水平的降低Megasphaera(线性判别分析(LDA)得分2.1,罗斯福调整p = 0.014),纤毛菌属(LDA得分2.22,罗斯福调整p = 0.043),韦永氏球菌属(LDA得分3.32,罗斯福调整p = 0.043)弯曲杆菌(LDA得分2.0,罗斯福调整p = 0.043)在恶化。普氏菌罗斯福调整后没有明显不同(LDA得分2.78,p = 0.059) (图1 b)。吸入皮质类固醇使用没有发现相关的微生物组成,要么α-diversity而言(p = 0.77)或β-diversity (p = 0.86)。
我们得出的结论是,没有稳定的疾病之间的巨大差异和恶化整个社区层面。因此,我们评估恶化endotypes之间是否有差异。细菌分类加重,嗜酸性或病毒/其他导致显著差异PERMANOVA (p = 0.003) (图1 c)。差异α-diversity观察整个三个恶化组(方差分析,p = 0.0005) Shannon-Wiener多样性指数较低,特别是在细菌恶化组(t检验,p = 0.0003)。之间没有显著差异在香农多样性指数稳定和恶化的其他组织嗜酸性(p = 0.66, p = 0.053由配对t病毒/其他)。类似的结果观察不同α-diversity指标,与集团之间的差异曹国伟指数(p = 0.019)和辛普森指数(p = 0.0024),再一次证明了多样性较低的发作与积极的细菌培养。
更高的猫分数显示在发作更严重的症状。均值±sd猫在恶化的三个亚型的得分细菌24.2±6.7,病毒/其它嗜酸性17.6±8.5,21.1±7.0。细菌和嗜酸性发作之间的差异是显著(t检验,p = 0.0067)。
我们的分析表明,子群恶化成细菌,嗜酸性和病毒/其他endotypes结果显著差异在微生物组成和识别更多的症状发作的猫。我们发现,据其他人,有稳定和恶化的微生物组之间没有显著差异配置文件作为一个整体(6- - - - - -8]。这增加了越来越多的文献表明,慢性阻塞性肺病急性加重异构事件有不同的目的和可能需要不同的治疗方法9]。LEfSe表明,与一个稳定的微生物相关的类群,主要是口语分类单元,构成最大的变化在整个集团在恶化。这表明,这些生物的损失,而不是增加等传统上认为致病类群嗜血杆菌或假单胞菌,是最常见的变化观察到在恶化。这是高度一致的结果在慢性阻塞性肺病急性加重和呼吸道感染(AERIS)研究中,没有一致的变化嗜血杆菌或链球菌观察比较稳定和恶化[4]。我们表明,细菌事件与重大损失的多样性和发散的总体构成微生物的变化,不同学科的endotype“嗜酸性恶化”,不经历重要的微生物组成的变化。此外,较高的猫分数中观察到细菌总体恶化子群,明显不同于嗜酸性粒细胞的子群。这似乎证实了细菌和嗜酸性发作的重要性是不同的,强调个性化的治疗方法。
本研究的一个限制是相对较小的样本量(n = 46);然而,更大的结果整合AERIS研究(n = 78)和COPDMAP群组(4,6]。特别是,COPDMAP,使用不同的分析方法确定的减少韦永氏球菌属在恶化,复制(6]。这个研究包括病人出现恶化,有一个偏向黄金D患者,所以可能反映了更严重的慢性阻塞性肺病人口比其他研究。我们允许每个病人两发作,可能会引入偏见,但分析限于一恶化主题产生相似的结果(没有显示)。尽管16 s rRNA测序是一种强大的工具提供一个全面的描述肺的微生物,它有一定的局限性,其中包括偏向某些细菌类群,排除分枝杆菌和病毒,和污染的风险6]。本研究使用痰,通常high-biomass样本,包括适当的负控制污染风险降至最低。然而,痰被认为是一个中间上下呼吸道微生物之间的样本,所以不同的结果可能与研究利用支气管肺泡灌洗(10]。
综上所述,最近16 s rRNA测序数据突出表现型的重要性和endotyping发作。尽管目前微生物并不是一个方便的技术临床实践,我们的分析表明,使用生物标记很容易像细菌培养或潜在的快速PCR检测病原体,血液嗜酸性粒细胞或生物标志物代理人可能实际选择和可能允许更多的个性化治疗急性加重。
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脚注
利益冲突:H.R. Keir没有披露。
利益冲突:a . Dicker没有披露。
利益冲突:m .》没有披露。
利益冲突:m·克莱顿没有披露。
利益冲突:B.E.米勒是葛兰素史克公司的员工和股东。
利益冲突:r . Tal-Singer是葛兰素史克公司的前雇员和股东。
利益冲突:J.D. Chalmers报告从葛兰素史克赠款,在进行研究;赠款和葛兰素史克的个人费用,勃林格殷格翰的发言,辉瑞、拜耳医疗、Grifols Insmed,从阿斯利康拨款,个人费用从Napp Aradigm公司咨询,在提交工作。
支持声明:这项工作是由葛兰素史克。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2020年2月22日。
- 接受2020年5月7日。
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