慢性阻塞性肺疾病住院患者呼吸道病原菌構(gòu)成特點及其影響因素分析

冼少靜 陳燕 馬義銘 羅麗娟 龍穎姣

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，是我國位列第三的疾病死亡原因，我國COPD患者約有1億例，年平均死亡達96萬例，每分鐘約2.5例患者死于該病[1-2]。感染是導致COPD患者病情加重住院的主要原因之一，包括以小氣道炎癥為主的COPD急性加重期(acute exacerbation of COPD，AECOPD)及以肺實質(zhì)和肺間質(zhì)炎癥為主的社區(qū)獲得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)。COPD患者每年約有0.5～3.5次急性加重[3-4]，可以導致氣道炎癥加重、肺功能惡化和氣道定植菌增加，是COPD患者的重要死亡原因[5]。一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)約有8%的COPD患者在10年間曾發(fā)生不少于1次的CAP[6]，COPD合并CAP發(fā)生率為15%～42%[7-9]。相比AECOPD患者，CAP可導致COPD患者肺功能急劇下降，病情嚴重需重癥監(jiān)護率更高，住院時間更長，住院患者病死率達12.2%，1年內(nèi)死亡率增高[10-12]。

抗感染治療是COPD合并感染的主要治療措施，因此，病原學資料對抗菌治療有重要的參考價值。Ma等[13]研究顯示僅有59.5%的AECOPD患者在住院期間曾接受至少1次的病原學檢查，仍有部分患者未進行病原學檢查。患者在病原菌未明確時需經(jīng)驗性抗菌治療，《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2021年修訂版)》[14]推薦經(jīng)驗性抗菌治療需兼顧既往檢出的病原菌及用藥情況、過去一年急性加重頻率、合并癥、肺功能等相關(guān)因素。在此基礎(chǔ)上，參考COPD常見病原菌譜以及藥物敏感情況尤其是本地區(qū)、本醫(yī)療機構(gòu)的數(shù)據(jù)，更有助于制定合理的經(jīng)驗性抗菌方案，減少治療失敗率和耐藥菌株產(chǎn)生，降低病死率。武漢[15]、北京[16]等地的研究發(fā)現(xiàn)AECOPD 患者中銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌、肺炎克雷伯菌為常見的病原菌，但目前缺少本地區(qū)的病原菌譜數(shù)據(jù)。

因此，本研究通過回顧性分析既往住院COPD患者痰培養(yǎng)結(jié)果與臨床特征關(guān)系，以及中南大學湘雅二醫(yī)院COPD住院患者的病原菌構(gòu)成特點，初步探討與病原菌檢出相關(guān)的臨床特征及危險因素。

對象和方法

一、研究對象

收集2016年1月1日至2019年12月31日中南大學湘雅二醫(yī)院收治的住院COPD患者，包括AECOPD/COPD合并CAP且同時留取痰標本送檢痰培養(yǎng)及藥物敏感性試驗(簡稱“藥敏試驗”)的1251例患者的臨床資料。納入標準：(1)符合2016年COPD全球策略指南COPD的診斷標準[17]；(2)所有患者均留取痰標本送檢痰培養(yǎng)及藥敏試驗。排除標準：(1)此次入院診斷為醫(yī)院獲得性感染的患者；(2)有誤吸的患者；(3)無法留取或未留取痰標本送檢的患者。

二、研究方法

收集患者的基本信息、臨床特征和實驗室檢查結(jié)果，根據(jù)合格痰標本培養(yǎng)結(jié)果分為痰菌陽性組和痰菌陰性組，比較兩組的臨床特征，初步分析痰檢陽性的危險因素。

痰標本采集及培養(yǎng)：在患者入院后使用首劑抗生素類藥物前，漱口、深咳，留取深部痰液，部分患者經(jīng)支氣管鏡吸取氣道深部分泌物或肺泡灌洗液，標本于無菌密閉器皿中在采集后盡快送檢。合格痰標準：鏡下每低倍視野內(nèi)鱗狀上皮細胞數(shù)量<10個且白細胞計數(shù)>25個，視為合格標本，進行培養(yǎng)。

