《Computational Biology and Chemistry》：The impact of bronchiectasis on the lung microbiota of community-acquired pneumonia patients: an mNGS-based study
编辑推荐：
社区获得性肺炎合并支气管扩张患者的肺部微生物组特征及与临床指标相关性分析，通过宏基因组测序发现合并组以铜绿假单胞菌和Stutzerimonas为优势菌，α多样性降低，β多样性差异显著，Stutzerimonas与淋巴细胞比例正相关，铜绿假单胞菌与中性粒细胞比例负相关。
张秦泽|包崇曦|王克|刘丽华|黄红|蔡双琪|卢华松|郑少初|罗静|孔金良
广西医科大学第一附属医院肺科与重症监护医学系，中国广西南宁市，530021
摘要
背景
肺部微生物群的变化与支气管扩张及其临床参数有关。然而，目前尚不清楚不同的微生物群模式是否反映了支气管扩张患者的特征性肺部状况。
目的
本研究旨在识别与支气管扩张并发的社区获得性肺炎（CAP）相关的关键微生物群，并探讨其与临床特征之间的关系。
方法
一项单中心回顾性研究纳入了59名接受支气管镜检查的CAP患者。使用宏基因组下一代测序技术分析了支气管肺泡灌洗液样本。比较了有支气管扩张和无支气管扩张患者的Top 10细菌种类以及α-和β-多样性指数。采用线性判别分析来识别具有代表性的微生物。Spearman检验用于分析这些代表性微生物与临床特征之间的相关性。
结果
支气管扩张组主要由铜绿假单胞菌主导，而非支气管扩张组则主要由普雷沃氏菌主导。支气管扩张组的α-多样性显著低于非支气管扩张组，β-多样性也存在显著差异。Stutzerimonas被确定为支气管扩张组中的关键微生物，其与淋巴细胞百分比和计数呈正相关，与中性粒细胞百分比呈负相关。铜绿假单胞菌和肺炎诺卡菌是支气管扩张组中的关键物种。
结论
支气管扩张合并CAP患者的肺部微生物群组成和多样性存在显著差异。Stutzerimonas属可作为区分支气管扩张患者和非支气管扩张患者的关键标志物，以反映其特征性肺部微生物群状况。本研究为疾病分层和个性化管理提供了潜在依据。
引言
支气管扩张是一种常见的进行性呼吸系统疾病，其特征是支气管异常且永久性扩张，主要临床表现包括持续咳嗽、痰液产生和反复的呼吸道感染（O'Donnell, 2022）。根据流行病学数据，支气管扩张的患病率在全球范围内差异显著，美国为每10万人478例，韩国为每10万人886例，中国为每10万人759例（Wang等，2024）。这些差异表明支气管扩张的发病率受种族和地理区域的影响，表现出明显的地理分布特征。由于频繁的门诊就诊和住院治疗，支气管扩张给医疗系统带来了巨大负担。在中国大陆，2013年至2017年间，成人支气管扩张的年人均总费用增加了2.1倍，住院相关费用增加了1.83倍（Feng等，2022）。肺炎是支气管扩张相关住院的主要原因之一（Ringshausen等，2013；Seitz等，2010）。Polverino等人（2015）报告称，33%的支气管扩张病情加重的患者同时患有社区获得性肺炎（CAP）。CAP是最常见的感染类型之一，其明确的诊断标准和高发病率使其成为研究CAP患者肺部微生物群变化的理想对象（Metlay等，2019）。鉴于支气管扩张的复杂病因和表型异质性（Fraser和Jose，2023），探索支气管扩张合并CAP患者的肺部微生物群特征有助于揭示疾病机制，并为个性化治疗提供理论基础。
