鄧素敏,朱濤峰,陳如華,馬秀琴,顧新南
慢性阻塞性肺疾?。–OPD)是臨床上的常見病、難治病,屬于嚴(yán)重公共衛(wèi)生問題[1],其全因死亡率在美國排第4位,在中國排第3位,是我國農(nóng)村致死的首要病因,已被納入重大疾病慢性病管理系統(tǒng)。近年來關(guān)于COPD發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制研究證明,導(dǎo)致其氣流受限的主要原因是有毒顆?;驓怏w導(dǎo)致的氣道和/或肺泡異常[2],并且慢性氣道炎癥是其發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵[1,3]。研究表明,腸道菌群微生態(tài)是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要因素,當(dāng)腸道菌群發(fā)生紊亂時(shí),腸源性內(nèi)毒素釋放、腸道菌群移位等引起炎性遞質(zhì)釋放,從而引發(fā)慢性炎癥,導(dǎo)致血清炎性因子過量表達(dá),直接或間接地促進(jìn)COPD的發(fā)生及進(jìn)展[4]。截至目前,關(guān)于COPD穩(wěn)定期患者的腸道菌群狀態(tài)與炎性指標(biāo)及肺功能之間關(guān)系的相關(guān)研究未見報(bào)道。因此,本研究觀察COPD穩(wěn)定期患者不同組別腸道菌群狀況,分析其與患者炎性指標(biāo)及肺功能的相關(guān)性,為臨床治療提供新的思路。
1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 觀察組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)符合COPD診斷標(biāo)準(zhǔn),其中肺功能標(biāo)準(zhǔn)是給予支氣管舒張劑(吸入400 μg的沙丁胺醇)后第一秒用力呼氣末容積/用力肺活量(FEV1/FVC)<70%,且處于疾病穩(wěn)定期[5];(2)年齡>45歲;(3)簽署知情同意書,自愿參加,依從性好。分組標(biāo)準(zhǔn):按照COPD全球倡議(GOLD)2017綜合評(píng)估分組標(biāo)準(zhǔn)[5]分為A、B、C、D 4組,A組:慢性阻塞性肺疾病評(píng)估測試(CAT)評(píng)分<10分,改良英國醫(yī)學(xué)研究學(xué)會(huì)呼吸困難指數(shù)(mMRC)評(píng)分0~1分,
本研究提示:
鄧素敏等研究發(fā)現(xiàn),COPD穩(wěn)定期患者的腸道菌群狀態(tài)與炎性指標(biāo)及肺功能緊密相關(guān),腸道菌群微生態(tài)失衡與COPD病理演變也存在本質(zhì)間的關(guān)聯(lián)。這可能成為COPD干預(yù)藥物新的作用方向,調(diào)節(jié)COPD患者腸道菌群微生態(tài)也或?qū)⒊蔀楦觾?yōu)效防控COPD的重要有效手段。近1年內(nèi)急性加重次數(shù)<2次且無因急性加重住院情況;B組:CAT評(píng)分≥10分,mMRC評(píng)分≥2分,近1年內(nèi)急性加重次數(shù)<2次且無因急性加重住院情況;C組:CAT評(píng)分<10分,mMRC評(píng)分0~1分,近1年內(nèi)急性加重次數(shù)≥2次或存在因急性加重住院情況;D組:CAT評(píng)分≥10分,mMRC評(píng)分≥2分,近1年內(nèi)急性加重次數(shù)≥2次或存在因急性加重住院情況。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)患有糖尿病、肝膽腎疾病、胃腸道疾病、心臟病、過敏性疾病、濕疹、血液系統(tǒng)疾病及惡性腫瘤等其他常見疾?。唬?)6個(gè)月內(nèi)曾行手術(shù)治療;(3)合并有其他慢性呼吸系統(tǒng)疾病;(4)入選前4周內(nèi)有COPD急性發(fā)作;(5)入選前4周內(nèi)使用過抗菌藥物;(6)入選前4周內(nèi)使用過免疫抑制劑;(7)配合度極差,無意愿進(jìn)行本次研究。對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡>45歲;(2)胸部影像學(xué)及肺功能檢查正常;(3)簽署知情同意書,自愿參加,依從性好。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)各系統(tǒng)疾病患者;(2)6個(gè)月內(nèi)曾行手術(shù)治療;(3)配合度極差,無意愿進(jìn)行本次研究。
1.2 研究對(duì)象 前瞻性順序納入2017年6月—2018年6月在江蘇大學(xué)附屬宜興醫(yī)院呼吸內(nèi)科門診就診以及呼吸內(nèi)科病房收住的符合納入標(biāo)準(zhǔn)的COPD穩(wěn)定期患者為觀察組,按照GOLD 2017綜合評(píng)估分組標(biāo)準(zhǔn)[5]分為4組,根據(jù)醫(yī)院既往病人收治數(shù)量每組20例,納滿即止。共納入患者80例,其中門診患者28例,病房患者52例;同期門診體檢健康者20例作為對(duì)照組。各組研究對(duì)象在測試前1周均未口服乳酸菌等影響試驗(yàn)結(jié)果的物質(zhì)。本研究通過了江蘇大學(xué)附屬宜興醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),研究前患者均簽署知情同意書。
1.3 腸道菌群檢測 取清晨自然排出的0.5 g新鮮糞便,30 min內(nèi)送檢,按照10倍稀釋法稀釋至10-8,然后取10 μl分別接種于厭氧培養(yǎng)基培養(yǎng)乳酸桿菌、雙歧桿菌,需氧培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸埃希菌、屎腸球菌及糞腸球菌,置于37 ℃保溫箱內(nèi)培養(yǎng) 48 h,經(jīng)革蘭染色、生化反應(yīng)等鑒定計(jì)數(shù)菌落,計(jì)數(shù)菌落平均數(shù),結(jié)果以每克糞便濕重的菌落形成單位的對(duì)數(shù)值表示(lgCFU/g)。
