西北大学科学家发现了一种可能在肺炎中扮演此前未知的隐藏角色的因素。在他们最新报告的研究中，科学家发现肺部自身的微生物群落（或称微生物组）似乎会影响疾病的发展过程、谁对治疗反应良好，以及患者是成功康复还是继续恶化。
研究团队通过分析肺炎患者的肺部样本，应用多组学技术揭示了肺炎进展的临床相关驱动因素，并确定了微生物生态系统和免疫反应如何随时间演变。研究发现，最有可能康复的患者具有两个共同特征：其肺部微生物组类似于口腔微生物组，且其微生物群落具有动态变化而非稳定状态。这些发现最终可能帮助医生预测患者预后、定制个性化抗生素治疗方案，并开发能够培育肺部有益微生物的疗法。新发现还有助于加深对肺炎的理解。
"大多数人熟悉肠道微生物组或皮肤微生物组，但惊讶地发现呼吸道也存在微生物组，"西北大学麦考密克工程学院土木与环境工程副教授、研究负责人埃丽卡·哈特曼博士表示，"长期以来，人们实际上认为肺部是无菌的，微生物仅在感染时存在。事实证明并非如此。我们想知道微生物组是否能解释为何某些肺炎患者对治疗有反应而其他人没有。最终，我们希望这能带来更好的诊断和改善患者预后。"
哈特曼及其同事在《细胞宿主与微生物》期刊发表的研究论文题为"肺部微生物群落转变与肺炎进展的不同模式相关"，文中总结道："简言之，我们证明宿主和微生物群落景观随临床表型同步变化，微生物群状态动态反映肺炎进展。我们建议，肺部微生物群落演替的不同途径介导了肺炎的进展。"
根据美国疾病控制与预防中心（CDC）数据，肺炎每年导致约120万美国人前往急诊室就诊。尽管其高发，肺炎在预测和治疗方面仍异常困难。即使两名患者诊断相同并接受相同抗生素治疗，结果也可能大相径庭。"呼吸机相关性肺炎（VAP）、医院获得性肺炎（HAP）和社区获得性肺炎（CAP）这三大类别各自与特定病原体相关，"作者写道，"但导致重症肺炎临床结局的精确微生物决定因素尚不明确。"
"肺炎是根据症状定义的，而非病因，"哈特曼进一步解释道，"有很大比例的肺炎患者，医生无法判断是细菌性、病毒性还是真菌性感染。医院获得性肺炎和社区获得性肺炎也相当不同。根据患者所患细菌感染类型，抗生素可能有效也可能无效。"
西北大学费恩伯格医学院医学教授理查德·温德林克医学博士、哲学博士补充道："这种不可预测性严重阻碍了理解肺炎发病机制的研究工作。长期以来，我们一直使用19世纪的细菌培养工具来研究这个重要的21世纪问题。"
为更好理解该疾病，研究人员旨在确定肺炎患者中存在的微生物。哈特曼与温德林克及其同事在医院重症监护室收集了200多名重症肺炎患者的多个肺部样本，然后识别样本中的微生物并测量细菌数量。
他们结合16S rRNA基因测序、宏基因组学和宏转录组学测序与细菌负荷量化技术，追踪微生物组随时间的变化。结果显示，存在四种不同的微生物模式（即"肺炎类型"），分别与不同类型肺炎相关，包括社区获得性、医院获得性和呼吸机获得性肺炎。"为确定与肺炎发病机制和临床结局相关的微生物特征，我们实施了全面的多组学方法，涉及对200多名重症患者进行系统性、序列性支气管镜采样，涵盖各种肺炎亚型（CAP、HAP和VAP）及非肺炎（NP）状态，"作者写道。
研究发现，患者肺部微生物要么主要由口腔常见微生物主导，要么由皮肤常见微生物主导，或两者混合。第四种肺炎类型则由常见病原体金黄色葡萄球菌主导。结果表明，肺部微生物组和宿主免疫反应相互交织并同步变化。研究团队还发现，具有口腔型肺炎类型的患者更有可能成功康复。"肺炎类型在类别依赖方式下可预测治疗成功，"作者指出，"尽管在HAP患者中罕见……口腔型微生物群状态（pneumotypeOL）表明HAP和CAP患者的肺炎治疗成功。"皮肤型和混合型肺炎类型与康复无明显关联，但也与病情恶化无明显关联。金黄色葡萄球菌主导型肺炎类型的患者预后往往最差。
温德林克补充道："此类测序数据将使我们更深入理解患者如何患上肺炎、哪些微生物实际导致肺炎，最终确定我当前护理的患者肺炎病因。"
哈特曼承认："我们仍在尝试理解这意味着什么。一种推测性假设是肺部已持续暴露于口腔型微生物。上呼吸道包括口腔和咽喉，因此唾液不断向下流动并被咳回。免疫系统可能已适应这些口腔型微生物，因此知道如何应对它们。"
科学家们还发现，最差预后与最稳定的肺部微生物组相关。"我们假设微生物群状态转变是肺炎治疗成功反应的潜在机制，"他们写道，"此外，生态抗性状态可能挑战治疗成功。"哈特曼表示："肺部如同任何其他生态系统。当生态系统受到干扰时，它会发生转变。这些转变可能赋予其清除病原体的潜力。但如果群落过于稳定，则可能缺乏足够的灵活性来自卫。不过，我们确实还不清楚，因此这些都高度具有推测性。"
为验证这些推测，哈特曼及其合作者计划在细胞培养中进行实验。由于只能通过支气管镜获取肺部样本，这意味着患者必须已使用呼吸机。尽管实验包括无肺炎的呼吸机患者作为对照，但无法纳入健康对照。
"未来，我们希望培养这些生物体并将它们放入烧瓶中观察相互作用，"哈特曼说，"但微生物群落和不同肺炎类型确实很重要。肺炎类型是否保持稳定也很重要。这非常引人入胜。"
作者总结道："随着聚焦大规模全中心研究的出现，我们对肺部微生物组时间动态的理解将继续扩展。"他们建议，这将进一步帮助重新定义对肺炎和疾病状态的理解。"最终，有关肺部微生物组的信息将实现更精细的诊断和治疗中期预后评估，最终带来肺炎疗法的革命性改进。"
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