慢性阻塞性肺疾病住院患者呼吸道病原菌构成特点及其影响因素分析

冼少静 陈燕 马义铭 罗丽娟 龙颖姣

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，是我国位列第三的疾病死亡原因，我国COPD患者约有1亿例，年平均死亡达96万例，每分钟约2.5例患者死于该病[1-2]。感染是导致COPD患者病情加重住院的主要原因之一，包括以小气道炎症为主的COPD急性加重期(acute exacerbation of COPD，AECOPD)及以肺实质和肺间质炎症为主的社区获得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)。COPD患者每年约有0.5～3.5次急性加重[3-4]，可以导致气道炎症加重、肺功能恶化和气道定植菌增加，是COPD患者的重要死亡原因[5]。一项回顾性研究发现约有8%的COPD患者在10年间曾发生不少于1次的CAP[6]，COPD合并CAP发生率为15%～42%[7-9]。相比AECOPD患者，CAP可导致COPD患者肺功能急剧下降，病情严重需重症监护率更高，住院时间更长，住院患者病死率达12.2%，1年内死亡率增高[10-12]。

抗感染治疗是COPD合并感染的主要治疗措施，因此，病原学资料对抗菌治疗有重要的参考价值。Ma等[13]研究显示仅有59.5%的AECOPD患者在住院期间曾接受至少1次的病原学检查，仍有部分患者未进行病原学检查。患者在病原菌未明确时需经验性抗菌治疗，《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2021年修订版)》[14]推荐经验性抗菌治疗需兼顾既往检出的病原菌及用药情况、过去一年急性加重频率、合并症、肺功能等相关因素。在此基础上，参考COPD常见病原菌谱以及药物敏感情况尤其是本地区、本医疗机构的数据，更有助于制定合理的经验性抗菌方案，减少治疗失败率和耐药菌株产生，降低病死率。武汉[15]、北京[16]等地的研究发现AECOPD 患者中铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌为常见的病原菌，但目前缺少本地区的病原菌谱数据。

因此，本研究通过回顾性分析既往住院COPD患者痰培养结果与临床特征关系，以及中南大学湘雅二医院COPD住院患者的病原菌构成特点，初步探讨与病原菌检出相关的临床特征及危险因素。

对象和方法

一、研究对象

收集2016年1月1日至2019年12月31日中南大学湘雅二医院收治的住院COPD患者，包括AECOPD/COPD合并CAP且同时留取痰标本送检痰培养及药物敏感性试验(简称“药敏试验”)的1251例患者的临床资料。纳入标准：(1)符合2016年COPD全球策略指南COPD的诊断标准[17]；(2)所有患者均留取痰标本送检痰培养及药敏试验。排除标准：(1)此次入院诊断为医院获得性感染的患者；(2)有误吸的患者；(3)无法留取或未留取痰标本送检的患者。

二、研究方法

收集患者的基本信息、临床特征和实验室检查结果，根据合格痰标本培养结果分为痰菌阳性组和痰菌阴性组，比较两组的临床特征，初步分析痰检阳性的危险因素。

痰标本采集及培养：在患者入院后使用首剂抗生素类药物前，漱口、深咳，留取深部痰液，部分患者经支气管镜吸取气道深部分泌物或肺泡灌洗液，标本于无菌密闭器皿中在采集后尽快送检。合格痰标准：镜下每低倍视野内鳞状上皮细胞数量<10个且白细胞计数>25个，视为合格标本，进行培养。

三、统计学处理

结 果

一、基本资料

共纳入患者1251例，其中男性1113例，女性138例，平均年龄为(69.49±9.18)岁。共送检标本1353份，检出病原菌478株，阳性检出率为35.33%(478/1353)。痰菌阳性组371例，其中男性333例，女性38例，平均年龄为(71.20±9.19)岁；痰菌阴性组880例，其中男性780例，女性100例，平均年龄为(68.77±9.19)岁。

痰菌阳性组患者年龄更大，病程及住院天数较痰菌阴性组长，临床症状(CAT评分)较痰菌阴性组患者更重，肺功能更差，白蛋白更低，非嗜酸性粒细胞(eosinophil，EOS)型COPD检出率更高，具体见表1、2。对阳性合格痰标本检出病原菌结果显示：革兰阴性菌251株(52.51%)，其中检出率最高的5种革兰阴性菌分别是鲍曼不动杆菌54株(21.51%)、肺炎克雷伯菌53株(21.12%)、铜绿假单胞菌48株(19.12%)、嗜麦芽窄食单胞菌36株(14.34%)、流感嗜血杆菌14株(5.58%)；真菌209株(43.72%)，包括念珠菌128株(61.24%)、曲霉菌81株(38.76%)(未分类曲霉菌60株、烟曲霉菌12株、黄曲霉菌8株、土曲霉菌1株)；革兰阳性菌18株(3.76%)，分别为金黄色葡萄球菌9株(50.00%)、肺炎链球菌7株(38.89%)、凝固酶阴性葡萄球菌2株(11.11%)。

表1 痰菌阳性和痰菌阴性组患者基本特征

表2 不同项目痰菌阳性检出率

续表2

二、痰菌检出阳性的危险因素分析

病原菌检出单因素分析结果显示，COPD患者检出病原菌与年龄、既往1年有无急性加重史、入院前是否使用糖皮质激素、BMI、CAT评分、mMRC分级、FEV1%pre有关(表3)。变量赋值表见表4，经多因素logistic回归分析，BMI异常是检出病原菌的独立危险因素(表5)。

