气道支架置入后呼吸道微生物特征变化的研究进展

王 跃，周云芝，*，黄 艳，3，李小丽

1.华北理工大学 研究生院，河北 唐山 063210；2.应急总医院 呼吸与危重症医学科，北京 100028；3.华北理工大学附属医院 呼吸内科，河北 唐山 063000

气道支架是用生物相容的医用硅胶或镍钛合金固定的几何物体。作为气道介入治疗的主要组成部分,气道支架可以为气道狭窄患者提供有效和及时的缓解。尽管气道支架置入已被广泛应用于气道狭窄的治疗,但其对呼吸道微生物组成的影响尚未得到充分的理解。当前的研究主要集中于呼吸道微生物组成的变化,但这些研究的结论不一致,且缺乏系统性的总结和分析。随着研究的不断深入,人们发现下呼吸道存在微生物的定植,并具有一定特征,在不同疾病状态下其特征会发生改变[1]。通过对气道支架置入后呼吸道微生物特征变化进行研究可以为研发新型支架提供新思路,并有利于临床更好的处理支架相关感染、肉芽增生等支架置入后并发症。

本文旨在对气道支架置入后呼吸道微生物特征变化的研究进展进行综述和分析,探讨支架置入对呼吸道微生物组成的影响,为进一步开发新型支架和临床治疗提供科学依据。

1 气道支架置入术

气道支架可以减少来自肿瘤的外在压迫,支撑和维持气道管状结构的通畅,遮挡瘘口,减少气管食管瘘病人的消化液反流。自20世纪60年代引入以来,已被广泛用于治疗良性和恶性中央气道狭窄、气道瘘和肺移植后吻合口并发症[2-5]。在恶性气道狭窄的情况下,气道支架置入多用于外源性压迫、气管内外混合肿瘤、气道介入消瘤治疗后的残余梗阻、肿瘤破坏导致软骨塌陷等。而在良性气道狭窄的患者中,气道支架置入多用于复杂性气道狭窄、不能手术的狭窄、手术后吻合口狭窄等,一般情况下,不是一线治疗方法,只有在其他方法都失效的情况下才应使用支架置入。然而,随着介入肺病学的发展,气道支架的适应症正逐渐扩大到更复杂、更广泛的气道疾病治疗。

气道支架置入技术的广泛应用也使得与其相关的并发症变得日益突出,如黏液潴留、肉芽组织增生、感染等[4]。在这些并发症中,呼吸道微生物是一个不容忽视的因素。因此,了解气道支架置入后呼吸道微生物特征的变化对于预防并发症的发生以及制定相应的治疗方案具有重要意义。

2 支架置入后微生物特征

目前国内外主要支架类型有硅酮支架、金属支架、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属支架应用较广。由于支架材料及表面特性的不同,其定植菌群也存在差异。硅酮支架为以棒状杆菌为主,金属覆膜支架为以葡萄球菌类为主,金属裸支架与多菌相关,真菌在支架中较少见,多为念珠菌[6]。

不管是良性气道狭窄还是恶性气道狭窄,在支架置入前,最常见的微生物均以金黄色葡萄球菌为主,良性狭窄其次为克雷伯菌,恶性狭窄其次为大肠埃希菌和奇异变形杆菌[7-8]。进行气道支架置入后,可造成气道损伤及局部微环境改变。支架置入后造成气道损伤会在支气管树的基底膜中产生细菌的结合位点,刺激黏液的分泌,并且支架置入后黏液排出困难,导致黏液滞留,可以创建细菌黏附的潜在位点,利于细菌定植[9]。支架置入后气道局部环境发生改变,尤其是支架表面的不规则性有利于细菌的定植[10]。这些可能导致了支架置入后气道微生物特征的改变。

支架置入后呼吸道定植菌主要为假单胞菌、不动杆菌、克雷伯菌和葡萄球菌[11]。令人意外的是部分病例分离出了厌氧菌[12],这在气道这种富氧环境是很难理解的,可能与标本的采集与转运过程中受到污染有关,需要进一步的研究。

