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翻译:林华鹏编辑:未亚平
败血症加重肠道微生物群的破坏
如上所述,肠道微生物组的改变可通过病理生物的增殖、促进失调的免疫反应而易患败血症。肠道微生物群的变化不仅影响败血症发病前的预后:败血症发作后,正常肠道微生物组结构的改变可能恶化并导致更糟糕的结果(图1)。
脓毒症引起的肠道微生物群变化的机制尚不清楚。抗生素是脓毒症相关微生物组改变的主要驱动因素。然而,阿片类药物、肠外营养和质子泵抑制剂也有作用。显然,这些干预措施的好处可能超过其有害微生物群的影响。了解危重病和相关干预措施对肠道菌群的影响是必要的,有助于研究限制这些不良影响。
几项前瞻性队列研究已确定败血症肠道微生物多样性降低与潜在致病菌(包括需氧革兰氏阴性菌)相对丰度增加之间的关联。最早对危重病人进行微生物组学变化的研究表明,全身炎症反应综合征(SIRS)患者的专性厌氧菌丰度较低,其肠道微生物群富含葡萄球菌和假单胞菌等潜在病原体。正如预期的那样,这些患者中有相当一部分正在接受抗生素治疗,这混淆了败血症与观察到的微生物组变化之间的关系。
早期的研究依赖于基于培养的技术来测定微生物组分(表1)。随着培养无关技术(包括16S核糖体RNA(rRNA)和下一代基因组测序)的日益广泛应用,最近的研究发现了大量难以培养的细菌共生体的微小变化,这些变化可能会影响败血症的预后。例如,粪杆菌,与减少肠道炎症的途径有关,通常在肠道微生物群中占据一个小的生态位,在败血症期间被消灭。粪杆菌和其他医院获得的病原菌,如肠球菌,在败血症期间定植于肠道微生物群。反过来,肠道微生物群是耐多药微生物的贮存库。这些定植的病原体可能在败血症后期传播并引起菌血症。
除了允许具有显著致病潜力的生物体控制外,微生物组功能的改变使败血症发病前的有害变化恶化。目前还没有研究跟踪脓毒症患者出院后的纵向微生物组变化,以确定这些微生物组变化持续多久。然而,通过最近几周的住院试验,SCFA的持续性浓度至少降低了6周。
脓毒症肠道菌群与终末器官损害
脓毒症通过多种机制影响终末器官的损伤,包括肠道微生物群结构和功能的改变。在一个单独的实验中,肠道微生物组源性SCFAs对脓毒症小鼠急性肾损伤(AKI)具有保护作用,并且在一个单独的实验中,一种特定的肠道微生物组分可以减轻肝损伤。令人着迷的是,肠道微生物群似乎不仅通过炎症途径间接影响谵妄,而且还通过肠道源性细菌的细菌移位到脓毒症患者的大脑中。在脓毒症致谵妄的动物实验中,脓毒症小鼠的微生物群多样性降低,神经认知损伤更严重,包括更多的癫痫发作,而FMT减轻了有害的神经影响。肠道和肺部微生物群之间的关系已经通过几项重要的研究建立起来,但仍需要转化为脓毒症患者。在一项研究中,非肺脓毒症小鼠的肺部微生物群富含肠道细菌,包括肠球菌,即使这些小鼠没有临床菌血症或肺炎。重要的是,无论脓毒症是通过肠穿刺模型还是通过全身注射脂多糖引起的,这都是正确的,这表明全身炎症足以影响最终器官功能和微生物组分。
在人类中,急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者肺部微生物组中肠道细菌的丰度明显高于健康对照组,这与全身炎症的高标记物相关。虽然不是败血症特有的,但造血干细胞受者肠道微生物群的变化导致肺部并发症,在一名患者中,肺炎克雷伯菌的肠扩张与肺炎克雷伯菌肺炎密切相关。对此,一个合理的解释是“肠道淋巴理论”,根据该理论,肠道通透性增加导致细菌移位到淋巴管,最终通过胸腔导管进入肺循环。尽管越来越多的证据表明,在非人类研究和脓毒症以外的疾病中,肠道微生物组群影响终末器官损害,但只有一项针对人类的小型研究