曹妍 車春莉

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科150000

特發(fā)性肺纖維化 (idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一種原因未明的慢性進(jìn)行性纖維化性間質(zhì)性肺炎的一種特殊類型，好發(fā)于老年人，病變局限于肺部，病理組織學(xué)和/或影像學(xué)表現(xiàn)為普通型間質(zhì)性肺炎。該病的進(jìn)展速度因人而異，難以預(yù)測[1]，IPF預(yù)后較差，診斷后中位生存期為3～5年。導(dǎo)致IPF疾病發(fā)生和進(jìn)展的機(jī)制迄今未完全明確。目前對該疾病的理解為：在遺傳易感個(gè)體中，由于未知的環(huán)境誘因 (如吸煙、顆粒粉塵、病毒感染或肺部微生物群)對肺泡上皮細(xì)胞的重復(fù)微損傷和隨后的功能失調(diào)修復(fù)導(dǎo)致纖維化[2]。近些年來，肺部微生態(tài)受到了國內(nèi)外專家的廣泛重視，研究顯示許多肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展及惡化均與肺部微生態(tài)的變化有關(guān)。在IPF研究中顯示細(xì)菌本身可以引起肺泡上皮損傷，同時(shí)它們可單獨(dú)存在而激活免疫級聯(lián)反應(yīng)，隨后的促炎癥和促纖維化級聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致肺結(jié)構(gòu)的改變[3]。免疫抑制增加了IPF患者的死亡和住院風(fēng)險(xiǎn)，這一發(fā)現(xiàn)支持了IPF進(jìn)展受細(xì)菌影響的假設(shè)[2]。

1 肺部微生態(tài)

由于傳統(tǒng)病原學(xué)培養(yǎng)技術(shù)的局限性，既往認(rèn)為健康人的下呼吸道是無菌的，但是隨著新一代不依賴培養(yǎng)的高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究結(jié)果表明，在肺部存在著多樣化的菌群，即肺部微生態(tài)[4]。下呼吸道微生物的來源主要包括：正常呼吸經(jīng)口鼻吸入；上呼吸道內(nèi)容物的微量誤吸入；分散在氣道黏膜上的微生物[5]。在人體免疫系統(tǒng)成熟過程中，正常微生物群和機(jī)體免疫系統(tǒng)相互制約和影響，共同構(gòu)成機(jī)體的重要屏障[6]。健康人肺部微生物群的存在保持著一種動(dòng)態(tài)平衡，慢性疾病條件往往對常駐菌群的繁殖更為有利[7]。現(xiàn)認(rèn)為肺部微生態(tài)與肺部健康狀況密切相關(guān)。

2 肺部微生態(tài)與IPF的疾病進(jìn)展

2010年不依賴培養(yǎng)的分子技術(shù)首次在IPF中應(yīng)用，研究了17例穩(wěn)定期IPF患者肺部微生物群，該研究采用16sr RNA基因PCR和變性凝膠電泳技術(shù)，在支氣管肺泡灌洗液 (bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中發(fā)現(xiàn)了鏈球菌、奈瑟菌和放線菌細(xì)菌系列[8]，除此之外發(fā)現(xiàn)8例肺孢子菌定植患者中有5例沒有檢測到細(xì)菌DNA，這表明該真菌可能損害呼吸道的細(xì)菌定植。2014年進(jìn)行的一項(xiàng)研究也得到了上述類似結(jié)果，穩(wěn)定期IPF患者的肺部微生物群不同于健康個(gè)體：其細(xì)菌負(fù)荷總體較高，IPF患者的嗜血桿菌屬、鏈球菌屬、奈瑟菌屬和韋氏菌屬更為豐富，除此之外研究發(fā)現(xiàn)IPF患者BALF中的細(xì)菌負(fù)荷是對照組 (健康人和中度COPD患者)的2倍，且與對照組相比，BALF細(xì)菌負(fù)荷較高的IPF患者與6個(gè)月疾病進(jìn)展 (定義為患者FVC下降10%或者死亡)存在顯著相關(guān)[9]。因此，提示我們可以根據(jù)細(xì)菌負(fù)荷程度對IPF患者進(jìn)行疾病嚴(yán)重程度分層以預(yù)測死亡風(fēng)險(xiǎn)，與細(xì)菌負(fù)荷低的IPF患者相比，具有更高細(xì)菌負(fù)荷的患者有高死亡風(fēng)險(xiǎn)。已知黏蛋白基因MUC5B啟動(dòng)子rs35705950基因多態(tài)性是IPF的危險(xiǎn)因素[10]。上述研究還發(fā)現(xiàn)[9]：細(xì)菌負(fù)荷與黏蛋白基因啟動(dòng)子rs35705950基因多態(tài)性相關(guān)，攜帶等位基因少的患者細(xì)菌負(fù)荷相對較低，提示細(xì)菌與IPF相關(guān)。但矛盾的是，rs35705950多態(tài)性增加了IPF患者的生存率[11]。IPF患者的口腔微生物群也有很大的不同，這可能是慢性肺部疾病患者下呼吸道微生物選擇的結(jié)果[12]。美國學(xué)者Han等[13]首次報(bào)道了肺部微生物群和IPF進(jìn)展的關(guān)系，回顧性分析穩(wěn)定期IPF患者，在篩選時(shí)沒有活動(dòng)性感染，針對肺部高分辨率CT提示有病變的部位進(jìn)行支氣管肺泡灌洗，提取DNA進(jìn)行焦磷酸測序，發(fā)現(xiàn)特定鏈球菌和葡萄球菌 (即鏈球菌1345運(yùn)算分類單位和葡萄球菌1348運(yùn)算分類單位)的存在超過一定閾值與IPF快速進(jìn)展相關(guān)。一項(xiàng)日本研究[14]評估了34例IPF患者，受試者入組時(shí)即接受支氣管肺泡灌洗及肺功能檢查，并于入組后 (12±1)個(gè)月評估FVC的變化。該研究分析了BALF中tuf基因表達(dá)，以估計(jì)BALF中細(xì)菌的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)惡化組 (n=8，7例FVC下降10%或更大，1例不能行肺功能檢查)的肺部微生物群多樣性小于非惡化組 (n=22)，厚壁菌門和擬桿菌門(鏈球菌、韋榮球菌和普氏菌)的增加和變形菌門的減少參與了多樣性的減少；此外該研究還發(fā)現(xiàn)肺部微生物群多樣性的喪失與IPF的一些指標(biāo)相關(guān)，包括低FVC、6分鐘步行距離降低、高血清表面活性蛋白D和高乳酸脫氫酶。