2.1 支架相关呼吸道感染微生物特征

支架相关呼吸道感染(stent associated respira-tory tract infection,SARTI)是气道支架置入后的一种并发症,其发生与多个因素有关,包括支架导致的局部血运障碍、邻近组织损伤、气道黏膜纤毛清除功能降低等[13]。气道支架置入后约1/4气道支架患者发生SARTI[14],但年龄、性别及支架类型等是否为其影响因素目前的研究尚不能达成一致[13,15]。硅酮支架相比于金属支架发生的感染率更低[16],这可能与硅酮支架表面有钉突以及更好扩张狭窄气道,解除梗阻有关。

SARTI主要致病菌为金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌,还包括真菌、奇异变形杆菌、草绿色链球菌[14,17]。对于食管气管瘘(esophagorespiratory fis-tula, ERF)置入气道支架的患者,其呼吸道感染的微生物组成与良、恶性气道狭窄置入气道支架的患者不同,主要以革兰阴性菌和真菌为主,其中铜绿假单胞菌和白假丝酵母菌占首要地位[18]。

目前对于SARTI时的呼吸道微生物特征研究较多,但随着抗生素的应用,耐药菌已呈现上升趋势,因此需加强抗生素的合理应用和防控措施。同时,随着检测技术的进步,可以检出更多的罕见菌甚至病毒,需要进行进一步的研究以获得更全面的了解。

2.2 支架置入后肉芽增生时微生物特征

肉芽增生是支架置入后的一个严重并发症,会影响支架治疗的疗效和延续性,严重者可导致患者呼吸衰竭死亡。肉芽增生的发生与支架类型有关,不同支架发生肉芽增生的几率不同,硅酮支架发生肉芽增生的几率约为1%,自膨式金属支架(SEMS)发生的几率为15%～27%,金属覆膜支架发生的几率约为3.8%[19]。

目前对支架置入后肉芽增生时的微生物特征研究较少,国外的几项研究[20-21]通过对支架置入后增生的肉芽组织进行细菌学培养,发现主要为多微生物定植,存在革兰氏阳性、革兰氏阴性和厌氧微生物的可变组合,最常见的分离株是绿色链球菌、铜绿假单胞菌、非溶血性链球菌和金黄色葡萄球菌。感染被认为是导致支架置入后肉芽增生的重要原因,通过药敏结果选择抗生素,可有效减少肉芽增生的发生[21-22]。支架置入后金黄色葡萄球菌及铜绿假单胞菌的存在似乎与肉芽增生有关[23]。

在肺移植患者,一些病原体的定植(如奇异变形杆菌、曲霉菌、嗜麦芽窄单胞菌)可导致气道狭窄、肉芽增生等并发症,而铜绿假单胞菌不仅不会增加气道并发症,还能减少并发症的发生[24]。在未来的研究中,需要探究支架置入后肉芽增生的微生物特征与不同支架类型、肉芽增生病因之间的关系。此外,随着分子生物学和微生物组学技术的发展,基于16S rRNA或全基因组测序的方法已经成为研究微生物群落组成的重要手段。因此,采用这些技术,对支架置入后增生的肉芽组织进行进一步分析,以深入了解支架置入后肉芽增生的微生物特征,并寻找有效的预防和治疗方法。

总之,虽然支架置入后肉芽增生是支架治疗的严重并发症,但通过深入研究其微生物特征,可以更好地了解其发病机制,制定更有效的治疗和预防策略,从而提高支架治疗的疗效和安全性。

3 存在问题与展望

根据对支架置入后呼吸道微生物特征的研究,不同疾病状态下支架置入后呼吸道微生物的组成和特征是会发生改变的。尽管已经有一些研究探讨了支架置入后肉芽增生的微生物特征,但研究的样本数量较小,且国内研究仍较为匮乏,需要更多大样本、多中心的研究以探究不同支架类型和不同肉芽增生病因之间的关系。此外,在研究呼吸道微生物特征时,也需要关注以下问题:首先,呼吸道微生物标本的采集与转运需要标准化和高性能的方法;其次,微生物的定植与感染需要明确的鉴定指标;第三,支架置入后微生物与宿主、支架3者之间的相互作用关系尚不明确;第四,支架置入后微生物的定植与肉芽增生有无关系需要进一步研究;第五,如何有效地改善呼吸道微生物组成也需要关注。随着技术的不断进步,有望更全面地了解不同状态下的呼吸道微生物组成和特征,并探索微生物与支架及其并发症之间的关系。

综上所述,深入探究支架置入后呼吸道微生物特征具有重要的临床意义和研究价值。