表3 病原菌检出单因素分析

续表3

表4 变量赋值表

表5 病原菌检出多因素logistic回归分析

讨 论

COPD患者易罹患呼吸系统感染而入院治疗，可表现为AECOPD或合并CAP，抗感染治疗是主要的治疗手段，而病原学检查及其结果对指导抗感染治疗至关重要。本研究中住院COPD患者的病原菌检出率为35.33%，在临床实践中，由于病原学体外培养的阳性率和单次培养结果阳性率的受限，较难得到阳性的病原学检查结果，通过多次送检病原学能提高阳性率，协助临床诊疗。研究结果显示，住院COPD患者的痰标本检出的主要病原菌是革兰阴性杆菌及真菌，与既往研究一致[13]。革兰阴性杆菌仍是合并基础肺部疾病患者的主要致病菌，因此在经验性抗感染治疗中应常规覆盖革兰阴性杆菌。除此之外，COPD住院患者呼吸道标本易分离出真菌，其中以念珠菌多见，因正常呼吸道存在真菌定植，因此呼吸道分离出该病原体后，也需结合患者临床特征及治疗效果来综合判断是否需要全身性治疗。

本研究结果显示，痰菌阳性组患者临床症状更重，住院时间更长，且BMI异常是检出病原菌的独立危险因素。COPD患者长期通气功能障碍，呼吸负荷加重，耗氧、耗能增加，同时感染使患者处于高代谢状态；使用广谱抗菌药物引起肠道菌群失调，导致消化及吸收功能障碍；组织慢性缺氧导致蛋白质的合成障碍；长期大量使用糖皮质激素导致蛋白质合成和降解失衡，这些因素使约40%的COPD患者长期处于营养不良的状态，而BMI过低是营养不良最显著的改变之一。BMI过低导致呼吸道纤毛清除能力下降，气道局部防御功能受损，同时营养不良使免疫球蛋白合成减少，淋巴细胞和巨噬细胞功能受损，全身细胞免疫功能下降，感染风险增加[18-24]。高BMI患者的中性粒细胞弹性蛋白酶及痰液黏蛋白5ac水平较正常BMI及低BMI患者高，提示高BMI的COPD患者处于气道黏液高分泌状态[25]。气道大量的黏液保护病原菌躲避杀菌效应而长期定植于气道，同时加重气道阻塞引起气促、咳嗽[26]。此外，本研究发现高BMI组痰菌阳性率高于低BMI组。Chang等[27]研究发现在约50%的COPD患者中，病情加重期分离的病原菌在病情恢复后仍然持续存在，认为稳定期肺部微生物群可能是慢性支气管感染的潜在原因，高BMI组患者因黏液高分泌保护病原菌更利于病原菌的定植，增加了感染的机会，可能是高BMI组痰菌阳性率低于BMI组的原因。mMRC分级和CAT评分是COPD综合评估分组的一项重要指标。本研究发现在CAT>20分、mMRC 4级、GOLD 4级和综合评估D组的患者中病原菌检出率最高，需严密判断病原学定植或者致病状态，尽早进行针对性用药，以期改善预后。

EOS型COPD是COPD的炎症表型之一，此型患者气道炎症反应特征为EOS性炎症，表现为血/痰EOS计数增高[28]。本研究发现非EOS型COPD患者的病原菌检出率明显高于EOS型COPD患者，既往研究结果提示COPD患者血EOS<2%与细菌感染相关[29]。Kolsum等[30]观察到COPD患者痰EOS计数与气道细菌负荷在稳定状态下呈负相关；与COPD稳定期相比较，细菌感染时血EOS计数明显下降，而非细菌感染时无显著变化，细菌感染与血EOS计数间呈现反向关系。Southworth等[31]发现高EOS的患者气道IgA、分泌IgA、IgM和IgG水平及B细胞活性高于低EOS的患者，抗菌免疫力升高，稳定期定植细菌的风险减少。有研究发现，肺组织中EOS配体可促进内皮细胞辅助性T细胞Th2型介质，通过增生、去颗粒等免疫调节作用稳定免疫内环境，通过呈递抗原的方式刺激特异性T细胞，释放细胞因子如IL-4、IL-13、IFN、Th1、Th2等，同时EOS可启动IgM的功能，增强体液免疫反应，增强抗菌能力[32]。有研究表明，EOS中存在广泛的功能性模式识别受体(PRR)发挥着先天免疫作用，PRRs家族包括核苷酸结合寡聚结构域(NOD)样受体(nrs)、Toll样受体(TLRs)和晚期糖基化终产物受体(RAGE)等，而NOD1、NOD2、TLR1-5、TLR7、TLR9、RAGE可通过诱导促炎细胞因子、趋化因子、细胞毒蛋白、白三烯和活性氧的释放，以延迟死亡、激活黏附系统和细胞转运的方式，触发免疫反应，在微生物的防御中具有直接效应，还可以诱导上皮损伤和树突状细胞成熟等，在免疫反应调节中起重要作用，参与了对病毒、细菌、真菌的防御[33]。

综上所述，COPD住院患者易合并呼吸道感染，经验性治疗应注重覆盖革兰阴性菌，且警惕合并真菌感染。对于基础状态差，临床症状重的患者应积极送病原学检测，并结合临床资料判断是否为致病菌，积极开启针对性治疗。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献冼少静：研究设计、实施和数据采集分析、文章撰写；陈燕：研究设计指导、技术支持指导并对文稿知识性内容进行批评性审阅；马义铭、罗丽娟、龙颖姣：对研究知识性内容进行审阅