特發(fā)性肺纖維化急性加重 (acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis，AE-IPF)是指IPF患者出現(xiàn)新的彌漫性肺泡異常改變導(dǎo)致急性、顯著的呼吸道癥狀。IPF患者的自然病程和急性加重不可預(yù)測，由于這些患者的預(yù)后往往很差，尋找呼吸惡化的可逆原因尤為重要。一項(xiàng)研究[15]評估了20例AE-IPF患者及15例穩(wěn)定期IPF患者的肺部微生物群，受試者均接受支氣管鏡檢查，在BALF中提取細(xì)菌DNA擴(kuò)增細(xì)菌16s-rRNA并測序，發(fā)現(xiàn)AE-IPF患者的細(xì)菌負(fù)荷增加，高達(dá)4倍；與穩(wěn)定期IPF患者相比，AE-IPF患者BALF中有更多的中性粒細(xì)胞；在急性加重的情況下，微生物群也發(fā)生了變化，AE-IPF患者中空腸彎曲菌和嗜麥芽窄食單胞菌顯著高于穩(wěn)定期IPF患者。2016年AE-IPF國際工作組重新定義了急性加重，現(xiàn)診斷不再需要排除感染或其他潛在的誘因[16]?；谛碌脑\斷標(biāo)準(zhǔn)，肺部微生態(tài)在AE-IPF中的研究有限，值得我們?nèi)ミM(jìn)一步探索。

3 肺部微生態(tài)與IPF患者免疫系統(tǒng)的關(guān)系

以上研究表明肺部微生物群變化與IPF的疾病進(jìn)展有關(guān)，但尚不清楚IPF中肺部微生物群的變化是該疾病的原因還是結(jié)果，宿主對肺部微生物群變化反應(yīng)的作用也不清楚。一些學(xué)者對此進(jìn)行了研究，現(xiàn)有研究表明[17]IPF疾病進(jìn)展與自身免疫發(fā)展和免疫信號(hào)失調(diào)有關(guān)，TOLLIP、TLR3、TLR9和MUC5B均已發(fā)現(xiàn)與IPF患者先天免疫和宿主防御有關(guān)，并且與人群對IPF的易感性及患病后的結(jié)局有關(guān)。最近的2項(xiàng)研究討論了肺部微生物群的改變與IPF宿主免疫應(yīng)答之間的關(guān)系。在Molyneaux等[18]的一項(xiàng)研究中，包含60例IPF患者及20名匹配的健康對照者，在入組時(shí)所有受試者均接受BALF及血樣采集，對于IPF患者，在入組1、3、6、12個(gè)月時(shí)在臨床上需要重新評估。研究發(fā)現(xiàn)，IPF患者BALF中細(xì)菌負(fù)荷與對照組相比明顯增加，并且細(xì)菌運(yùn)算分類單位的數(shù)量與對照組相比差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；谏鲜鼋Y(jié)果，該研究進(jìn)一步分析了這些細(xì)菌運(yùn)算分類單位對宿主的影響和宿主的基因表達(dá)，其中2組特定的基因表達(dá)與IPF診斷、BALF中細(xì)菌負(fù)荷較高及特定的細(xì)菌運(yùn)算分類單位有關(guān)；不僅如此，這些基因也與BALF和血樣中的中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)增加有關(guān)。這2組基因中參與宿主防御反應(yīng)的基因包括Nlrc4、Pglyrp1、Mmp9、Defa4，此外還發(fā)現(xiàn)了編碼特定抗菌肽 (Slpi和Camp)的2個(gè)基因。這些結(jié)果表明宿主對呼吸道細(xì)菌的改變或細(xì)菌負(fù)荷增加存在反應(yīng)，這些反應(yīng)在縱向隨訪中持續(xù)升高，提示下呼吸道的細(xì)菌群落是IPF患者反復(fù)肺泡損傷的刺激之一。另一項(xiàng)研究[17]評估了68例IPF患者外周血單個(gè)核細(xì)胞基因表達(dá)、BALF細(xì)菌、體外成纖維細(xì)胞的反應(yīng)性，探討了IPF患者肺部微生物群、宿主免疫應(yīng)答、無進(jìn)展生存時(shí)間、成纖維細(xì)胞功能的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)外周血單個(gè)核細(xì)胞基因表達(dá)中，免疫應(yīng)答通路的下調(diào)與特定細(xì)菌運(yùn)算分類單位的負(fù)荷變化有關(guān)，核苷酸結(jié)合寡聚區(qū)域樣受體信號(hào)通路的下調(diào)與鏈球菌屬負(fù)荷的增加有關(guān)。葡萄球菌和普氏菌運(yùn)算分類單位的負(fù)荷增加也與免疫應(yīng)答通路的下調(diào)、較差的無進(jìn)展生存時(shí)間以及外周血單個(gè)核細(xì)胞中TLR9過表達(dá)有關(guān)。除此之外，還發(fā)現(xiàn)特定韋氏菌運(yùn)算分類單位的增加與成纖維細(xì)胞的反應(yīng)增加有關(guān)。該研究表明，免疫通路基因表達(dá)評估的宿主防御可以通過肺部微生物群的變化來調(diào)節(jié)，細(xì)菌負(fù)荷的增加與免疫通路基因表達(dá)降低、無進(jìn)展生存時(shí)間降低相關(guān)。

