肠道菌群失调与肺部感染患者应激反应及免疫功能的相关性研究

孙芳红 李娜 朱林佳 金积满

1 瑞安市疾病预防控制中心慢性病防制科、基本公共卫生项目办，浙江温州 325200；2 瑞安市疾病预防控制中心检验科，浙江温州 325200；3 瑞安市人民医院呼吸内科，浙江温州 325200；4 瑞安市人民医院感染科，浙江温州 325200

肺部感染是由多种微生物侵入人体，导致下呼吸道发生的急性炎性反应， 临床主要表现为咳嗽、气道分泌物增多、乏力等[1-2]。 人体肠道正常的微生物群及其代谢产物可以促进肠道消化吸收功能，提高宿主免疫力，抑制致病菌的生长繁殖，维持肠道微环境的稳态[3]。 肠道微生态失调与多种疾病的发生发展有关，但目前关于肠道菌群失调与肺部感染相关性的研究相对较少。本研究通过探讨肠道菌群与肺部感染患者应激反应和免疫功能的相关性，旨在为微生物治疗肺部感染提供科学依据，现报道如下。

对象与方法

一、研究对象

选取 2019 年 6 月至 2020 年 6 月瑞安市人民医院收治的肺部感染患者80 例为研究对象， 肺部感染诊断标准参考 《医院感染诊断标准》（2001 年版）[4]。 纳入标准：（1）符合肺部感染诊断标准；（2）年龄50～80 岁；（3）来自瑞安市及周边地区常住居民，汉族；（4）身体质量指数 （BMI）为 18～24 kg/m2；（5）近1 个月内未接受抗菌药物治疗。 排除标准：合并严重高血压等心脑血管疾病、恶性肿瘤、其他感染性疾病、免疫系统疾病者。 80 例肺部感染患者中共检出132 株病原菌，革兰阴性菌感染105 株，主要包括肺炎克雷伯菌、 铜绿假单胞菌及鲍曼不动杆菌；检出15 株革兰阳性菌，主要包括金黄色葡萄球菌及肺炎链球菌；12 株真菌均为白色念珠菌。 患者采取400 mg 替考拉宁加250 mL 0.9%氯化钠溶液静脉滴注，1 次/d 进行抗菌治疗。 另选60 名同期在瑞安市人民医院体检的健康人群为对照组。 两组性别、年龄和BMI 等一般资料比较差异无统计学意义（P 均>0.05），具有可比性，见表 1。本研究经瑞安市人民医院伦理委员会审批通过（审批号：YJ2021022）。

表1 肺部感染组与健康对照组一般资料比较

二、研究方法

肺部感染组治疗前和对照组体检时，在无菌状态下采集新鲜粪便0.5 g，于4 ℃低温保存进行肠道菌群分析。 双歧杆菌培养基、乳杆菌培养基、拟杆菌培养基、肠球菌培养基均购自海博生物公司。 菌群测定参照培养基说明书，记录两组双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌、肠球菌的菌落数。 同时采集两组空腹静脉血 5 mL，3 000 转/min 离心 10 min （离心半径为15 cm），留血清待测。 采用Model550 全自动多功能酶标仪（美国BIO-RAD 公司），通过 ELISA 法检测血清炎症因子 IL-6、IL-8 及 TNF-α 水平， 所用试剂盒购置美国BIOTANG 公司。 采用黄嘌呤氧化酶法，硫代巴比妥法和酶免疫荧光法分别检测一氧化氮（NO），丙二醛（MDA）和肌酸激酶同工酶（CK-MB）含量，所用检测试剂盒均购置于武汉艾美捷科技有限公司。采用FACS Calibur 流式细胞仪（美国BD 公司）分别检测 CD3+、CD4+、CD8+的含量，并依据数值计算CD4+/CD8+比值，所有试剂均购置美国BD 公司。

三、统计学分析

采用SPSS21.0 进行数据处理与分析，符合正态分布的计量资料采用表示， 组间比较采用t 检验； 计数资料采用例数和率表示， 组间比较采用χ2检验。相关性分析采用Pearson 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、两组肠道菌群菌落数、应激反应和免疫功能指标比较

表2 可见，肺部感染组双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌菌落数低于对照组 （t=-32.064、-16.568和-21.665，P 均<0.05）； 肠球菌菌落数则高于对照组（t=25.435，P<0.05）；炎症因子 IL-8、IL-6 和 TNF-α水平均高于对照组 （t= 40.710、30.716 和 36.730，P均<0.05）； 氧化应激指标 NO、MDA 和 CK-MB 水平均高于对照组 （t=27.188、11.430 和 18.738，P 均<0.05）； 免疫功 能 指 标 CD3+、CD4+、CD8+水 平 及CD4+/CD8+比值 均低于对照组 （t=-9.095、-15.147、-6.244 和-3.807，P 均<0.05）。