1.4 炎性指標(biāo)檢測 抽取各組研究對(duì)象清晨空腹靜脈血5 ml,以4 000 r/min離心5 min(離心半徑5 cm)分離血清,采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法檢測C反應(yīng)蛋白(CRP)、白介素8(IL-8)、白介素6(IL-6)的水平(試劑盒購自晶美生物技術(shù)有限公司,按說明書嚴(yán)格操作),采用ELISA法檢測腫瘤壞死因子α(TNF-α)的水平(試劑盒購自美國R&D公司,按說明書嚴(yán)格操作);采用熒光素增強(qiáng)免疫化學(xué)發(fā)光法檢測降鈣素原(PCT)的水平(試劑盒購自南京諾爾曼生物技術(shù)有限公司,按說明書嚴(yán)格操作);采用鱟試劑顯色基質(zhì)偶氮法檢測內(nèi)毒素的水平(按廣西醫(yī)科大學(xué)制藥廠新型顯色基質(zhì)內(nèi)毒素定量檢測試劑盒說明書嚴(yán)格操作)。
1.5 肺功能檢測 通過日本捷斯特肺功能儀(CHESTAC-8800)檢測各組的第一秒用力呼氣末容積(FEV1)、FEV1占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%pred)、FEV1/FVC。
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以(±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)表示,多組間比較采用χ2檢驗(yàn);相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 各組患者臨床資料及腸道菌群狀態(tài)和炎性指標(biāo)及肺功能情況比較 各組患者乳酸桿菌、雙歧桿菌、屎腸球菌、糞腸球菌、IL-8、IL-6、TNF-α、內(nèi)毒素、FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其中A組IL-6高于對(duì)照組,而FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);B組 FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對(duì)照組和A組,C組內(nèi)毒素高于對(duì)照組和B組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);C、D組乳酸桿菌、雙歧桿菌、FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對(duì)照組、A組和B組,而屎腸球菌、糞腸球菌、IL-8、IL-6、TNF-α高于對(duì)照組、A組和B組,D組內(nèi)毒素高于對(duì)照組、A組和B組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);D 組 FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC 低于C組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。各組患者性別、年齡、吸煙情況、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、大腸埃希菌、CRP、PCT比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見表1)。2.2 COPD穩(wěn)定期患者腸道菌群狀態(tài)與炎性指標(biāo)、肺功能的相關(guān)性分析 乳酸桿菌、雙歧桿菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、PCT、內(nèi)毒素呈負(fù)相關(guān),與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相關(guān)(P<0.05);而屎腸球菌、糞腸球菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、內(nèi)毒素呈正相關(guān),與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)(P<0.05);雙歧桿菌與CRP呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。乳酸桿菌、屎腸球菌、糞腸球菌與CRP,屎腸球菌、糞腸球菌與PCT不具有直線相關(guān)關(guān)系(P>0.05,見表2)。
人體腸道中生存著大量細(xì)菌,其數(shù)量超過100萬億個(gè)[6],包括30屬500種不同類型的腸道菌群,其在人類健康中發(fā)揮著重要作用。在生理狀態(tài)下,腸道內(nèi)各種菌群之間以及腸道菌群與外界共同構(gòu)成一種穩(wěn)定狀態(tài),稱為腸道菌群微生態(tài),在維持人機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用,例如:具有物質(zhì)代謝、天然生物屏障、促進(jìn)腸上皮增殖及分化、調(diào)節(jié)免疫功能等作用[7]。當(dāng)機(jī)體免疫功能低下、腸道菌群失衡時(shí),腸道菌群結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞,菌群比例失調(diào),乳酸桿菌、雙歧桿菌等腸道優(yōu)勢菌群減少,大腸埃希菌、屎腸球菌、糞腸球菌等條件致病菌大量增殖,進(jìn)而導(dǎo)致炎性反應(yīng)等不良事件發(fā)生。
