基于二代测序技术对非结核分枝杆菌病菌种鉴定的结果分析论文

2024-07-02 14:11:34 来源: 作者:xieshijia
摘要:目的分析二代测序技术(Next Generation Sequencing,NGS)对非结核分枝杆菌(Nontuberculous Mycobac‐teria,NTM)病菌种的鉴定结果,为NTM病的诊断提供依据。方法选取广西医科大学第一附属医院于2020年1月—2023年10月收治的91例NTM患者标本为研究对象,基于NGS检测技术对菌种鉴定结果进行分析。结果91例患者菌种鉴定结果中,诊断为NTM肺病46例,诊断为播散性NTM病45例,NTM肺病患者送检标本类型以肺泡灌洗液(95.7%)为主,少部分为肺组
[摘要]目的分析二代测序技术(Next Generation Sequencing,NGS)对非结核分枝杆菌(Nontuberculous Mycobac‐teria,NTM)病菌种的鉴定结果,为NTM病的诊断提供依据。方法选取广西医科大学第一附属医院于2020年1月—2023年10月收治的91例NTM患者标本为研究对象,基于NGS检测技术对菌种鉴定结果进行分析。结果91例患者菌种鉴定结果中,诊断为NTM肺病46例,诊断为播散性NTM病45例,NTM肺病患者送检标本类型以肺泡灌洗液(95.7%)为主,少部分为肺组织(4.3%);而播散性NTM肺病患者送检标本类型多样,以淋巴结组织(35.6%)和肺泡灌洗液(26.7%)为主,其次皮肤组织(8.9%)。NTM肺病患者年龄显著高于播散性NTM病患者,差异有统计学意义(P<0.05),两组患者性别分布对比,差异无统计学意义(P>0.05)。NTM肺病组以鸟分枝杆菌复合群(54.4%)最常见,胞内分枝杆菌(26.1%)次之,其次为龟分枝杆菌(8.7%);而播散性NTM病组的菌种分布类似,鸟分枝杆菌复合群(53.3%)最常见,其次为脓肿分枝杆菌(26.7%)、偶发分枝杆菌(8.9%),其他相对少见。结论广西地区NTM病菌种分布广泛,以慢生型NTM多见,并且涉及标本类型多样,应对可疑患者尽早行菌型鉴定,NGS可作为快速检测手段,为临床诊断提供依据。
[关键词]非结核分枝杆菌病;菌种鉴定;二代测序
Analysis of the Results of Identification of Non-tuberculous Mycobacterio⁃sis Species Based on Next Generation Sequencing Technology
LU Suping1,2,HE Yu1
1.Department of Laboratory,the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University/Guangxi University Key Labo‐ratory of Clinical Laboratory Diagnostics,Nanning,Guangxi Zhuang Autonomous Region,530000 China;2.Depart‐ment of Laboratory,Qianhai Life Nanning Hospital,Nanning,Guangxi Zhuang Autonomous Region,530000 China
[Abstract]Objective The identification results of nontuberculous mycobacteria(NTM)by next generation sequencing(NGS)were analyzed to provide a basis for the diagnosis of NTM disease.Methods A total of 91 patients′sample with NTM admitted to the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University from January 2020 to October 2023 were selected as the research objects,and the results of strain identification were analyzed based on NGS detection technol‐ogy.Results Among the 91 patients,46 were diagnosed with NTM lung disease and 45 were diagnosed with dissemi‐nated NTM disease.The type of specimens submitted by NTM lung disease patients was mainly alveolar lavage fluid(95.7%),and a small part was lung tissue(4.3%).The types of specimens submitted by patients with disseminated NTM lung disease were diverse,mainly lymph node tissue(35.6%)and alveolar lavage fluid(26.7%),followed by skin tissue(8.9%).The age of patients with NTM lung disease was significantly higher than that of patients with dissemi‐nated NTM disease,and the difference was statistically significant(P<0.05).There was no significant difference in gender distribution between the two groups(P>0.05).In the NTM lung disease group,mycobacterium avium complex(54.4%)was the most common,followed by mycobacterium intracellulare(26.1%),followed by mycobacterium chelo‐nei(8.7%).The distribution of species in the disseminated NTM disease group was similar.Mycobacterium avium complex(53.3%)was the most common,followed by mycobacterium abscessus(26.7%),mycobacterium fortuitum(8.9%),and others were relatively rare.Conclusion NTM disease in Guangxi is widely distributed,with slow-growing NTM common,and involves avariety of specimen types,should be suspected patients as early as possible for mycobac‐terial identification,NGS can be used as a rapid means of detection,to provide a basis for clinical diagnosis.
