文摘

目标。探讨微分植物作为生物标志物的临床诊断价值的患者有症状的尿路感染(UTI)和无症状菌尿(ASB)接受皮肤输尿管造口术基于宏基因组下一代测序和构建预测模型,为临床诊断和治疗提供科学参考。材料和方法。根据标准程序,从每个病人采集标本常规检测(尿液、输尿管支架和皮肤拭子在气孔)。血液中细胞因子水平也被检测到。由西班牙芒果泌尿测量微生物区系,潜在生物标记区分泌尿道感染和ASB被微分植物。最后,我们生成的ASB的预测模型和泌尿道感染使用套索方法和细胞因子水平。结果。皮肤的输尿管造口术患者尿液文化进行了50;44发达菌尿症患者。症状菌尿症的发生率为54.55%。生物标志物分析表明,Propionimicrobium lymphophilum,葡萄球菌haemolyticus,Stenotrophomonas maltophilia,Ralstonia insidiosa,曲霉属真菌sydowii都有良好的预测性能,并结合在一个模型。预测模型表现出良好的预测性能(曲线下的面积 , , ,和 )。我们还发现了一个重大的重量总和之间的负相关病原体(Sum_weighted_Reads)这五个特征的丰富和细胞因子il - 6和il - 1的水平β( )。结论。西班牙芒果有较高的阳性检出率尿样的病原体。选中的微分ASB的细菌可以用作生物标记和泌尿道感染,和预测模型具有良好的预测性能。分析还表明,症状的发生与个体免疫力。结合Sum_weighted_Reads截止和细胞因子(il - 6和il - 1的水平β)的微分植物,可以判断皮肤的输尿管造口术患者的症状的严重程度与细菌尿,为治疗提供新的见解和干预的ASB和泌尿道感染。

1。介绍

膀胱癌,估计有573000新发病例和213000人死亡,2020年是全球最为诊断癌症第十和男性比女性的更常见1]。(RC)行根治性膀胱切除术后尿转移(UD) muscle-invasive膀胱癌的治疗的黄金标准(MIBC)和高风险nonmuscle浸润性膀胱癌(NMIBC) [2]。皮肤输尿管造口术(铜)是执行UD的有效方法之一,具有广泛的迹象,包括相对简单的手术与术后恢复快,是一个可靠的选择年长的和虚弱的人群(3]。然而,一项研究表明,患者接受RC最高30天重新接纳率在所有泌尿肿瘤疾病;14%的病例是由于重新感染(4]。

最常见的术后感染类型铜患者尿路感染(UTI)和无症状菌尿(ASB);后者是相对普遍的老年患者(5]。ASB的临床表现和泌尿道感染了截然不同的变化。留置输尿管支架与高发病率的相关菌尿症和慢性的发病率留置支架细菌殖民化,菌尿被报道为100%;这些因素使ASB的诊断和患者有症状的泌尿道感染铜(6]。在全球范围内,感染是一个巨大的问题和相关的高复发率;这些感染可以导致菌血症、急性和慢性肾功能不全,甚至可以成为危及生命7]。

目前,菌尿症的诊断主要是根据尿液文化;然而,这是一个非特异性实验室的测试8,9]。根据传统的观点,正常和健康受试者的尿液是无菌的,积极的和消极的尿液文化基础测试通常被视为区分是否感染存在。然而,尿常规培养方法与某些限制(10]。尿道的正常和健康的控制不是“无菌”;相反,它拥有一个核心尿微生物。大约三分之二的这些核心细菌难以通过传统文化方法检测(11]。一些人的膀胱内的安装大肠杆菌菌株甚至可以防止复发性感染细菌的干扰(12]。因此,菌尿的存在并不一定意味着感染。检测尿液中的细菌本身并不区分有症状的泌尿道感染和ASB。目前,在独特的组患者接受根治和尿,没有明确的标准来区分从ASB泌尿道感染13]。相反,鉴别诊断主要依赖于尿路症状;可能诊断为ASB泌尿道感染没有明显症状,是一种比较常见的老年人,有认知障碍,患者处于免疫抑制状态(14]。因此,它是至关重要的,我们开发新颖的和特定的生物标志物,可以从ASB可靠区分泌尿道感染。