三、統(tǒng)計學處理

結(jié) 果

一、基本資料

共納入患者1251例，其中男性1113例，女性138例，平均年齡為(69.49±9.18)歲。共送檢標本1353份，檢出病原菌478株，陽性檢出率為35.33%(478/1353)。痰菌陽性組371例，其中男性333例，女性38例，平均年齡為(71.20±9.19)歲；痰菌陰性組880例，其中男性780例，女性100例，平均年齡為(68.77±9.19)歲。

痰菌陽性組患者年齡更大，病程及住院天數(shù)較痰菌陰性組長，臨床癥狀(CAT評分)較痰菌陰性組患者更重，肺功能更差，白蛋白更低，非嗜酸性粒細胞(eosinophil，EOS)型COPD檢出率更高，具體見表1、2。對陽性合格痰標本檢出病原菌結(jié)果顯示：革蘭陰性菌251株(52.51%)，其中檢出率最高的5種革蘭陰性菌分別是鮑曼不動桿菌54株(21.51%)、肺炎克雷伯菌53株(21.12%)、銅綠假單胞菌48株(19.12%)、嗜麥芽窄食單胞菌36株(14.34%)、流感嗜血桿菌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%)(未分類曲霉菌60株、煙曲霉菌12株、黃曲霉菌8株、土曲霉菌1株)；革蘭陽性菌18株(3.76%)，分別為金黃色葡萄球菌9株(50.00%)、肺炎鏈球菌7株(38.89%)、凝固酶陰性葡萄球菌2株(11.11%)。

表1 痰菌陽性和痰菌陰性組患者基本特征

表2 不同項目痰菌陽性檢出率

續(xù)表2

二、痰菌檢出陽性的危險因素分析

病原菌檢出單因素分析結(jié)果顯示，COPD患者檢出病原菌與年齡、既往1年有無急性加重史、入院前是否使用糖皮質(zhì)激素、BMI、CAT評分、mMRC分級、FEV1%pre有關(guān)(表3)。變量賦值表見表4，經(jīng)多因素logistic回歸分析，BMI異常是檢出病原菌的獨立危險因素(表5)。

表3 病原菌檢出單因素分析

續(xù)表3

表4 變量賦值表

表5 病原菌檢出多因素logistic回歸分析

討 論

COPD患者易罹患呼吸系統(tǒng)感染而入院治療，可表現(xiàn)為AECOPD或合并CAP，抗感染治療是主要的治療手段，而病原學檢查及其結(jié)果對指導抗感染治療至關(guān)重要。本研究中住院COPD患者的病原菌檢出率為35.33%，在臨床實踐中，由于病原學體外培養(yǎng)的陽性率和單次培養(yǎng)結(jié)果陽性率的受限，較難得到陽性的病原學檢查結(jié)果，通過多次送檢病原學能提高陽性率，協(xié)助臨床診療。研究結(jié)果顯示，住院COPD患者的痰標本檢出的主要病原菌是革蘭陰性桿菌及真菌，與既往研究一致[13]。革蘭陰性桿菌仍是合并基礎(chǔ)肺部疾病患者的主要致病菌，因此在經(jīng)驗性抗感染治療中應常規(guī)覆蓋革蘭陰性桿菌。除此之外，COPD住院患者呼吸道標本易分離出真菌，其中以念珠菌多見，因正常呼吸道存在真菌定植，因此呼吸道分離出該病原體后，也需結(jié)合患者臨床特征及治療效果來綜合判斷是否需要全身性治療。