4 從肺部微生態(tài)改變到IPF的治療策略

IPF患者預(yù)后差，已知的2種抗纖維化藥物吡非尼酮和尼達(dá)尼布在減緩疾病進(jìn)展和降低病死率方面是有效的[19-20]。針對微生物本身的治療包括抗生素、對特定病原微生物進(jìn)行免疫接種或減少細(xì)菌遷移到肺部的干預(yù)措施[21]?，F(xiàn)臨床醫(yī)師對AE-IPF患者的治療常包括廣譜抗菌藥物，抗菌試驗(yàn)已經(jīng)在IPF中進(jìn)行了研究。Shulgina等[22]嘗試用復(fù)方新諾明治療181例特發(fā)性間質(zhì)性肺炎 (89%為IPF)患者12個(gè)月，結(jié)果顯示病死率降低，氧需求量降低，生活質(zhì)量提高，但肺功能未見改善。已知磺胺類藥物對中性粒細(xì)胞的趨化性[23]和超氧化物的產(chǎn)生[24]有影響，因此該類藥物對IPF患者的療效及作用機(jī)制需要進(jìn)一步研究。對穩(wěn)定期IPF患者使用復(fù)方新諾明的隨機(jī)對照試驗(yàn)正在進(jìn)行中[25]，該試驗(yàn)的目的是為確定復(fù)方新諾明是否降低患者病死率及住院率，并進(jìn)一步了解其作用機(jī)制。如果試驗(yàn)結(jié)果證明該藥是有益的，并發(fā)現(xiàn)是由于抗生素作用，進(jìn)一步的研究可能會(huì)使用窄譜抗生素；如果發(fā)現(xiàn)是由非抗生素作用，之后可能會(huì)針對非抗生素的作用機(jī)制來進(jìn)行進(jìn)一步研究。已知多黏菌素B-纖維柱有助于去除內(nèi)毒素，并用于治療內(nèi)毒素血癥。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)多黏菌素B-纖維柱治療ALI/ARDS可改善患者的氧合功能[26]。鑒于彌漫性肺泡損傷是ALI/ARDS和急性加重中最常見的病理特征，因此也有學(xué)者在AE-IPF的治療中進(jìn)行了相關(guān)研究。一項(xiàng)日本回顧性研究表明[27]，接受多黏菌素B-纖維柱治療的AE-IPF患者的生存率可能有所提高。在阿奇霉素治療AE-IPF的報(bào)道[28]中，除皮質(zhì)類固醇治療外，38例AE-IPF患者接受靜脈注射阿奇霉素 (500 mg/d)治療5 d，將結(jié)果與氟喹諾酮類藥物治療者 (n=47)進(jìn)行病例對照分析，阿奇霉素組60 d死亡率明顯低于氟喹諾酮組，提示阿奇霉素可提高AE-IPF患者的生存率，但該研究無法確定是抗菌作用的結(jié)果還是類固醇和阿奇霉素聯(lián)合使用的結(jié)果，尚需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語

盡管從以上論述中了解了肺部微生態(tài)在IPF中的研究進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步研究其在IPF發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制?，F(xiàn)有的研究給IPF和AE-IPF患者抗生素的使用提供了理論依據(jù)，未來是否可以將抗生素治療作為IPF治療手段之一仍值得我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突