随着时间的推移,它变得明显,无症状菌尿,尽管被划分为严重的细菌负荷,再也不能被视为一种感染。相反,这种情况下更像殖民,或在某些情况下,一个风险因素;因此,治疗往往是不必要的,甚至可能是有害的(15,16]。ASB不需要治疗,除了孕妇和侵入性泌尿生殖器的手术。然而,在临床实践中,经验抗生素用于治疗细菌尿和ASB患者经常使用抗生素治疗(17,18]。不准确和治疗覆盖率不足可能会导致收购耐多药生物,增加了医疗费用,减少了病人的满意度。能够区分ASB和泌尿道感染是很重要的,如果我们在ASB患者避免不必要的治疗。目前,没有临床有用的生物标志物ASB的鉴别诊断和泌尿道感染患者的铜。

宏基因组下一代测序(西班牙芒果),作为一种新的方法论,迅速转化为临床实验室允许微生物和宿主遗传物质分析的患者样本的公正的检测,也可以用于病原体。西班牙芒果已经应用于传染病的病原检测,甚至一些传染性疾病的病因诊断(19]。西班牙芒果科技的快速发展,不仅证实了泌尿道健康受试者都有它自己的独特的植物结构但还可以提供更全面的数据有关的微环境个体病人的尿路比传统文化的方法。这让我们定位的微生物可能会导致症状以更精确的方式,从而帮助我们走向一个模型精度医学(20.]。人类尿液的植物通常是伴随症状的发生(21]。此外,有一个尿微生物区系和治疗之间的关系对尿路感染(22,23]。一些研究表明,膀胱微生物的多样性指数可能最终成为一个有用的生物标记来区分ASB殖民从即将到来的有症状的泌尿道感染24]。

在目前的研究中,我们调查了分布的病原体和患者的菌尿铜相关的因素。我们还西班牙芒果和生物信息学技术,识别潜在的生物标记物用于患者的微分尿菌群ASB和泌尿道感染。接下来,我们使用这些信息来建立一个预测模型提供一个参考ASB的分化和泌尿道感染患者的铜。最后,该模型结合丰富的重量总和这五个特点病原体(Sum_weighted_Reads)和细胞因子水平提供科学依据菌尿症的预防和管理的抗生素。

2。材料和方法

2.1。病人的选择

所有患者被诊断出患有膀胱癌根据膀胱癌诊断和治疗指南的美国国家综合癌症网络(机构)2512月1日之间),并进行了铜,研究对象为2020年和2021年1月31日,在这项研究中。我们排除了患者长期使用类固醇和免疫抑制剂或那些感染泌尿系统或其他比那些前14天内接受了抗生素治疗。50个病人接受选择铜和尿样收集尿文化和西班牙芒果测试;样本从分析如果他们怀疑被污染或如果他们包含序列太少。

患者接受铜菌尿症包括根据他们的尿测试结果。菌尿的诊断标准主要是建立在积极的文化:尿液的细菌数≥10 ^ 5菌落(CFU) /毫升(26,27]。ASB的定义是存在的至少一种类型的细菌生长在尿液细菌数≥10 ^ 5 CFU /毫升无论是否存在脓尿,如果没有症状或体征归因于泌尿道感染根据美国传染病学会发布的指导方针(IDSA) [28]。美国预防服务工作组(USPSTF)建议ASB的诊断应该是尿液中细菌的存在没有任何迹象或症状的泌尿道感染(29日]。欧洲泌尿外科协会(淡)指南泌尿感染ASB定义为一个中游的尿液样本显示细菌 没有尿路症状。发表报告定义泌尿道感染,尿液,菌尿症,临床症状(发热、腰痛和颜色的变化,角色,和尿液的气味)(30.,31日]。

共有44个铜菌尿症患者纳入本研究。包括病人分为两组通过考虑感染的临床特征:有症状的泌尿道感染组(与临床症状菌尿)和一个ASB集团(隔离细菌生物计数的至少10 ^ 5 CFU /毫升尿液标本从病人泌尿道感染症状)。

2.2。样品收集

输尿管支架和皮肤拭子在气孔收集和培养根据标准程序32]。血液中细胞因子水平也被检测到。所有样品采集后立即进行分析。样品为西班牙芒果冻在冰箱−80°C,发出Genskey中央分析。本研究伦理委员会批准的南昌大学第一附属医院,和所有的病人参与本研究签署知情同意的形式。数据收集在这项研究中使用的协议符合《赫尔辛基宣言》。

