不同抗生素对肺炎患者肠道菌群的影响

李明蔚 于苗 蔡玉琰 谭寅凤 孙菲 赵艳金 许潆月 刘鹏

1.吉林省吉林市人民医院临床营养与老年医学科，吉林吉林 132000；2.吉林省吉林市人民医院重症医学科，吉林吉林 132000；3.吉林省吉林市人民医院药学部，吉林吉林 132000

肺炎是呼吸系统常见的感染性疾病，老年人慢性基础疾病较多，免疫功能低下，呼吸道防疫能力降低，肺炎发病率较高。肺炎是导致老年人死亡的重要原因之一。我国肺炎死亡率平均为17.46/10 万，其中60～69 岁人群死亡率为23.55/10 万，而大于85 岁人群的死亡率高达864.17/10万[1]。抗生素不仅可以抑制或杀灭某些病原微生物，还具有抑制癌细胞的增殖或代谢的作用，在肺炎患者中的应用非常广泛。然而，在控制细菌感染的同时，抗生素的使用将会导致肠道正常分布的革兰氏阴性杆菌严重减少甚至消失，而球菌或真菌等明显增多，导致肠道微环境的稳定性失衡，甚至引起抗生素相关性腹泻（antibiotic associated diarrhea，AAD）发生[2-3]。不同抗生素有不同的药理性质和代谢途径，导致肠道微生物群组成的变化模式不同，目前抗生素对肠道菌群影响的研究已有报道[4]，但对比分析不同种类的抗生素对老年肺炎患者肠道微生态的影响鲜有研究。本研究以住院肺炎患者为研究对象，探讨不同抗生素治疗方案对其肠道微生态的影响，为临床治疗用药与抗生素引起的肠道菌群失调的预防及治疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取吉林市人民医院2020 年7 月至2021 年9月收治的300 例肺炎患者作为研究对象。采用随机数字表法将其分为对照组、头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组、头孢哌酮组和亚胺培南组，每组60 例。对照组中，男28 例，女32 例；年龄30～84 岁，平均（67.58±5.47）岁。头孢呋辛钠组中，男26 例，女34 例；年龄33～78 岁，平均（61.03±11.51）岁。左氧氟沙星组中，男29 例，女31 例；年龄31～78 岁，平均（62.91±6.51）岁。头孢哌酮组中，男28 例，女32 例；年龄29～80 岁，平均（62.50±10.76）岁。亚胺培南组中，男27 例，女33 例；年龄30～87 岁，平均（62.39±12.53）岁。五组患者的一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究已通过医院伦理委员会审核批准（2020伦函审[01]号），所有研究研究对象均需签署知情同意书。

诊断标准：参考《中国成人医院获得性肺炎与呼吸机相关性肺炎诊断和治疗指南（2018 年版）》[5]中对成人医院获得性肺炎的临床诊断标准，胸部影像学检查显示新出现或进展性的浸润影、实变影或磨玻璃影，加上下列三种临床证候中的2 种或以上，①发热，体温＞38℃；②脓性气道分泌物；③外周白细胞计数＞10×109/L 或＜10×109/L。

纳入标准：符合上述诊断标准；年龄＞18 岁。排除标准：各种类型的感染性腹泻，如细菌性痢疾、食物中毒等；引起腹泻的消化道疾病，如结直肠癌、炎症性肠病等；采样前3 个月内服用过抗生素类药物和微生态调节剂。

1.2 方法

1.2.1 治疗方法 对照组在检测肠道菌群前未应用抗生素。头孢呋辛钠组应用注射用头孢呋辛钠（Glaxosmithkline Manufacturing S.p.A，国药准字H2018 1034，生产批号：531819，规格：0.75 g/支）1.5 g，3 次/d静脉滴注治疗；左氧氟沙星组给予左氧氟沙星注射液（扬子江药业集团有限公司，国药准字H19990324，生产批号：19101931，规格：2 ml∶0.1 g/支）0.5 g，1 次/d静脉滴注治疗；头孢哌酮组应用注射用头孢哌酮钠/舒巴坦钠（辉瑞制药有限公司，国药准字H20020597，生产批号：CL4432，规格：1.5 g/支）3.0 g，3 次/d 静脉滴注治疗；亚胺培南组给予亚胺培南钠/ 西司他丁钠（杭州默沙东制药有限公司，国药准字H20130123，生产批号：S038903，规格：0.5 g/支）1.0 g，3 次/d 静脉滴注治疗。四组均给予7 d 抗生素治疗。