表2 肺部感染组与健康对照组肠道菌群菌落数、应激反应和免疫功能指标比较（）

表2 肺部感染组与健康对照组肠道菌群菌落数、应激反应和免疫功能指标比较（）

组别 t 值 P 值肺部感染组（n=80） 健康对照组（n=60）肠道菌群菌落数（lg CFU/g）双歧杆菌 4.16±0.48 8.35±1.03 -32.064 <0.05乳酸杆菌 5.28±0.57 8.16±1.41 -16.568 <0.05拟杆菌 4.06±0.59 7.63±1.32 -21.665 <0.05检测指标肠球菌 8.73±1.29 4.15±0.61 25.435 <0.05炎症因子（pg/mL）IL-8 155.79±22.38 31.23±8.95 40.710 <0.05 IL-6 192.43±40.16 30.67±8.03 30.716 <0.05 TNF-α 131.54±19.27 32.08±9.53 36.730 <0.05应激反应指标一氧化氮（μmol/L） 11.32±1.21 6.54±0.72 27.188 <0.05丙二醛（μmol/L） 10.54±2.74 6.39±1.57 11.430 <0.05肌酸激酶同工酶（U/L） 145.15±12.49 114.73±10.25 18.738 <0.05免疫功能指标CD3+ （%） 45.32±4.69 56.09±9.11 - 9.095 <0.05 CD4+ （%） 25.54±3.74 37.14±5.32 -15.147 <0.05 CD8+ （%） 20.15±2.49 23.73±4.25 -6.244 <0.05 CD4+/CD8+ 1.25±0.34 1.61±0.75 -3.807 <0.05

二、肠道菌群与炎症因子、应激反应和免疫功能的相关性分析

Pearson 相关性分析见表3，双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌与 IL-8、IL-6、TNF-α、NO、MDA 和 CK-MB水平呈负相关（r 值范围：-0.529~-0.725），与 CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+比值呈正相关 （r 值范围：0.599~0.728）； 肠 球 菌 与 IL-8、IL-6、TNF-α、NO、MDA 和 CK-MB 水平呈正相关 （r 值范围：0.602~0.733），与 CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+比值呈负相关（r 值范围：-0.596~-0.712）。

表3 肺部感染组肠道菌群与炎症因子、应激指标、免疫功能的相关性分析

讨 论

肠道菌群具有抑制病原菌、合成短脂肪酸等作用，能够促进营养和矿物质的吸收，调节肠道免疫系统，促进维生素和氨基酸的合成以及蛋白质化合物的分解[5]。 当肠道菌群失衡时，会诱导多种疾病的发生发展，其中可能引起细菌感染和炎症反应[6-7]，此时，肠道致病性病原菌如大肠埃希菌和肠球菌明显增加。 近年来，肠道菌群在脓毒症中的作用引起了广泛的重视。 脓毒症发生时，会导致肠道菌群紊乱，激活炎症因子，肠道内长期处于炎性环境可导致肠道通透性过高，损伤肠黏膜，导致细菌移位，而肺为最先发生损伤的器官[8]。 本研究表明，肺部感染患者的肠道益生菌双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌菌落数相比对照组明显减少，而致病菌肠球菌菌落数则明显增加。 唐闻琼等[9]通过分析肠道菌群和重症肺部感染儿童的关系时指出，肠道菌群失调会加重患儿病情。 动物实验研究表明，将重度感染小鼠的肠系膜淋巴液静脉注射到健康小鼠后会诱发肺损伤[10]。由此可见，肠道菌群失衡与肺部感染的发生发展有密切联系， 肠道菌群失衡可能在促进病情进展，加重组织器官损伤过程中起到重要作用。

当机体出现创伤和感染时会导致肠道菌群失衡，释放大量的活性氧，造成肠道屏障功能受损，细菌通过受损的肠道屏障扩散至其他组织器官，最终诱导炎性因子级联反应大暴发， 而在细菌移位后，肺是最先受到损伤的器官，说明肠源性感染是急性肺损伤的诱因。 有研究表明，肠道菌群失调可通过激活LPS/TLR4 通路， 促进病毒所致的小鼠肺组织炎性反应，加重肺组织病理状态[11]。 本研究发现，肺部感染患者炎症因子 IL-8、IL-6 和 TNF-α 水平均明显高于对照组，可见炎症因子在肺部感染中扮演重要的角色。 动物实验表明，小鼠肠道菌群失调可导致应激反应和免疫功能受损以及呼吸道细菌感染，与肠道菌群正常的小鼠相比，其肺部炎症和损伤程度较高，存活率较低[12]。肠道微生物通过免疫信号通路，可加强肺部抵抗和消除病原菌的能力及减缓呼吸道疾病的发生发展。 本研究显示，肺部感染患者氧化应激指标NO、MDA 和CK-MB 水平均明显高于对照组； 免疫功能指标 CD3+、CD4+、CD8+水平及CD4+/CD8+比值均明显低于对照组，由此说明肺部感染患者出现应激反应加重和免疫功能受损。 Pearson相关性分析也表明，双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌与炎症因子和氧化应激指标水平呈负相关，与免疫功能指标呈正相关；而致病菌肠球菌与炎症因子和氧化应激指标水平呈正相关，与免疫功能指标呈正相关，可见，肠道菌群失衡与机体炎症反应、氧化应激以及免疫功能密切相关，虽然肠道菌群和肺部感染相互作用的具体机制尚不清楚，但肠道菌群与肺部感染的相互关系，可为日后微生物治疗细菌感染提供新的思路。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突