2.3。尿测试

与AX4030尿液进行自动尿液干化学分析仪(日本ARKRAY公司)。尿细菌数和白细胞计数与UF1000i测定尿液有形成分分析仪(Sysmex公司、日本);所有的操作程序进行严格按照制造商的说明。尿培养,1μL清洁中游尿液接种到哥伦比亚血液麦肯基板和中厚钢板(英国Oxoid公司);孤立的细菌数文化后37°C 48小时。

2.4。细胞因子的检测水平

总共12个细胞因子水平(包括干扰素-α,il - 1β、白介素、干扰素-γ2、il - 10、IL-12P70 IL-17, il - 4, IL-5,引发,TNF -α)每个样本被检测出流免疫荧光光致发光与多个微球从青岛Raiscare生物技术有限公司使用一个工具和BD FACSCalibur流式细胞分析仪。

2.5。DNA提取、图书馆准备和西班牙芒果测序

收集尿液样本(5毫升)使用无菌螺钉冻结管。然后,800年μL从液化吸收样本,转移到离心管,离心5分钟的13600克。接下来,上层的丢弃和沉淀是用于提取。DNA提取Genskey微DNA工具包(1901年Genskey,天津)按照制造商的指示。的总质量中提取DNA,由一个量子位dsDNA海关化验设备,需要超过5 ng。

DNA库是由DNA酶消化(200 - 300个基点),维修结束,撤离,适配器结扎,PCR扩增使用一个门店图书馆建设装备(2012 b、Genskey、天津)。排序之前,我们使用了一个安捷伦2100生物分析仪(美国圣克拉拉安捷伦科技)来确定DNA库的质量与qPCR测试适配器。构建DNA库需要的浓度超过1 Nmol / L。

最后,所有的DNA样本库是形式的混合团簇DNA;这些都是由在2 - 3添加单链环状DNA定量集。团簇的DNA被加载到测序芯片和测序mgiseq - 2000测序平台(MGI、深圳、中国)。在每一个测序运行,环境控制微生物DNA样本用于监控信号和微生物DNA信号产生的背景在批处理;不同的ID飙升变种被用来监测样本之间的污染。

2.6。西班牙芒果数据的生物信息学分析

生读被fastp质量过滤(0.19.5版)(33和0.3.6 Komplexity版本34];特别是,我们评估的数据适配器污染,低质量的读取,低。读取映射到人类参考组装GRCh38被bowtie2版本2.3.4.3 [35]。接下来,读取被对齐与吸附微生物基因组数据库组成的约12000 1.0 beta版本。18 [36,如前所述37]。映射读取NCBI分类法分类基于作业的参考基因组。过滤假阳性生物体后,然后我们决定Perl脚本的种或属丰富。

基于属概要文件,我们还计算within-sample (α)使用香农多样性指数和辛普森指数估计样本的丰富性QIIME2 [38]。主成分分析(PCA)在R软件和使用FactoMineR包执行一个热图pheatmap包R软件生成的SVG脚本和GraphPad棱镜8。

2.7。统计分析

Wilcoxon测试是用来比较不同子组的差异。数据分析使用GraphPad棱镜8 R软件和软件。 被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。人口特征

总共44对象(年龄:56 - 82岁)被纳入本研究。这些患者44铜、36个患者男性(81.82%)和8例女性(18.18%)。有20 ASB患者和24患者有症状的泌尿道感染(表1和补充表S1)。没有显著区别ASB和泌尿道感染组关于年龄和性别。大多数患者(两组)。两组之间的差别分析表明,双边铜更可能感染的症状比单边铜、患者虽然区别不是很明显( )。两组有差异的炎性细胞因子(il - 6、il - 1β,IL-12P70);只有il - 6的水平( )和il - 1β( )有显著不同。ASB之间没有明显差异和泌尿道感染组对其他细胞因子(表1)。

