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第41卷第12期
·1844 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2021年12月
论在健康还是患病状态下均存在着大量微生物群 落的特征进行分析，得到一些明确结论，对疾病的
落。早期的基因测序研究主要针对肠道菌群，近来 诊断起到重要作用。
研究表明，呼吸道如同肠道一样也存在着大量定植
2 呼吸道微生物菌群组成
菌，且因呼吸道和肠道是与外界直接相通的空腔脏
器，有着共同的胚胎起源，故呼吸道和肠道之间存 2010 年，Hilty 等 ［18］ 首次通过对健康人、哮喘患
在“肠⁃肺”轴的内在联系 ［8- 9］ 。甚至研究显示，在 者和 COPD 患者的口咽、鼻咽及左上肺支气管黏膜
COPD不同表型中，呼吸道菌群存在不同特征，且肠 刷检样本进行测序，发现健康人支气管树并不是无
道菌群与 COPD 发生发展、治疗也存在紧密联系。 菌的。后续研究结果显示，健康下呼吸道高丰度菌
本文就近年来国内外关于COPD菌群特征的相关研 群在门水平多为厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门
究归纳总结，旨在为COPD的防治提供新思路。 （Bacteroidertes）、变形菌门（Proteobacteria）、梭杆菌
门（Fusobacteria）及放线菌门（Actinobacteria）；而在
1 16S rRNA基因测序技术在人体微生物组学中的
属 水 平 则 多 为 链 球 菌（Streptococcus）、葡 萄 球 菌
应用
（Staphylococcus）、韦荣氏菌（Veillonella）、普雷沃氏
［13，18-21］
早在 1990 年人类基因组计划（human genome 菌（Prevotella）及嗜血杆菌（Hemophileae） 。这
project，HGP）通过测序发现，人类基因组含有约 些细菌在健康人群呼吸道内定植与人体共生，发挥
2.6 万个基因，人类体表（皮肤）及体内（消化道、口 着免疫调节作用。呼吸道菌群疾病状态下与健康
鼻、生殖道）拥有庞大的微生物群落，其总数达到人 状态下存在明显差异，有研究通过对囊性肺纤维化
类自身细胞数的 10~100 倍 ［10］ 。作为 HGP 的延续， （cystic fibrosis，CF）患者痰液测序后发现：CF患者肺
2007 年美国国立卫生研究院启动了人体微生物组 内厌氧菌（Anaerobe）、金黄色葡萄球菌（Staphylococ⁃
计划（human microbiome project，HMP），分别对239例 cus aureus），铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）
健康成人的5个身体部位（口、鼻、肠道、泌尿道及皮 菌群较健康者丰度显著增高 ［22-23］ 。Strachan ［24］ 则在
肤）样本，进行微生物组基因测序，基本明确了健康 1989 年提出儿童期感染减少与哮喘的发生明显关
人群正常微生物组的组成及分布 ［11］ 。而随着研究 联这一观点，从而开创了“卫生假说”这一理论。此
的不断深入，人们发现，下呼吸道即使在健康状态 后的研究发现，儿童期抗生素使用与哮喘发生呈正
［12］
下也存在着不同的细菌群落 。 相关，表明哮喘的发生与微生物菌群的紊乱相关。
传统细菌学诊断通常依赖于细菌培养，但阳性 研究显示，哮喘患者支气管肺泡灌洗液（bronchoal⁃
率低，16S rRNA基因测序则因其高灵敏性逐渐成为 veolar lavage fluid，BALF）中变形菌门丰度明显增
微生物的检测和鉴定的重要方法 ［13］ 。16S rRNA 基 高，而拟杆菌门的丰度则显著下降 ［18，25］ 。
因广泛存在于所有微生物中，具有高度保守性及特
3 COPD患者呼吸道菌群的特征
异性，包含10个恒定区和9个可变区（V1~V9），大规
模的 16S rRNA基因分析是基于V1~V3或V4~V5可 3.1 COPD患者呼吸道微生物菌群种类及其多样性
变区进行测序，V1~V3区几乎可鉴定除部分肠杆菌科 通过对 COPD 患者呼吸道标本测序后发现，变
［14］
以外所有的细菌，V4~V5区具有较高的特异性 。对 形菌门、拟杆菌门、放线菌门和厚壁菌门等4种高丰
相应可变区采用聚合酶链式反应（polymerase chain 度门，链球菌、普雷沃氏菌、莫拉菌（Moraxella）、嗜血
reaction，PCR）进行扩增，运用 Illumina、454 焦磷酸 杆菌、不动杆菌（Acinetobacter）、梭杆菌（Fusobacteri⁃
测序等高通量技术在短时间内读取大量短核苷酸 um）和奈瑟菌（Neisseria）等 7 种高丰度属，占据总序
序列 ［15-16］ ，使用微生物生态学定量解析（quantitative 列数的60% ［26-27］ 。Hilty等 ［18］ 将COPD患者的气道微
insight into microbial ecology，OIIME）工 具 包 根 据 生物多样性与健康对照组对比后发现，COPD 患者
97%的序列相似度进行比对及聚类分析，从而得到 较对照组气道内变形菌门丰度明显升高，尤其以嗜
一系列操作分类单元（operational taxonomic unit， 血杆菌属变化最为显著，而拟杆菌门，特别是其中
OTU），并在不同微生物群落门、种、属层面按 OTU 的普氏菌属，丰度较对照组明显下降。
对物种多样性及丰富度，如α多样性、β多样性进行 3.2 吸烟对COPD呼吸道内菌群的影响
鉴定与分析 ［17］ 。近年来，研究者运用这种快速敏感 吸烟是 COPD 气道慢性炎症的主要危险因素，
技术，对人体不同器官及不同疾病状态下微生物群 导致了 COPD 的发生与发展，且戒烟后对气道的炎