現(xiàn)研究已證明,氣道炎癥是COPD發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵,多種炎性細(xì)胞和因子共同參與了COPD全身炎性反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展,肺泡巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞通過釋放IL-6、IL-8、TNF-α等炎性因子,損傷氣道和肺實(shí)質(zhì),導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)重塑、氣道狹窄,最終引起不完全可逆性氣流受限[8]。在本研究中發(fā)現(xiàn),COPD穩(wěn)定期C組、D組患者的乳酸桿菌、雙歧桿菌含量低于A組、B組和對(duì)照組,而屎腸球菌及糞腸球菌含量高于A組、B組和對(duì)照組,且通過分析腸道菌群含量與血清炎性因子及肺功能指標(biāo)的相關(guān)性后發(fā)現(xiàn),乳酸桿菌、雙歧桿菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、PCT、內(nèi)毒素呈負(fù)相關(guān),與肺功能呈正相關(guān)性,而屎腸球菌及糞腸球菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、內(nèi)毒素呈正相關(guān),與肺功能呈負(fù)相關(guān),提示COPD穩(wěn)定期C、D組患者發(fā)生腸道菌群紊亂情況多于A、B組,且腸道菌群狀態(tài)與炎性指標(biāo)及肺功能緊密相關(guān)。但腸道菌群失調(diào)到底是因是果,目前并不明確??赡茈S著COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的增加,缺氧加重,而缺氧可引起多臟器功能受損、胃腸道瘀血,并引起腸道菌群發(fā)生變化,腸道菌群紊亂加重,致使腸源性內(nèi)毒素增多、炎性遞質(zhì)釋放,從而引起慢性炎癥,導(dǎo)致血清炎性因子過量表達(dá),直接或間接地促進(jìn)COPD的氣道重塑、肺功能等病理改變,進(jìn)而形成惡性循環(huán)。以下幾方面支持此觀點(diǎn):(1)胚胎發(fā)育的同源性[9]:解剖學(xué)研究證實(shí),肺、氣管及腸的結(jié)構(gòu)來源是相同的,這也就決定了肺和腸的病理、功能等必然存在一定關(guān)聯(lián),因此腸道菌群失調(diào)也會(huì)影響肺部同源結(jié)構(gòu)組織器官的病理變化[10]。(2)內(nèi)毒素?fù)p傷[4,11]:①COPD患者機(jī)體免疫力低下,常發(fā)生腸功能紊亂,腸功能紊亂又導(dǎo)致腸道菌群失調(diào),大腸埃希菌、腸球菌等條件致病菌大量增殖,致使腸源性內(nèi)毒素增多,并大量釋放,然后經(jīng)下腔靜脈、右心房、肺動(dòng)脈及毛細(xì)血管,直接導(dǎo)致肺損傷,從而促進(jìn)COPD的發(fā)生、發(fā)展。②廣譜抗生素的反復(fù)使用等導(dǎo)致腸道菌群失調(diào),有時(shí)甚至引起細(xì)菌細(xì)胞溶解從而導(dǎo)致內(nèi)毒素釋放。(3)易位感染[12]:①腸道菌群微生態(tài)失調(diào)時(shí),腸道黏膜生物屏障作用下降,腸道的機(jī)會(huì)致病菌易從腸道移位至口咽,一旦機(jī)體免疫力下降,就隨呼吸道下行從而引起下呼吸道感染,進(jìn)而誘發(fā)COPD急性加重。②COPD患者常伴有細(xì)胞免疫功能低下,若合并營養(yǎng)不良,更易引起腸黏膜萎縮、腸道細(xì)菌移位,腸道細(xì)菌一方面可通過門脈入血導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥;另一方面可通過腸黏膜到固有層,然后到達(dá)腸系膜淋巴結(jié)甚至更遠(yuǎn),釋放炎性遞質(zhì)、生物活性因子,從而導(dǎo)致腸道細(xì)菌易位感染,引起COPD加重。
表1 各組臨床資料及腸道菌群狀態(tài)和炎性指標(biāo)及肺功能情況比較Table 1 Comparison of clinical data,intestinal flora status,inflammatory indexes and lung function of patients in each group
表2 腸道菌群與炎性指標(biāo)及肺功能的相關(guān)性分析(r值)Table 2 Correlation analysis between intestinal flora and inflammatory indexes and lung function
因此,重視調(diào)節(jié)COPD患者腸道菌群的微生態(tài)平衡,減少內(nèi)毒素?fù)p傷,將成為臨床治療肺系疾病的又一個(gè)新的切入點(diǎn)。而本研究受到樣本量、檢測方法、分析方法等的制約,結(jié)果中各組大腸埃希菌含量比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,且CRP與腸道菌群狀態(tài)基本無相關(guān)性,PCT與腸道菌群狀態(tài)的相關(guān)系數(shù)也較低,后續(xù)研究中將進(jìn)行多中心、大樣本的臨床研究,以更全面地反映COPD患者的腸道菌群狀況,為預(yù)防及治療COPD拓展新的途徑。
作者貢獻(xiàn):朱濤峰進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì);馬秀琴進(jìn)行研究的實(shí)施與可行性分析;鄧素敏進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理,統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,結(jié)果的分析與解釋,撰寫論文;陳如華進(jìn)行論文的修訂,負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校;顧新南對(duì)文章整體負(fù)責(zé),監(jiān)督管理。
本文無利益沖突。