三、疾病状态下人体呼吸道微生物组研究进展

经典理论认为，由于呼吸道的解剖特点和上皮的纤毛向上作用，细菌几乎很难进入下呼吸道，因此下呼吸道应该处于一个近似于无菌的状态。同时，人体的下呼吸道又非常容易遭到细菌等病原体感染，据2004年世界卫生组织的统计，每年的死亡人口中，死因为下呼吸道感染的占6.8%，年死亡人数超过400万，下呼吸道感染是继心脑血管疾病及肿瘤以后的人类第三大死因。在这样的背景下，针对下呼吸道感染的微生物组研究较正常下呼吸道微生物组研究更早出现。

对于在感染条件下呼吸道微生物组生境的研究，最常见的疾病模型是肺囊性纤维化（cystic fibrosis，CF）。该疾病是一种常染色体隐性遗传病，人体染色体的基因缺陷致使囊性纤维化跨膜调节因子蛋白（cystic fibrosis transmembrance conductance regulator protein，CFTR）出现功能缺陷，进而引起上皮细胞离子转运功能缺陷从而导致上皮功能缺陷。而在人体呼吸道，其自净作用很大程度上依赖于假复层纤毛柱状上皮的正常功能，CFTR功能的丧失使得患者的呼吸道直接暴露于吸入的空气以及上呼吸道和口腔的细菌中，因此极易引起下呼吸道的感染。下呼吸道感染对于CF患者病程的发展与恶化，起到了至关重要的作用。所以无论是培养依赖的方法还是培养不依赖的方法都将其作为下呼吸道感染研究的模式疾病。

通常情况下，用于诊断和鉴定CF合并下呼吸道感染细菌的方法主要依赖痰液细菌的体外培养，主要涉及两大组分的细菌，其中包括变形菌门（Proteobacteria）的流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）、铜绿假单胞菌（Pseudomona aeruginosa）、嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）、伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）和木糖氧化产碱菌（Alcaligenes xylosoxidans）以及厚壁菌门（Firmicutes）的金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。而基于培养不依赖的方法的微生物组研究开始于2003年，最早运用T-RFLP进行PCR产物的分析，而后逐步过渡为454焦磷酸测序的方法。通过培养不依赖的方法，研究同样证明了在该类患者的痰液中含有大量的变形菌门和厚壁菌门的细菌，其中变形菌门的代表菌属是奈瑟菌属（Neisseria）和不动杆菌属（Acinetobacter），而厚壁菌门的代表菌属包括韦荣球菌属（Veillonella）、链球菌属（Streptococcus）、乏氧菌属（Abiotrophia）和孪生球菌属（Gemella）。然而除了这两个与培养依赖的方法共同检出的菌门之外，通过培养不依赖的方法，还大量检出涉及拟杆菌门（Bacteroides）和梭杆菌门（Fusobacteria）的菌属，其中拟杆菌门主要涉及的菌属有普雷沃菌属（Prevotella）、卟啉单胞菌（Porphyromonas）、二氧化碳噬纤维菌属（Capnocytophaga）和密螺旋体属（Treponema）；梭杆菌门涉及的主要菌属为梭状杆菌属（Fusobacterium）。由此可见，培养不依赖方法在微生物组研究中的应用，极大扩充了人们对于此类患者痰液标本中微生物组构成的认识，而在至今为止的发现中最重要的莫过于在患者痰液标本中发现类似韦荣球菌属（Veillonella）和普雷沃菌属（Prevotella）等厌氧菌的大量存在，这甚至成为了这一类临床标本中的代表菌属。虽然从CF的发病机制和病理特点来讲，由于病理条件下呼吸道中复杂的生境可以为厌氧菌的生长提供足够的碳源，解释厌氧菌的生长并不困难，但由于体外培养困难，培养依赖的方法常常将这一大类细菌忽略，造成了一定的偏差，因此从这里可以看出，培养不依赖的方法是对于体外培养鉴定方法的有效补充，对于临床疾病而言，这一发现对于CF患者感染的临床诊断、用药策略的改变可产生重要的影响。

虽然下呼吸道感染是临床实践中非常常见的问题，但是至今为止除了CF合并下呼吸道感染作为模式疾病进行微生物组研究以外，对于其他的下呼吸道感染（如：肺炎、结核）的研究并没有太多系统的文献记载，这可能与呼吸道标本质量不稳定以及经验性运用抗生素有关。