先天性心脏病相关肺动脉高压儿童患者的呼吸道微生物组特征

2022-11-23 心血管新前沿 肺动脉高压研究进展 发表于上海

该研究报道了儿童PH患者、CHD和对照组以及儿童和成人PH患者之间上呼吸道微生物群的系统定义和不同的情况

先天性心脏病相关的小儿肺动脉高压患者的呼吸道微生物组特征

研究背景

肺动脉高压(PH)是一种由多种病因引起的临床综合征,具有肺动脉阻力增加和血管重塑的类似病理特征。通过心导管检查,儿童静止时肺动脉平均压力>20mmHg,成人也是如此。先天性心脏病包括许多种心血管系统的先天性异常,对气道和肺实质功能有重大影响,使患者容易出现肺部并发症。据估计,有10%的CHD患儿最终会发展成PH,在大多数情况下是左至右分流的结果,其5年生存率约为71%。先天性心脏病(CHD)相关的肺动脉高压(PH)是小儿患者中最常见的PH类型。对CHD-PH患者的气道微生物组的研究仍然很少。

研究方法

本研究共招募了158名儿童,收集口咽拭子,对呼吸道微生物组的16S核糖体RNA(16S rRNA)V3-V4区进行测序,以建立这些细菌组与CHD-PH患者超声心动图指标之间的相关性。根据纳入和排除标准,收集了54名CHD患者、69名CHD-PH患者和35名健康人的口咽拭子样本。 如表1所示,CHD组、CHD-PH组和对照组在性别和分娩方式上没有明显差异。CHD和CHD-PH患者的年龄和诊断有差异。研究结果

对使用微生物DNA生成的16S rRNA扩增子文库进行测序,共得到804万条高质量的序列,每个样品平均有49955±17190条序列。 如图1A和1B所示,与对照组相比,CHD的群落分化程度没有明显差异。 Ace、Chao和Sobs指数显示,与CHD患者和对照组相比,CHD-PH患者的群落丰富度明显下降。 同时,CHD-PH组的Shannon指数明显降低,Simpson指数增加,这共同表明群落均匀度下降,显示出α-多样性的强烈下降(图1B)。 CHD-PH组的Invsimpson指数略有下降,但没有意义。为了分析β-多样性,我们进行了主坐标分析和偏最小二乘法判别分析。基于Bray-Curtis异质性的主坐标分析显示,CHD组、CHD-PH组和对照组的气道微生物组组成的总体系统发育距离有明显差异(图1C,PERMANOVA,P<0.05)。同样,偏最小二乘法判别分析也显示了3个组的微生物组的不同情况(图1D)。总的来说,3组的细菌群结构有明显的不同,样品可以根据类别进行分组。气道微生物组的细菌α-和β-多样性表明,CHD-PH组的丰富度明显较低,其组成差异与上呼吸道的特定分类群及其相对丰度有关。

在CHD-PH组中,系统水平的分析显示, Firmicutes是最丰富的系统,其次是Actinobacteriota、Bacteroidta、Proteobacteria、Fuso-bacteria和Patescibacteria(图2A)。图2B中显示了丰度最丰富的6个门类。与CHD组和对照组相比,Patescibacteria和Fusobacteria在CHD-PH组的比例明显下降(图2B)。在科一级,CHD-PH患者的特点是Veillonellaceae和Actinomycetaceae的相对丰度较低,而Micrococcaceae的相对丰度较高(图2C,2D)。图2E显示了属一级的微生物群组成。链球菌和罗氏菌的比例在统计学上较大,而Veillonella和放线菌在CHD-PH组的比例在统计学上小于对照组(图2F)。

CHD-PH中特定的上呼吸道微生物群在CHD组和对照组之间有差异。分别对3组细菌组成的差异进行了比较和分析显示了CHD-PH与对照组(图3A和3B)、CHD与对照组以及3组之间在门类和属的水平上丰富程度不同的微生物群。同样,CHD和CHD-PH患者中的链球菌和Veillonella的比例也与对照组的不同。通过线性判别分析效应大小算法,分析了CHD-PH组和对照组之间上呼吸道微生物群的最大差异,确定链球菌和Rothia在CHD-PH患者中含量最丰富(图3C)。根据线性判别分析效应大小确定的相关属建立了一个OUT子集,通过接收器操作特征曲线分析评估,显示参数曲线下的面积为0.77(图3D)。当与CHD患者相比,那些PH患者也显示出不同的微生物群的相对差异。在门类水平上,CHD-PH显示出蛋白细菌、镰刀菌属、门齿菌属和蓝藻属的减少(图3E)。在属的层面上,PH中放线菌、嗜血杆菌、颗粒菌、Leptotrichia、Gemella、Rhodococcus、Alloprevotella和TM7x的比例明显减少(图3F),而Rothia和Neisseria在CHD-PH中明显富集(图3G)。基于CHD与CHD-PH中富集属的接收操作特征曲线分析显示,参数曲线下的面积值为0.71(图3H)。

