肺环境微生态平衡是肺健康之本（一）

       现在很多人知道健康肠道环境是有益生菌定植的。但要问，健康肺环境里本来是无菌的还是有菌的？传统观点认为下呼吸道即肺环境是无菌的，其实不是的，健康肺环境里是有细菌的，是处于微生态的动态平衡状态。
       人体微生物群(microbiota)是指在人体共生或致病的全体微生物,微生物组(microbiome)指全部微生物的基因组,即检测到人体各部位微生物群落的宏基因组序列,其中每个序列代表独立的微生物,通过对序列集合的分析得到的微生物种类及其丰度。微生物组学的研究可以加深对人体微生物种群结构、人与微生物交互作用、人体微生物功能差异、微生物和疾病等问题的理解。人体皮肤、口腔、咽喉、阴道和胃肠道等黏膜表面存在大量的微生物,在疾病发展中起重要作用。美国2007年启动了人类微生物组学项目(HumanMicrobiomeProject,HMP),旨在研究人体微生物群及其与人类疾病和健康的相互关系。其中研究最充分的是肠道,在人体肠道内,有数千亿计的微生物群,包含多达15000种以上的细菌,其基因总和约是人类基因量的100倍以上,对人体的生理代谢起着极为重要的作用,被称为是人体内的一个“新系统”或“新器官"。
        由于传统观点认为下呼吸道是无菌的,因此未被纳入最初的HMP项目。尽管后来发现健康者肺内也存在微生物群",但是目前对于肺微生物组学的研究远远落后于胃肠道领域。近年来,已经开展了下呼吸道微生物组学和哮喘、慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化、间质性肺疾病等疾病关系的研究,建立了标本采集技术等方法学,初步了解了健康人以及部分慢性气道疾病患者呼吸道微生物组学的主要特征和差异。
        一、健康人呼吸道微生物组学
        目前越来越多的证据表明下呼吸道是有菌的,有大约70%以上的细菌不能用传统的培养力法培养,其他20%~30%的细菌培养难度也很大,基于识别细菌特有的核糖体RNA技术为进一步研究微生物组学提供了可能。近年来通过高通量测序研究发现不同健康个体的呼吸道微生物群有所不同,但总的来说，在门水平最常见的是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicute),和拟杆菌(Bacteroidetes);在属水平,假单跑菌(Pscudomomas)、嗜血杆菌(Haemophilus),链球菌(Streptococcus)、普雷沃菌(Prevotella)梭杆菌(Fusobacteria)和韦荣球菌(Veillonella)占主要地位。
        肺部微生物组的研究难度较大,主要的挑战来源于细菌密度很低,特别是健康人,仅为100-1000细菌/ml,不同测序方法和采样部位可影响微生物组的结果,目前发表的文献多为单中心小样本的研究,采用的标本包括支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolarlavagefluid,BALF)、保护性毛刷标本、肺组织标本、诱导痰标本和下呼吸道抽吸物的标本。采样部位不同得到的微生物组群的结果也不同,同时可能受到经鼻、经口支气管镜时上气道的污染以及镇静时误吸等因素的影响。Morris等收集了64名吸烟及非吸烟的健康志愿者口咽部标本和肺泡灌洗液,采用16SrRNA测房技术分析,发现上、下呼吸道微生物组大多数存在同源性,仅仅是数量上有差异,比如在下呼吸道有更丰富的肠杆菌和嗜血杆菌等。下呼吸道菌群总量减少的原因可能是纤毛规律性摆动,将大多数细菌排出气道所致。对健康人群微生物组学的研究是进一步研究疾病状态下微生物组学的基础。
        二、呼吸系统微生物组的形成及与免疫的关系
        婴儿微生物组的形成时间尚不明确。通常认为子宫是无菌的环境,但进一步研究发现孕期可能存在低水平的细菌定植,在剖宫产婴儿的脐血、早产儿的胎粪和胎盘中均存在细菌。健康婴儿上呼吸道微生物群的研究发现嗜血杆菌、链球菌和莫拉菌属丰度增加,而差异球菌和棒状杆菌属降低,很多因素会影响早期肺的微生物群变化,如分娩方式、母乳喂养/人工喂养、抗菌药物应用、环境和生活习惯等。由于伦理的限制,关于婴儿期微生物群的研究很少。通过小鼠研究显示微生物群对于机体免疫的建立和发展至关重要,特别是变态反应,早期特定微生物的存在可能是决定个体出现或远离疾病的重要因素。
        呼吸系统疾病不仅和肺部微生物生态失调有关,肠道微生物组和肺部健康与疾病也有关,因此,目前认为存在肠道-肺交互作用,呼吸系统疾病,包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化和呼吸道病毒感染都存在肠道疾病的症状。研究证实,肠道微生物多样性下降和儿童时期的哮喘相关。
        早期抗菌药物使用可以改变肠道微生物群,从而加重变应原暴露后的气道过敏性疾病。研究发现,万古霉素治疗后肠道细菌负荷并没有下降,但微生物组的组成发生了变化,拟杆菌都被清除,取而代之的是乳酸菌过度生长,这和肠道Treg细胞下降相关,表现为加重肺部过敏性气道炎症反应。应用链霉素后加重Th1/Th17驱动的肺部炎症、过敏性肺炎,而万古霉素不加重这一类疾病。不同抗菌作用的药物影响不同微生物群的组分改变,参与不同呼吸系统疾病的发生。研究发现,小鼠应用广谱抗菌药物(氨苄西林、新霉素、甲硝唑和万古霉素)去除肠道微生物群后,损害了肺炎链球菌感染后的肺部机体防御机制。