1.2.2 肠道菌群检测 参考刘莹等[6]肠道菌群的检测方法。用无菌粪便标本采集盒中的小勺挑取自然排出的新鲜粪便的不同部位约300～500 mg，放入无菌粪便标本采集盒中，1 h 内送检。培养条件：需氧菌培养应用哥伦比亚血琼脂平板（郑州安图生物工程股份有限公司），在微生物培养箱（Thermo Fisher Scientific，Heratherm IGS100）中37℃培养18～24 h。厌氧菌培养应用GAM 培养基（日本制药株式会社），在厌氧培养箱（SHELLAB，BACTRONI-2）中37℃培养48～72 h。真菌培养应用沙保罗琼脂平板（郑州安图生物工程股份有限公司），在微生物培养箱（Thermo Fisher Scientific，Heratherm IGS100）中37℃培养18～24 h。培养出的菌落采用全自动菌落计数器（Smartcountert-1，广东环凯微生物科技有限公司）计数。采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MADLI-TOF MS，美国布鲁克道尔顿公司）进行鉴定，每克粪便中的菌落数（Colony Forming Unit，CFU）以log10CFU/g（湿重）表示。

1.3 观察指标及评价标准

比较不同组患者肠道菌群中的需氧菌、厌氧菌、真菌、球菌以及杆菌的数量和比例的变化。参考《伯杰细菌鉴定手册》[7]将鉴定出的细菌分为不同的菌属和菌种，以比较各组患者肠道菌群的多样性。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计软件进行统计学分析，符合正态的计量资料数据用均数±标准差（）表示，多组间比较采用单因素方差分析，不符合正态分布的资料，用中位数（下四分位数，上四分位数）[M（P25，P75）]进行描述，多组间比较采用Kruskal-Wallis H 检验，组间两两比较采用Mann-Whitney U 检验；计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验，以P＜0.05 为具有统计学意义。

2 结果

2.1 五组患者肠道细菌及真菌数量的比较

对照组、头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组、头孢哌酮组及亚胺培南组的细菌总数和厌氧菌数量依次减少，差异有统计学意义（P＜0.05）；头孢呋辛钠组、头孢哌酮组和亚胺培南组的需氧菌数量均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；头孢哌酮组及亚胺培南组球菌/杆菌高于对照组和左氧氟沙星组，差异有统计学意义（P＜0.05）。头孢哌酮组和亚胺培南组的真菌数量高于对照组、头孢呋辛钠组及左氧氟沙星组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1 五组患者肠道细菌及真菌数量的比较[M（P25，P75）]

2.2 五组患者肠道益生菌种类、数量及比例比较

对照组、头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组、头孢哌酮组、亚胺培南组的益生菌种类、数量及比例依次减少，差异有统计学意义（P＜0.05）；对照组、头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组的双歧杆菌数量及比例高于头孢哌酮组和亚胺培南组，差异有统计学意义（P＜0.05）；对照组、头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组的乳杆菌数量及比例高于亚胺培南组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

表2 五组患者益生菌种类、数量及比例的比较[M（P25，P75）]

2.3 五组患者肠道菌群多样性的比较

对照组、头孢呋辛钠组和左氧氟沙星组菌属数多于头孢哌酮组和亚胺培南组，并且头孢哌酮组菌属数多于亚胺培南组，差异有统计学意义（P＜0.05）（图1）。头孢呋辛钠组、左氧氟沙星组、头孢哌酮组及亚胺培南组菌种数少于对照组，头孢呋辛钠组和左氧氟沙星组多于头孢哌酮组和亚胺培南组，并且头孢哌酮组多于亚胺培南组，差异有统计学意义（P＜0.05）（图2）。

图1 五组患者肠道菌属数比较[M（P25，P75），n=60]

图2 五组患者肠道菌种数比较[M（P25，P75），n=60]

3 讨论

肠道菌群与人类健康密切相关，人体肠道内定植有数量庞大的细菌、真菌和古生菌等微生物，它们通过相互影响及与人体相互作用而组成一个复杂的微生态系统[8]。肠道菌群与机体保持动态平衡，对维持健康起着重要作用[9]。临床抗生素的使用是治疗肺炎患者首选方法之一，但住院患者长期应用广谱抗生素后，肠道内对药物敏感的正常菌群受到不同程度的抑制，而对抗生素耐药的细菌以及一些外来的机会致病菌就会乘机大量繁殖，导致肠道菌群失衡，严重者可发展为炎性肠病、结直肠肿瘤、AAD等[10-11]。