[Key words]Non-tuberculous mycobacteriosis;Strain identification;Next generation sequencing
非结核分枝杆菌(Nontuberculous Mycobacteria,NTM)指除结核分枝杆菌复合群和麻风分枝杆菌以外的一大类分枝杆菌总称。NTM广泛存在于自然界的水、土壤、尘埃、鱼类和家禽中,为条件致病菌,人可从环境中获得感染[1]。近年来,随着结核病疫情的有效控制,细菌分离技术的不断提高及免疫受损宿主感染菌群的变迁等原因,NTM的确诊率呈上升趋势,已成为危害人类健康的公共卫生问题[2]。因此,及时进行NTM菌种鉴定及调查本地区的菌种分布状况,对疾病预防和临床诊治有重大的意义。广西地区是中国南部一个具有独特气候和生态环境的区域,可能对NTM的分布和流行特征产生显著影响。然而,目前对于广西地区NTM的流行病学资料相对不足,尤其是在菌种鉴定和耐药性方面的分子水平研究。本研究选取广西医科大学第一附属医院于2020年1月—2023年10月收治的91例NTM患者标本为研究对象,运用二代测序技术(Next Generation Sequencing,NGS)对广西地区NTM进行深入的菌种鉴定分析,旨在揭示该地区NTM的流行状况,为广西地区乃至更广泛区域的NTM防控提供科学依据。现报道如下。
1资料与方法
1.1一般资料
选取本院收治91例NTM患者标本为研究对象,排除同一患者重复送检样本。本研究已获得本院医学伦理委员会审批(2024-E219-01)。
1.2诊断标准
NTM肺病的诊断要求患者胸部影像学检查显示空洞性阴影、多灶性支气管扩张或多发性小结节等病变,并已排除其他肺部疾病。满足以下任一条件即可诊断:①两次独立送检的痰标本均检出同一致病菌;②一次支气管冲洗液或肺泡灌洗液检测阳性;③肺活组织检查显示分枝杆菌病的病理特征性改变,伴NTM检测阳性;④肺活组织检查显示分枝杆菌病的病理特征性改变,且至少一次痰标本、支气管冲洗液或肺泡灌洗液检测阳性。
播散性NTM病诊断则要求具有相关的临床症状,经相关检查发现有肺或肺外组织与器官病变,血NTM检测阳性,其他(骨髓、肝脏等)穿刺物NTM检测阳性[3]。
1.3方法
所有患者标本均采用NGS技术进行菌种鉴定。从样本中提取微生物DNA,通过聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增,放大样本中微生物的基因组片段,使其达到检测的水平。扩增后的DNA片段经NGS进行测序,测序数据经过生物信息学分析,包括序列比对、物种鉴定和功能注释等步骤。通过比对测序数据与数据库中已知的微生物基因组序列,可以确定样本中存在的微生物种类及其数量,最终根据生物信息学分析的结果,确定样本中存在的病原微生物种类,评估其数量和潜在致病性。
1.4统计方法
所有资料均使用Excel表格进行收集整理,采用SPSS 27.0统计学软件进行统计分析。标本来源分布情况、性别、菌种分布情况为计数资料,采用例数(n)和率(%)描述,行χ2检验;年龄为计量资料,符合正态分布,采用(±s)表示,行t检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1标本来源分布情况
共收集46例NTM肺病患者的标本,其中肺泡灌洗液为最主要的送检标本类型(95.7%),其次是肺组织标本(4.3%);共收集45例播散性NTM病患者的标本,淋巴结组织为最常见的送检标本类型(35.6%),其次是肺泡灌洗液(26.7%),其他送检标本类型包括皮肤组织、血液、骨组织和肺组织等。见表1。
