Science子刊：氧气医治会毁坏肺部微生物组，从而形成肺部毁伤

2020年8月22日讯/BIOON/---重症COVID-19的特点之一是呼吸短促，血液中的氧含量分明下降，即低氧血症。住院后，这些患者会被赐与氧气，试图让他们的血氧程度恢复正常。但是，一项新的研讨提醒着这种通用疗法能够会经过一个意想不到的起源---微生物组---发生意想不到的结果。相干研讨成果近期揭橥在Science Translational Medicine期刊上，论文题目为“Lung and gut microbiota are altered by hyperoxia and contribute to oxygen-induced lung injury in mice”。

图片来自Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aau9959。 论文第一作者、美国密歇根年夜学医学院肺部与重症监护医学科前博士后研讨员Shanna Ashley博士说，“人们不断以为肺部绝对洁净，没有细菌。我们现在晓得，肺部外部的均衡很主要，就像在肠道中一样。”

Ashley与密歇根年夜学医学院肺部与重症监护医学助理传授Robert Dickson医学博士引导的一个研讨团队协作展开研讨。他们的研讨发明，氧气毁坏了这种均衡，招致了肺部毁伤。Dickson试验室多年来不断在摸索肺部微生物组在安康和疾病中的感化。

迷信家们早就晓得氧气会毁伤肺部。Dickson说，“氧气实践上是一种强无力的肺部毒素。假如我把安康的小鼠放在100%的氧气中，它们会在五天内逝世亡，它们会有与COVID-19或其他肺部毁伤患者一样的严重肺部毁伤。”

重症监护中的患者平日会历久承受高浓度的氧气医治。这些作者开端摸索医治性氧气若何影响肺部微生物组（lung microbiome）。他们不雅察了应用呼吸机超越24小时的重症患者，并研讨了在他们的肺部样本中检测到的细菌。他们发明，依据患者能否承受了低浓度、中浓度或高浓度的氧气，患者样本中存在的细菌品种有分明差别。详细来说，承受高浓度氧气的患者更有能够发展出金黄色葡萄球菌，这种十分耐氧，是重症监护室（ICU）中肺部沾染的罕见缘由。

Dickson说，“分歧类型的细菌在处置氧气的才能上有相当年夜的差别，所以我们想晓得，我们给患者供给的氧气能否会影响他们呼吸道中的群落。”

为了更好地懂得氧气和肺部细菌之间的关系，这些作者在小鼠身上设计了一系列试验。他们起首将安康小鼠裸露在高浓度的氧气中，以肯定氧气对安康小鼠肺部的影响。

Ashley，“当我们给安康小鼠供给高浓度的氧气时，它们的肺部群落很快就产生了变更，并且就像我们猜测的那样。不耐氧的细菌降低了，而耐氧的细菌上升了。”经由三天的氧气医治，耐氧的葡萄球菌是迄今为止在小鼠肺部中最常检测到的。

这些作者接上去设计了试验往返答一个症结的“是先有鸡照样先有鸡蛋”的成绩：这些改动的细菌群落能否招致了肺部毁伤？照样肺部毁伤招致了细菌群落的变更？他们起首经过比拟肺部变更的绝对工夫与肺部毁伤的产生工夫来处理这个成绩。

应用小鼠，这些作者可以证明固然肺部微生物组仅在一天后就被高氧浓度改动，但肺部毁伤直到3天后才被检测到，这就证明肺部毁伤在肺部微生物组遭到毁坏之后产生，而不是相反。此外，他们还发明，肺部的天然变异与裸露于氧气的小鼠体内的炎症严重水平变更亲密相干。

为了进一步验证这种因果关系，他们转向无菌小鼠，这些小鼠完整缺少微生物组。Ashley说，“我们想看看当裸露在医治性氧气中时，拥有无菌肺部能否有选择性的优势或优势。”当比拟两组基因雷同的小鼠---一组有细菌，另一组没有细菌---时，没有的小鼠免受氧气引诱的肺部毁伤。

Dickson说，“这对我们来说是一个不凡的发明。与惯例的小鼠比拟，这些无菌小鼠具有雷同的学，并承受雷同的氧气剂量，但它们的肺部遭到维护，免受毁伤。在我们今朝对氧气惹起的肺部毁伤的懂得中，没有任何器械可以说明这一发明。”Ashley说，“这的确阐明微生物组在肺部毁伤中发扬了某种感化。”

靶向微生物组

承受氧气的危重患者平日也会承受打针。这些作者想晓得：能否能改动氧气惹起的小鼠肺部毁伤的严重性？Dickson，“冗长的答复是确定的，我们可以影响这种严重水平，但不是我们猜测的偏向。” 作为一种进击葡萄球菌等革兰氏阳性菌的，万古霉素（vancomycin）对肺部毁伤没有影响，但是作为一种进击革兰氏阴性菌的，头孢曲松（ceftriaxone）使情形变得更糟。

Dickson评论道，“微生物组并不满是好的，也不满是坏的。这就是为何我们要弄清晰它的机制很主要。我们今朝应用的长短常非特异性的干涉办法，而我们须要的是对微生物组的针对性操作。”

Ashley表现赞成。“我们须要思索将微生物组作为医治靶标，以避免在患者应用呼吸机或承受氧气时对他们的肺部形成进一步的毁伤。”

Dickson提示说，不要依据这些发明过早地改动临床理论。Dickson说，“给重症患者供给若干氧气是一个庞杂的成绩，也是一个剧烈研讨的课题。我们的研讨成果令人振奋，但我依然愿望经过随机对比实验来决议若何给患者供给氧气。”