基于宏基因组学的慢性阻塞性肺疾病急性加重患者肠道菌群结构与功能相关性研究

摘要

目的研究慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease,AECOPD)患者的肠道菌群结构与功能基因、耐药基因、毒力因子的表达差异,探索肠道菌群在AECOPD发生发展中的作用。方法2020年12月—2021年10月,入选符合AECOPD诊断的患者共15例,并选取年龄、吸烟史相匹配的健康对照组5例,收集所有肠道粪便标本,进行宏基因测序,结合临床数据,分析AECOPD与对照组肠道菌群结构及功能等方面的差异性。结果AECOPD患者肠道微生物α多样性与对照组无统计学差异,β多样性存在差异(P=0.022)。AECOPD组栖粪杆菌属(Faecalibacterium)、布劳特氏菌属(Blautia)、厌氧棒菌属(Anaerostipes)相对丰度低于对照组,肠球菌属(Enterococcus)、Lachnoclostridium相对丰度高于对照组(P<0.05),AECOPD信号通路富集在糖酵解Ⅰ、Ⅱ通路,肠球菌属相关的耐药基因及毒力因子表达丰度增加。AECOPD在属水平表达相对丰度较高的肠道微生物菌群为肠球菌属(Enterococcus),其表达相对丰度与年龄呈正相关(P<0.05);肠球菌属表达丰度与耐药基因msrC、efmA表达丰度呈正相关(P<0.05),与毒力因子acm、EcbA/fss3表达丰度呈正相关(P<0.05)。栖粪杆菌属、布劳特氏菌属、厌氧棒菌属的表达丰度与AECOPD用力肺活量(force vital capacity,FVC)呈正相关(P<0.05);布劳特氏菌属、厌氧棒菌属的表达丰度与BMI呈正相关(P<0.05);布劳特氏菌属、厌氧棒菌属两者的表达丰度呈正相关(P<0.05);Lachnoclostridium属的表达丰度与血液中CD4+/CD8+T淋巴细胞比例呈正相关(P<0.05)。结论AECOPD患者肠球菌属(Enterococcus)相对丰度高,栖粪杆菌属、布劳特氏菌属、厌氧棒菌属相对丰度较低,信号通路富集在糖酵解相关代谢通路。栖粪杆菌属、布劳特氏菌属、厌氧棒菌属的表达丰度与临床指标FVC及T淋巴细胞比例存在一定的相关性,提示肠道微生态的失衡可能通过“肠-肺轴”参与AECOPD的发生发展。