本研究发现，应用抗生素后，肠道菌群的数量、种类均有不同程度下降。对肠道菌群的细菌、真菌数量影响依次是亚胺培南，头孢哌酮、头孢呋辛钠、左氧氟沙星，差异有统计学意义（P＜0.05）。抗生素对肠道内菌群的影响的程度，取决于相关抗菌药物的抗菌谱、给药途径和方式、肠道内抗菌药物的浓度等[12-13]。相关研究表明，在使用抗生素的患者中，AAD 的发病率为5%～39%[13]。亚胺培南属碳青霉烯类抗菌药物，抗菌谱极广、抗菌强度最强，对格兰阴性菌、革兰阳性菌、需氧菌和厌氧菌均有良好抗菌活性，因此对肠道定植菌数量及种类影响最大[14]；头孢哌酮属第三代头孢菌素类抗菌药物，对肠杆菌科细菌等革兰阴性杆菌具有强大抗菌作用，且因其肝肠循环的体内代谢特点，其在肠道的排泄时间较长，因此对肠道菌群的多样性及细菌数量的影响较头孢呋辛钠和左氧氟沙星更严重[15]。头孢呋辛钠属第二代头孢菌素，对甲氧西林敏感葡萄球菌、链球菌属、肺炎链球菌等革兰氏阳性球菌等细菌敏感，左氧氟沙星为氟喹诺酮类抗菌药物，对肺炎链球菌、A 组溶血性链球菌等革兰氏阳性球菌等敏感细菌有效，二者抗菌谱近似，因此对肠道菌群种类的影响几乎无差异[11]。

本研究结果显示，头孢哌酮组及亚胺培南组球菌/杆菌高于对照组和左氧氟沙星组，差异有统计学意义（P＜0.05）。表明患者应用抗生素后肠道球菌与杆菌比值会发生改变，球菌比例升高，杆菌比例下降，甚至出现球杆比倒置，且真菌数量增多的现象。研究显示，健康成人粪便标本中革兰氏阴性杆菌占绝对优势[16]，根据肠道菌群失调的诊断理论，Ⅰ度菌群失调表现为细菌数量减少，Ⅱ度菌群失调球杆比例呈现倒置，Ⅲ度菌群失调表现为原有细菌被大量抑制，并伴有少量酵母样细菌。本研究提示，应用头孢呋辛钠或左氧氟沙星7 d，患者肠道细菌总数量出现减少，可能为Ⅰ度菌群失调；患者应用亚胺培南或头孢哌酮7 d后，球杆比倒置，且真菌数量增加，可能为Ⅱ度或Ⅲ度菌群失调。

本研究结果显示，应用抗生素后肠道益生菌种类及数量均显著减少，其中双歧杆菌数量降低最为显著，依次为亚胺培南、头孢哌酮、左氧氟沙星和头孢呋辛钠，差异有统计学意义（P＜0.05），减少幅度可能与抗生素抗菌谱相关[11]。益生菌也被称为共生菌或有益菌，约占肠菌菌群总数的20%，主要有乳酸杆菌、双歧杆菌、酪酸菌、艾克曼菌、优杆菌等，有抑制非益生菌定植、抑制致病菌的生长、抵御致病菌侵袭、提高机体免疫功能等作用[17]。抗生素的应用致使双歧杆菌等肠道益生菌数量及比例明显减少，肠道正常pH 值难以维持，肠道黏膜产生稠厚的黏液分泌减少，以致外籍菌对肠壁造成侵害，甚至出现AAD 的发生[18-19]。

肠道菌群的多样性与人体的健康密切相关[20]，因此本研究进一步探究不同种类抗生素对肠道菌群多样性的影响。人体肠道进群可分为不同的菌门、菌属和菌种，因本研究纳入的样本量有限，故未在菌门水平上进行对比分析。本研究结果显示：无论在菌属水平上还是在菌种水平上，应用抗生素患者的肠道菌群的多样性均低于未用药患者，并且应用头孢哌酮和亚胺培南对肠道菌群多样性的影响高于头孢呋辛钠和左氧氟沙星的患者，差异有统计学意义（P＜0.05），表明随着抗生素级别的升高，对人体肠道菌群的多样性影响越严重，因此我们在临床上应合理使用抗生素，严格遵守其适应证及禁忌证，避免对患者肠道菌群造成进一步的破坏。

综上所述，防治肠道菌群失调的关键是合理使用抗生素，临床上应严格掌握适应证，避免滥用或长期使用。此外，也应及时对患者进行肠道菌群分析及鉴定，合理选择益生菌以抑制有害菌群的增殖，从而维持肠道菌群微生态稳定性，减少AAD 以及相关疾病的发生。