氣道支架置入后呼吸道微生物特征變化的研究進(jìn)展

王 躍，周云芝，*，黃 艷，3，李小麗

1.華北理工大學(xué) 研究生院，河北 唐山 063210；2.應(yīng)急總醫(yī)院 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100028；3.華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，河北 唐山 063000

氣道支架是用生物相容的醫(yī)用硅膠或鎳鈦合金固定的幾何物體。作為氣道介入治療的主要組成部分,氣道支架可以為氣道狹窄患者提供有效和及時(shí)的緩解。盡管氣道支架置入已被廣泛應(yīng)用于氣道狹窄的治療,但其對(duì)呼吸道微生物組成的影響尚未得到充分的理解。當(dāng)前的研究主要集中于呼吸道微生物組成的變化,但這些研究的結(jié)論不一致,且缺乏系統(tǒng)性的總結(jié)和分析。隨著研究的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)下呼吸道存在微生物的定植,并具有一定特征,在不同疾病狀態(tài)下其特征會(huì)發(fā)生改變[1]。通過(guò)對(duì)氣道支架置入后呼吸道微生物特征變化進(jìn)行研究可以為研發(fā)新型支架提供新思路,并有利于臨床更好的處理支架相關(guān)感染、肉芽增生等支架置入后并發(fā)癥。

本文旨在對(duì)氣道支架置入后呼吸道微生物特征變化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和分析,探討支架置入對(duì)呼吸道微生物組成的影響,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型支架和臨床治療提供科學(xué)依據(jù)。

1 氣道支架置入術(shù)

氣道支架可以減少來(lái)自腫瘤的外在壓迫,支撐和維持氣道管狀結(jié)構(gòu)的通暢,遮擋瘺口,減少氣管食管瘺病人的消化液反流。自20世紀(jì)60年代引入以來(lái),已被廣泛用于治療良性和惡性中央氣道狹窄、氣道瘺和肺移植后吻合口并發(fā)癥[2-5]。在惡性氣道狹窄的情況下,氣道支架置入多用于外源性壓迫、氣管內(nèi)外混合腫瘤、氣道介入消瘤治療后的殘余梗阻、腫瘤破壞導(dǎo)致軟骨塌陷等。而在良性氣道狹窄的患者中,氣道支架置入多用于復(fù)雜性氣道狹窄、不能手術(shù)的狹窄、手術(shù)后吻合口狹窄等,一般情況下,不是一線治療方法,只有在其他方法都失效的情況下才應(yīng)使用支架置入。然而,隨著介入肺病學(xué)的發(fā)展,氣道支架的適應(yīng)癥正逐漸擴(kuò)大到更復(fù)雜、更廣泛的氣道疾病治療。

氣道支架置入技術(shù)的廣泛應(yīng)用也使得與其相關(guān)的并發(fā)癥變得日益突出,如黏液潴留、肉芽組織增生、感染等[4]。在這些并發(fā)癥中,呼吸道微生物是一個(gè)不容忽視的因素。因此,了解氣道支架置入后呼吸道微生物特征的變化對(duì)于預(yù)防并發(fā)癥的發(fā)生以及制定相應(yīng)的治療方案具有重要意義。

2 支架置入后微生物特征

目前國(guó)內(nèi)外主要支架類型有硅酮支架、金屬支架、生物可降解支架、定制的3D打印支架等,其中以硅酮支架及金屬支架應(yīng)用較廣。由于支架材料及表面特性的不同,其定植菌群也存在差異。硅酮支架為以棒狀桿菌為主,金屬覆膜支架為以葡萄球菌類為主,金屬裸支架與多菌相關(guān),真菌在支架中較少見(jiàn),多為念珠菌[6]。

不管是良性氣道狹窄還是惡性氣道狹窄,在支架置入前,最常見(jiàn)的微生物均以金黃色葡萄球菌為主,良性狹窄其次為克雷伯菌,惡性狹窄其次為大腸埃希菌和奇異變形桿菌[7-8]。進(jìn)行氣道支架置入后,可造成氣道損傷及局部微環(huán)境改變。支架置入后造成氣道損傷會(huì)在支氣管樹(shù)的基底膜中產(chǎn)生細(xì)菌的結(jié)合位點(diǎn),刺激黏液的分泌,并且支架置入后黏液排出困難,導(dǎo)致黏液滯留,可以創(chuàng)建細(xì)菌黏附的潛在位點(diǎn),利于細(xì)菌定植[9]。支架置入后氣道局部環(huán)境發(fā)生改變,尤其是支架表面的不規(guī)則性有利于細(xì)菌的定植[10]。這些可能導(dǎo)致了支架置入后氣道微生物特征的改變。

支架置入后呼吸道定植菌主要為假單胞菌、不動(dòng)桿菌、克雷伯菌和葡萄球菌[11]。令人意外的是部分病例分離出了厭氧菌[12],這在氣道這種富氧環(huán)境是很難理解的,可能與標(biāo)本的采集與轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中受到污染有關(guān),需要進(jìn)一步的研究。