3.2。在尿文化中致病菌的分布

尿分析样本的44个病人孤立的23种菌株致病性细菌,其中大多数是细菌(图1和补充表S1)。

的主要病原体感染患者积极的尿液文化是革兰氏阴性杆菌:肺炎克雷伯菌(ASB: 4株;泌尿道感染:8株),大肠杆菌(ASB: 6株;泌尿道感染:3株),摩根氏菌属,毫无生机(ASB: 3株;泌尿道感染:4株),变形杆菌(ASB: 2株;泌尿道感染:4株)和革兰氏阳性细菌:金黄色葡萄球菌(ASB: 3株;泌尿道感染:3株),粪肠球菌(ASB: 3株;泌尿道感染:2株)。这六种细菌占57.69%(45/78)的病原体中确定尿液文化。这些结果与现有文献[39]。以上2 - 4不同类型的细菌培养在26患者的尿液样本,包括摩根氏菌属和粘液性奈瑟氏菌属,肺炎克雷伯菌,大肠杆菌。只有一个样品(肌力)产生一种真菌(假丝酵母耳)。肺炎克雷伯菌,金黄色葡萄球菌、变形杆菌,摩根氏菌属发现更频繁地在泌尿道感染组比ASB组。主要的病原体(大肠杆菌和粪肠球菌)经常被发现在ASB组比泌尿道感染组。大肠杆菌ASB占30%(6/20)的患者和12.5%(3/24)的患者有症状的泌尿道感染。

3.3。影响因素的分析菌尿的发生

在这项研究中,当尿液文化,气孔周围的皮肤拭子细菌培养和输尿管支架也收集。从每个样本的Ven图文化的结果,文化种类的病原体从皮肤到尿液呈下降趋势输尿管支架。总共14个物种是相同的,包括6经常病原体泌尿道感染组中发现:肺炎克雷伯菌,变形杆菌,大肠杆菌,摩根,金黄色葡萄球菌,和肠球菌都有效(图2)。

一个热图是为这些14细菌的检测44例(图3)。从图表可以看出,63.6%(28/44)的患者可以检测同一种细菌从两个或更多类型的样本在同一时间和47.7%(21/44)可以检测同一类型的细菌从三种样品在同一时间。此外,所有的文化结果泌尿道感染和ASB团体与尿液文化是一致的。检测的频率肺炎克雷伯菌,金黄色葡萄球菌,变形杆菌,摩根氏菌属,毫无生机在泌尿道感染组高于ASB组。第一个在ASB组病原体的感染大肠杆菌,35%(7/20)的患者在ASB集团培养大肠杆菌,33.33%(8/24)的患者的泌尿道感染组培养大肠杆菌仅在尿液,高于培养。大肠杆菌可以培养支架或患者的皮肤吗大肠杆菌在尿液培养(补充表吗S1)。因此,可以推断,感染的致病原尿可能来自皮肤、支架和其他外部环境密切相关。因此,支架置入支架放置时间越长或数字影响尿路感染是一个风险因素,这是与其他文献报道结果一致(40]。

此外,据报道,糖尿病是尿路感染的危险因素30.]。S18在这项研究中,3例(美国,S14系列,和S22)是复杂的糖尿病患者,所有有症状的尿路感染(补充表S1)。建议糖尿病可能加重的危险因素之一的菌尿铜的病人。

3.4。尿西班牙芒果的检测性能

与细菌尿传统文化的结果相比,西班牙芒果显示97.44%(表的一致性2)。总的来说,从尿液样本78病原体被西班牙芒果;76个样本符合结果来源于泌尿文化。只有两个混合感染的两种检测方法之间的不一致。第一种情况下,S40 ASB组呈阳性肠球菌都有效和葡萄球菌haemolyticus尿文化;西班牙芒果没有检测葡萄球菌haemolyticus。在第二种情况下,S31泌尿道感染组尿培养阳性肺炎克雷伯菌和枸橼酸杆菌属freundii;然而,西班牙芒果发现的序列枸橼酸杆菌属youngae。西班牙芒果是优于尿文化的识别细菌物种在分子水平上;因此,假阴性检测由西班牙芒果在第二种情况下可能造成错误的识别在物种水平的尿培养法。关于确定菌尿,ASB的积极的西班牙芒果是一样的,对于泌尿道感染;而不管例有症状或无症状,西班牙芒果的探测性能不受影响。

西班牙芒果检测频谱是更广泛的比传统文化方法(41]。丰度和频率较高的病原体在西班牙芒果结果选择创建病原谱(图4)。西班牙芒果(包括细菌检测粪肠球菌,肺炎克雷伯菌,摩根氏菌属morganii,铜绿假单胞菌,大肠杆菌,变形杆菌,链球菌引起的肺炎,韦永氏球菌属parvula,金黄色葡萄球菌,和枸橼酸杆菌属youngae)、真菌(白色念珠菌、念珠菌tropicalis)和病毒(人类γ疱疹病毒4和人类多瘤病毒2)。