儿童和成人PH患者之间的微生物组成比较。儿童CHD-PH患者的上呼吸道微生物组与成人PH患者的微生物组的比较也表明,在健康人和PH患者中,儿童和成人的微生物群完全不同。在门类层面上,与成人相比,儿童PH患者的 Firmicutes和Actinobacteriota表现出明显的增加(图4A),而链球菌属在儿童患者中的含量远远高于成人(图S3)。与相应的对照组相比,在儿童和成人PH患者中,类杆菌属、放线菌属、镰刀菌属和扇贝菌属都有类似的下降趋势。主坐标分析和部分最小二乘法判别分析显示PH患儿的微生物群与成人的微生物群有明显的分离(图4B和4C)。此外,在属的层面上,微生物结构显示出巨大的差异,儿童CHD-PH患者中链球菌和罗氏菌的比例更高。Prevotella, Neisseria, Haemophilus, Fusobac-terium, Granulicatella, Leptotrichia, Porphyromonas, Allo-prevotella, TM7x, and Capnocytophaga在成人PH组相对普遍(图4D)。

CHD相关PH的细菌丰度和TTE指数的相关性。对CHD-PH患者的上呼吸道微生物组分类群和TTE指标进行了Pearson相关分析,以确定更深层次的分类群关联。对于整个CHD-PH患者(图5A),链球菌属与主肺动脉(Pearson相关系数R=-0.33)、右心室(R=-0.38)和右心室流出道(R=-0.33)呈负相关,这些是代表右心功能。 相反,多种细菌与右心功能呈正相关。Megasphaera和TTE指数之间存在正相关,包括主肺动脉(R=0.51)、右静脉流出道(R=0.34)和三尖瓣面积(R=0.35)。发现右心室与Prevotella(R=0.43)和Alloprevotella(R=0.41)呈正相关。TM7x、Atopobium、Leptotrichia和Firmicutes中的一些母类群也与右心功能轻度相关。

度ph(55≤pasp<75mmhg,n=30)和重度ph(pasp≥75mmhg,n=15),检测ph分层的微生物群与tte指标的相关性。图s4显示了ph严重程度各组的微生物群组成。 r="0.63)、Leptotrichia(R=0.59)、Alloprevotella(R=0.79)、Lachnoanaerobacu-lum(R=0.71)和TM7x(R=0.62)呈正相关(图5C)。在重度PH组(图5D),我们观察到主肺动脉与Selenomonas(R=0.73)、Megasphaera(R=0.74)、Leptotrichia(R=0.65)和Veillonella(R=0.59)正相关,右心室流出道和肺动脉预压分别与Gemella(R=0.54)和Neisseria(R=0.54)正相关。这些结果表明,不同类别的微生物可能与不同的PH严重程度有关。
</pasp<55mmhg,n=24)、中度ph(55≤pasp<75mmhg,n=30)和重度ph(pasp≥75mmhg,n=15),检测ph分层的微生物群与tte指标的相关性。图s4显示了ph严重程度各组的微生物群组成。>

儿童CHD-PH患者与对照组之间的微生物功能不同。在分析气道微生物组的丰度组成的基础上,通过重建未观察到的状态的社区的系统发育调查(PICRUSt2)预测CHD-PH与对照组的微生物组的功能。由图5E可见,PH组的几个物质代谢途径,包括半乳糖、氨基糖和核苷酸糖、代谢、肽聚糖、苯丙氨酸、酪氨酸和精氨酸生物合成,都明显高于对照组,而CHD-PH组的微生物代谢、脂多糖、乙醛酸和二羧基酸、组氨酸、氮和抗坏血酸代谢途径则明显低于对照组。

研究结论及启示

总之,该研究报道了儿童PH患者、CHD和对照组以及儿童和成人PH患者之间上呼吸道微生物群的系统定义和不同的情况。CHD-PH的上气道微生物群组成与健康人和小儿CHD患者的不同。研究结果全面地证明了儿童CHD-PH患者上气道细菌种群的变化与TTE参数所反映的心血管结构之间存在潜在的相关性。有必要进行前瞻性研究,以探讨这种微生物群的破坏是否会增加小儿CHD患者发生PH的风险。

作者:肺动脉高压研究进展

版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,或“梅斯号”自媒体发布的文章,仅系出于传递更多信息之目的,本站仅负责审核内容合规,其内容不代表本站立场,本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (0)
#插入话题

相关资讯

Eur Heart J:先天性心脏病成人生命最后一年:死亡原因和护理模式分析

在CHD成年患者生命终结时,大量使用了可能可以避免的重症护理。这可能意味着针对CHD成年患者的临终关怀可以得到改善。

Circulation-Heart Failure:先天性心脏病成人晚期心力衰竭的发生率和结局

研究人员假设早期发现晚期心衰患者,及时转诊进行移植评估(而不是传统的心脏干预)可能为这些危重患者提供最好的生存机会。但需要进一步的研究来验证这一假设。

广东省人民医院心内科张曹进教授新发现:用超声心动图参数筛选成人先天性心脏病-肺动脉高压手术资格的模型

目前还没有关于CHD患者Qp/Qs和Rp/Rs的模型或公式,利用超声心动图参数预测CHD患者是否有Qp/Qs>1.5和Rp/Rs<1/3。

用超声心动图参数筛选成人先天性心脏病手术资格的模型

先天性心脏病(CHD)是新生儿先天性畸形的常见原因,发病率约为0.8%。由于心脏手术的进步,大多数CHD患者可以存活到成年。

柳叶刀子刊:阜外医院李守军等报告我国先心病手术治愈率达99.4%!

该研究显示,我国的先心病治疗已取得显著的进步,但给家庭和社会带来的经济负担依然巨大。