2.1 支架相關(guān)呼吸道感染微生物特征

支架相關(guān)呼吸道感染(stent associated respira-tory tract infection,SARTI)是氣道支架置入后的一種并發(fā)癥,其發(fā)生與多個(gè)因素有關(guān),包括支架導(dǎo)致的局部血運(yùn)障礙、鄰近組織損傷、氣道黏膜纖毛清除功能降低等[13]。氣道支架置入后約1/4氣道支架患者發(fā)生SARTI[14],但年齡、性別及支架類型等是否為其影響因素目前的研究尚不能達(dá)成一致[13,15]。硅酮支架相比于金屬支架發(fā)生的感染率更低[16],這可能與硅酮支架表面有釘突以及更好擴(kuò)張狹窄氣道,解除梗阻有關(guān)。

SARTI主要致病菌為金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌,還包括真菌、奇異變形桿菌、草綠色鏈球菌[14,17]。對(duì)于食管氣管瘺(esophagorespiratory fis-tula, ERF)置入氣道支架的患者,其呼吸道感染的微生物組成與良、惡性氣道狹窄置入氣道支架的患者不同,主要以革蘭陰性菌和真菌為主,其中銅綠假單胞菌和白假絲酵母菌占首要地位[18]。

目前對(duì)于SARTI時(shí)的呼吸道微生物特征研究較多,但隨著抗生素的應(yīng)用,耐藥菌已呈現(xiàn)上升趨勢(shì),因此需加強(qiáng)抗生素的合理應(yīng)用和防控措施。同時(shí),隨著檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,可以檢出更多的罕見(jiàn)菌甚至病毒,需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究以獲得更全面的了解。

2.2 支架置入后肉芽增生時(shí)微生物特征

肉芽增生是支架置入后的一個(gè)嚴(yán)重并發(fā)癥,會(huì)影響支架治療的療效和延續(xù)性,嚴(yán)重者可導(dǎo)致患者呼吸衰竭死亡。肉芽增生的發(fā)生與支架類型有關(guān),不同支架發(fā)生肉芽增生的幾率不同,硅酮支架發(fā)生肉芽增生的幾率約為1%,自膨式金屬支架(SEMS)發(fā)生的幾率為15%～27%,金屬覆膜支架發(fā)生的幾率約為3.8%[19]。

目前對(duì)支架置入后肉芽增生時(shí)的微生物特征研究較少,國(guó)外的幾項(xiàng)研究[20-21]通過(guò)對(duì)支架置入后增生的肉芽組織進(jìn)行細(xì)菌學(xué)培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)主要為多微生物定植,存在革蘭氏陽(yáng)性、革蘭氏陰性和厭氧微生物的可變組合,最常見(jiàn)的分離株是綠色鏈球菌、銅綠假單胞菌、非溶血性鏈球菌和金黃色葡萄球菌。感染被認(rèn)為是導(dǎo)致支架置入后肉芽增生的重要原因,通過(guò)藥敏結(jié)果選擇抗生素,可有效減少肉芽增生的發(fā)生[21-22]。支架置入后金黃色葡萄球菌及銅綠假單胞菌的存在似乎與肉芽增生有關(guān)[23]。

在肺移植患者,一些病原體的定植(如奇異變形桿菌、曲霉菌、嗜麥芽窄單胞菌)可導(dǎo)致氣道狹窄、肉芽增生等并發(fā)癥,而銅綠假單胞菌不僅不會(huì)增加氣道并發(fā)癥,還能減少并發(fā)癥的發(fā)生[24]。在未來(lái)的研究中,需要探究支架置入后肉芽增生的微生物特征與不同支架類型、肉芽增生病因之間的關(guān)系。此外,隨著分子生物學(xué)和微生物組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,基于16S rRNA或全基因組測(cè)序的方法已經(jīng)成為研究微生物群落組成的重要手段。因此,采用這些技術(shù),對(duì)支架置入后增生的肉芽組織進(jìn)行進(jìn)一步分析,以深入了解支架置入后肉芽增生的微生物特征,并尋找有效的預(yù)防和治療方法。

總之,雖然支架置入后肉芽增生是支架治療的嚴(yán)重并發(fā)癥,但通過(guò)深入研究其微生物特征,可以更好地了解其發(fā)病機(jī)制,制定更有效的治療和預(yù)防策略,從而提高支架治療的療效和安全性。

3 存在問(wèn)題與展望

根據(jù)對(duì)支架置入后呼吸道微生物特征的研究,不同疾病狀態(tài)下支架置入后呼吸道微生物的組成和特征是會(huì)發(fā)生改變的。盡管已經(jīng)有一些研究探討了支架置入后肉芽增生的微生物特征,但研究的樣本數(shù)量較小,且國(guó)內(nèi)研究仍較為匱乏,需要更多大樣本、多中心的研究以探究不同支架類型和不同肉芽增生病因之間的關(guān)系。此外,在研究呼吸道微生物特征時(shí),也需要關(guān)注以下問(wèn)題:首先,呼吸道微生物標(biāo)本的采集與轉(zhuǎn)運(yùn)需要標(biāo)準(zhǔn)化和高性能的方法;其次,微生物的定植與感染需要明確的鑒定指標(biāo);第三,支架置入后微生物與宿主、支架3者之間的相互作用關(guān)系尚不明確;第四,支架置入后微生物的定植與肉芽增生有無(wú)關(guān)系需要進(jìn)一步研究;第五,如何有效地改善呼吸道微生物組成也需要關(guān)注。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,有望更全面地了解不同狀態(tài)下的呼吸道微生物組成和特征,并探索微生物與支架及其并發(fā)癥之間的關(guān)系。

綜上所述,深入探究支架置入后呼吸道微生物特征具有重要的臨床意義和研究?jī)r(jià)值。