3.5。微生物群落多样性分析

香农和辛普森指数表明,ASB的多样性指数组高于泌尿道感染组(香农: ;辛普森: )(数据5(一个)和5 (b))。泌尿道感染组的物种多样性低于ASB集团虽然没有统计学意义,证明之间的物种结构相比明显相似的两组患者。主坐标分析(PCoA)进一步表明,有一个趋势分离泌尿道感染组和ASB集团(数字5 (c)和5 (d)),分离效果优于未加权的PCoA,从而表明物种丰度变化的影响高于物种变化。因此,微生物群落的多样性显示减少了感染的严重程度在泌尿道感染和ASB组。此外,物种丰度可以反映出感染的严重程度。感染严重时,微生物群落的丰度和多样性改变;这些结果与现有文献一致42]。

顺序读取从44样本高于传统测序2000万(补充表S2)。所有读取从西班牙芒果病原体被归一化方程(1)。

一旦数据被规范化,我们确定了泌尿道感染的细菌物种差异和ASB组。所有的病原体检测到西班牙芒果,19病原体是泌尿道感染和ASB组之间相比明显不同(表3并补充图S1)。只有丰富的伯克不过和nematophilus致病性bacteriashowed泌尿道感染症状组显著增加。17个其他细菌物种的丰度显示丰富ASB组显著升高,尤其是粪肠球菌,莫拉克斯氏菌属osloensis,Cutibacterium曼秀雷敦,Stenotrophomonas maltophilia,葡萄球菌haemolyticus,Ralstonia insidiosa,Propionimicrobium lymphophilum(规范化的丰度> 20和发生频率≥50% ASB集团)。其中,粪肠球菌和Stenotrophomonas maltophilia机会是很常见的病原体;莫拉克斯氏菌属osloensis和Cutibacterium曼秀雷敦殖民的病原体是很常见的。

3.6。代的ASB的预测模型和泌尿道感染

接下来,两组之间的19种不同的丰度进行了套索回归;这导致了识别五个特征物种和五个特征权重系数(表4)。

然后,我们用这五个特征物种和重量系数来计算重量和丰富的这五个特点病原体(Sum_weighted_Reads)和使用该值作为最终指数区分ASB和泌尿道感染。给出的公式计算Sum_weighted_Reads在方程(2)。

在方程(2),P代表病原体,我代表特征的序列号,Weight_coefficient代表在这个模型的权重系数特征。

接下来,生成ROC曲线确定的准确性( ;图6);敏感性为80%,特异性为83.3%,分类效果很好。根据截止这个指数为1.855,由此可见,样品的 更有可能被归类为泌尿道感染。

3.7。细胞因子水平的相关分析

我们还进行了相关性分析在临床细胞因子水平的关键。分析表明,il - 6和il - 1的水平β泌尿道感染组明显高于ASB组;il - 6的增加是最重要的(数据7(一)和7 (b))。

il - 6是一个关键的中介,起着重要的作用在炎症和抗炎过程中伤口修复。il - 6的表达水平能有效地反映组织和细胞损伤的严重程度,可作为临床诊断的血清学指标的急性和慢性炎症43]。急剧上升的il - 6水平代表一个红旗,并被广泛认可。il - 1β是一种重要的炎症因素来源于外周和中枢神经系统(44]。

感染的严重程度是与il - 6的水平,引发有关,至少在某种程度上。血清il - 6和il - 1的水平β在严重感染的急性期以前是显著高于恢复期的严重感染和急性期的阶段链球菌引起的肺炎感染,而丰富的链球菌引起的肺炎在急性期显著高于恢复期的阶段( )(45]。

泌尿道感染组的患者可能有免疫功能障碍,从而导致显著增加血清il - 1的含量β和il - 6。因此,这些水平可作为参考指标来评估感染的严重程度。il - 1的水平就越高β和il - 6,更严重的感染。

接下来,我们调查了Sum_weighted_Reads和细胞因子水平之间的相关性,发现Sum_weighted_Reads负相关,il - 1β和il - 6水平( )。我们发现这与il - 1指数表现出显著的负相关β水平;这是符合的丰度和物种多样性的减少泌尿道感染组(数字7 (c)和7 (d))。这些结果表明,我们可以结合截止Sum_weighted_Reads il - 1β和il - 6来预测症状菌尿症患者的严重程度,从而确定适当的形式提前预防性药物。