本研究結(jié)果顯示，痰菌陽性組患者臨床癥狀更重，住院時間更長，且BMI異常是檢出病原菌的獨立危險因素。COPD患者長期通氣功能障礙，呼吸負荷加重，耗氧、耗能增加，同時感染使患者處于高代謝狀態(tài)；使用廣譜抗菌藥物引起腸道菌群失調(diào)，導致消化及吸收功能障礙；組織慢性缺氧導致蛋白質(zhì)的合成障礙；長期大量使用糖皮質(zhì)激素導致蛋白質(zhì)合成和降解失衡，這些因素使約40%的COPD患者長期處于營養(yǎng)不良的狀態(tài)，而BMI過低是營養(yǎng)不良最顯著的改變之一。BMI過低導致呼吸道纖毛清除能力下降，氣道局部防御功能受損，同時營養(yǎng)不良使免疫球蛋白合成減少，淋巴細胞和巨噬細胞功能受損，全身細胞免疫功能下降，感染風險增加[18-24]。高BMI患者的中性粒細胞彈性蛋白酶及痰液黏蛋白5ac水平較正常BMI及低BMI患者高，提示高BMI的COPD患者處于氣道黏液高分泌狀態(tài)[25]。氣道大量的黏液保護病原菌躲避殺菌效應而長期定植于氣道，同時加重氣道阻塞引起氣促、咳嗽[26]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)高BMI組痰菌陽性率高于低BMI組。Chang等[27]研究發(fā)現(xiàn)在約50%的COPD患者中，病情加重期分離的病原菌在病情恢復后仍然持續(xù)存在，認為穩(wěn)定期肺部微生物群可能是慢性支氣管感染的潛在原因，高BMI組患者因黏液高分泌保護病原菌更利于病原菌的定植，增加了感染的機會，可能是高BMI組痰菌陽性率低于BMI組的原因。mMRC分級和CAT評分是COPD綜合評估分組的一項重要指標。本研究發(fā)現(xiàn)在CAT>20分、mMRC 4級、GOLD 4級和綜合評估D組的患者中病原菌檢出率最高，需嚴密判斷病原學定植或者致病狀態(tài)，盡早進行針對性用藥，以期改善預后。

EOS型COPD是COPD的炎癥表型之一，此型患者氣道炎癥反應特征為EOS性炎癥，表現(xiàn)為血/痰EOS計數(shù)增高[28]。本研究發(fā)現(xiàn)非EOS型COPD患者的病原菌檢出率明顯高于EOS型COPD患者，既往研究結(jié)果提示COPD患者血EOS<2%與細菌感染相關(guān)[29]。Kolsum等[30]觀察到COPD患者痰EOS計數(shù)與氣道細菌負荷在穩(wěn)定狀態(tài)下呈負相關(guān)；與COPD穩(wěn)定期相比較，細菌感染時血EOS計數(shù)明顯下降，而非細菌感染時無顯著變化，細菌感染與血EOS計數(shù)間呈現(xiàn)反向關(guān)系。Southworth等[31]發(fā)現(xiàn)高EOS的患者氣道IgA、分泌IgA、IgM和IgG水平及B細胞活性高于低EOS的患者，抗菌免疫力升高，穩(wěn)定期定植細菌的風險減少。有研究發(fā)現(xiàn)，肺組織中EOS配體可促進內(nèi)皮細胞輔助性T細胞Th2型介質(zhì)，通過增生、去顆粒等免疫調(diào)節(jié)作用穩(wěn)定免疫內(nèi)環(huán)境，通過呈遞抗原的方式刺激特異性T細胞，釋放細胞因子如IL-4、IL-13、IFN、Th1、Th2等，同時EOS可啟動IgM的功能，增強體液免疫反應，增強抗菌能力[32]。有研究表明，EOS中存在廣泛的功能性模式識別受體(PRR)發(fā)揮著先天免疫作用，PRRs家族包括核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域(NOD)樣受體(nrs)、Toll樣受體(TLRs)和晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)等，而NOD1、NOD2、TLR1-5、TLR7、TLR9、RAGE可通過誘導促炎細胞因子、趨化因子、細胞毒蛋白、白三烯和活性氧的釋放，以延遲死亡、激活黏附系統(tǒng)和細胞轉(zhuǎn)運的方式，觸發(fā)免疫反應，在微生物的防御中具有直接效應，還可以誘導上皮損傷和樹突狀細胞成熟等，在免疫反應調(diào)節(jié)中起重要作用，參與了對病毒、細菌、真菌的防御[33]。

綜上所述，COPD住院患者易合并呼吸道感染，經(jīng)驗性治療應注重覆蓋革蘭陰性菌，且警惕合并真菌感染。對于基礎(chǔ)狀態(tài)差，臨床癥狀重的患者應積極送病原學檢測，并結(jié)合臨床資料判斷是否為致病菌，積極開啟針對性治療。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻冼少靜：研究設(shè)計、實施和數(shù)據(jù)采集分析、文章撰寫；陳燕：研究設(shè)計指導、技術(shù)支持指導并對文稿知識性內(nèi)容進行批評性審閱；馬義銘、羅麗娟、龍穎姣：對研究知識性內(nèi)容進行審閱