2.2 NTM患者的年龄和性别对比
91例NTM患者中男性46例(50.6%),女性45例(49.4%),男性略高于女性;平均年龄(54.30±13.86)岁,其中NTM肺病患者年龄显著高于播散性NTM病患者,差异有统计学意义(P<0.05);两组性别分布比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表2。
2.3 NTM检出菌种分布情况
91例患者菌种鉴定结果中,NTM肺病组以鸟分枝杆菌复合群(52.2%)最常见,脓肿分枝杆菌(19.6%)和龟分枝杆菌(8.7%)次之;播散性NTM病组的菌种分布中,鸟分枝杆菌复合群(42.2%)最常见,其次为脓肿分枝杆菌(26.7%)、偶发分枝杆菌(8.9%),其他相对少见。见表3。
3讨论
在临床实践中,NTM与结核分枝杆菌(Myco‐bacterium Tuberculosis,MTB)的区分至关重要,因为两者虽然在形态上难以区分,且临床表现和影像学特征相似,但治疗方案存在显著差异。传统的菌种鉴定方法,如罗氏培养法,虽然被视为“金标准”,但其耗时较长,操作复杂且成本高昂,限制了其在常规实验室的广泛应用[4]。为满足临床对快速诊断的需求,本研究采用了一种新型的菌种鉴定技术——NGS,即高通量测序技术,是一种用于快速、高效地确定DNA序列的方法,能够在更短的时间内提供更为精确和全面的菌种鉴定结果,从而为临床治疗提供了更为科学的依据[5]。
本研究结果显示,在NTM肺病患者中,肺泡灌洗液是最常送检的标本类型,这可能是因为肺泡灌洗液能够提供较为丰富的微生物信息,有助于准确鉴定病原体。该结果与黄丽萍等[6]研究结果一致,并建议NTM肺部感染的患者,在适当的临床情况下,通过支气管镜检查获取样本是提高NTM检测阳性率的有效手段。而在播散性NTM病患者中,送检标本类型更为多样,淋巴结组织作为最常见的送检标本,这可能与播散性NTM病的多系统受累有关,播散性NTM病可侵犯淋巴结、皮肤软组织、骨骼、肝脏、胃肠道、心内膜、心包和脑膜脑实质等几乎全身所有脏器[7]。
本研究送检标本人群特征中,NTM患者男性占比稍高于女性,NTM肺病患者年龄显著高于播散性NTM病患者(P<0.05),这可能与年龄增长伴随免疫功能下降有关,使得老年患者更容易发展为NTM肺病。既往研究中发现,NTM肺病感染者主要发病年龄为50岁以上,与李进霞等[8]研究结果一致,但也有研究显示NTM患者女性多于男性,这种差异可能与地区、环境因素或研究样本量有关[9]。
在菌种分布方面,本研究结果与国内南方地区的多项研究一致,均显示鸟分枝杆菌复合群、脓肿分枝杆菌是NTM肺病的主要病原体[10-12]。然而,偶发分枝杆菌在播散性NTM病中的检出率相对较高,这可能提示这些菌种在播散性NTM病的发病机制中扮演重要角色。此外,与其他地区相比,广西地区的NTM菌种分布可能受到其独特气候和生态环境的影响。
综上所述,广西地区NTM病菌种分布广泛,以慢生型NTM多见,并且涉及标本类型多样,应对可疑患者尽早行菌型鉴定,NGS可作为快速检测手段。本研究通过NGS技术对广西地区NTM病患者进行了菌种鉴定,揭示了该地区NTM的菌种分布特征。该结果对于指导临床诊断和治疗具有重要意义,并为进一步的流行病学研究提供了基础。
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