宏基因组下一代测序（mNGS）技术的应用使得对肺部微生物群的分析更加全面（Flume等，2018），分辨率更高。在支气管扩张患者中，肺部微生物群组成与健康个体明显不同，疾病组中铜绿假单胞菌是主要菌属，而在健康受试者中普雷沃氏菌是主要菌属（Motta等，2024）。以铜绿假单胞菌或嗜血杆菌属为主的肺部微生物群与患者肺功能下降以及血清C反应蛋白和基质金属蛋白酶-8水平升高相关（Rogers等，2014；Taylor等，2015）。此外，铜绿假单胞菌与支气管扩张严重程度指数（BSI）评分和黏液痰症状密切相关（Shen等，2024）。然而，现有研究大多集中在支气管扩张患者（Zhuang等，2025；Zhang等，2023；Li等，2024）或病原体检测技术（传统微生物培养与mNGS）的比较上（Shen等，2024；Kong等，2024；Duan等，2024）。关于在同一感染背景下（如CAP）结构性肺部变化如何影响呼吸系统微生物群的研究仍较为缺乏。
基于此，本研究利用mNGS分析了伴有支气管扩张的CAP患者与无支气管扩张的CAP患者之间肺部微生物群组成的差异，并探讨了肺部微生物群与临床特征之间的关联。这项研究有助于阐明结构性肺部变化对呼吸系统微生物群的调节作用，为支气管扩张的精准预防和治疗及疾病管理提供理论基础。
患者纳入
本研究回顾性分析了2023年2月至2024年6月期间就诊于广西医科大学附属医院的CAP患者。所有纳入患者均符合《中国成人社区获得性肺炎诊疗指南》（2016年版）的诊断标准（Cao等，2018）。所有患者均接受了支气管镜检查及支气管肺泡灌洗液（BALF）的mNGS检测。
患者特征
如表1所示，27名支气管扩张患者的平均年龄为60.26岁，其中15名为女性（55.6%），6名有吸烟史（22.2%）。非支气管扩张组的平均年龄为54.94岁，其中18名为女性（56.3%），7名有吸烟史（25.9%）。两组在咳嗽（P=0.011）和痰液产生（P<0.001）方面存在显著差异，但在其他临床症状（呼吸困难、发热和咯血）及合并症方面无显著差异。
讨论
本研究利用mNGS技术系统分析了支气管扩张合并CAP患者和无支气管扩张CAP患者的BALF样本中的肺部微生物群特征。在属水平上，两组患者的微生物群丰富度、多样性和主要微生物种群的组成存在显著差异。Stutzerimonas是支气管扩张患者中的关键微生物属，这是首次在该研究中发现。
结论
总之，本研究利用mNGS分析了支气管扩张合并CAP患者的肺部微生物群差异。结果显示，在CAP感染背景下，支气管扩张患者的肺部微生物群多样性降低，其组成与非支气管扩张组存在显著差异。铜绿假单胞菌属是该疾病肺部微生物群中的主要微生物。重要的是，Stutzerimonas属在此过程中发挥了重要作用。
伦理批准和参与同意
本研究获得了广西医科大学第一附属医院伦理委员会的批准，批准编号：2025-E0045。由于研究的回顾性特点，委员会免除了知情同意的要求。本研究遵循了《赫尔辛基宣言》。
注册信息、试验注册编号及数据：N/A。
资助
本研究得到了以下机构的支持：
广西科技厅重点研究计划（项目编号AB21196010）；
广西医科大学一流学科创新人才计划；
广西壮族自治区卫生健康委员会自筹项目（项目编号Z-A20240492，Z-A20240515）；
广西自然科学基金区域高发疾病联合研究项目（项目编号2023GXNSFBA026146）；
中国博士后
作者贡献声明
郑少初：撰写、审稿与编辑、验证、软件应用、数据分析。卢华松：撰写、审稿与编辑、数据可视化、研究监督、软件应用。孔金良：撰写、审稿与编辑、项目管理工作。罗静：撰写、审稿与编辑、项目管理。刘丽华：资源协调、数据收集、数据分析。王克：资源协调、方法学设计、数据收集、数据分析。蔡双琪：撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证、研究监督、软件应用。