4所示。讨论

本研究首次使用西班牙芒果识别生物标志物和构建预测模型对泌尿道感染和ASB的病人接受铜。在这项研究中,患者尿液文化进行50铜;其中,44发达菌尿症患者。因此,有高发病率的菌尿铜的病人。在尿培养病原菌的分布表明,菌尿的主要病原体相关的革兰氏阴性杆菌,革兰氏阳性球菌紧随其后;这些发现同意一般泌尿道感染的病原学的特征。此外,2 - 4不同类型的细菌培养在26患者的尿液。菌尿的主要风险因素是时间和数量的留置输尿管支架和糖尿病。西班牙芒果有较高的阳性检出率尿样的病原体。香农和辛普森指数分析表明,ASB组的多样性指数高于泌尿道感染组。 Thus, the identified differential bacteria (Propionimicrobium lymphophilum,葡萄球菌haemolyticus,Stenotrophomonas maltophilia,Ralstonia insidiosa,曲霉属真菌sydowii)可以用作ASB生物标志物和泌尿道感染。生成的预测模型显示良好的预测性能。此外,可以判断菌尿的症状的严重程度相结合模式的截止Sum_weighted_Reads和细胞因子(il - 1β和il - 6)微分植物。

菌尿铜患者的总发生率为88%;54.55%被诊断为泌尿道感染和45.45%被诊断出患有ASB。ASB是常见的,在许多人口,尽管发病率是非常变量(46]。ASB的发病率是3.6%到19%在老年男性和40%在肾移植受者手术后第一个月但可以高达100%慢性患者留置导尿管(47]。的巨大差异在泌尿道感染的发病率和ASB文献中报道的那样,是非常重要的定义泌尿道感染和ASB以特定的方式,如果我们要更好地描述真实病人泌尿道感染的发生率[48- - - - - -50]。大多数尿引起的提升途径,其发病机制的第一步是殖民尿路病原体的尿道周围的组织。第二,泌尿病原体可能进入尿道,从而导致泌尿道感染的发生或ASB;一些病原体通过输尿管(甚至可能达到肾脏51]。在这项研究中,菌尿铜患者的发病率非常高。根治和铜后,不可避免的生理结构的变化可能会干扰正常的泌尿系统的障碍;这意味着尿液返流是常见的52]。输尿管支架的植入可以增加菌尿和细菌殖民化的风险53]。因此,红外需要改善我们的理解和监测患者的菌尿铜。ASB的早期识别和泌尿道感染是有效治疗的前提下,虽然没有客观的实验室诊断指标ASB和泌尿道感染患者的铜。因此,迫切需要确定可靠的鉴别诊断生物标记。

总共23种菌株的致病性细菌被孤立在这项研究中,大部分是细菌;只有一个样本产生一种真菌(假丝酵母耳)。肺炎克雷伯菌,金黄色葡萄球菌,变形杆菌更频繁的被发现和摩根,泌尿道感染组比ASB组。ASB患者的主要病原体检测大肠杆菌和粪肠球菌。以前的回顾性分析1133例RC后表明,最常见的病原体与泌尿道感染大肠杆菌,粪肠球菌,肺炎克雷伯菌;这些发现同意与本研究[53]。革兰氏阴性细菌,主要在RC后感染的微生物学(65 - 91%的隔离)49]。由革兰氏阴性细菌脂多糖(LPS)表示,可能与宿主细胞相互作用等泌尿系统和uroepithelial细胞的白细胞。虽然尿中出现的细菌和/或有限合伙人ASB和泌尿道感染的病人,他们似乎在泌尿道感染引起炎症而不是ASB [54]。扰动的尿微生物可能表明泌尿道感染的发展。这些病原体存在于ASB和泌尿道感染的病人;因此,我们推测,这些人口变化和引起泌尿道感染免疫力低的时候或者当有破坏菌群的平衡。只有一个样本产生一种真菌;潜在的原因可能包括不同病人特点和围手术期抗生素的使用。以上2 - 4不同类型的细菌培养的菌尿症患者的尿液。大多数病原菌源自人类泌尿道细菌共生体。致病性出现由于致病菌的相对丰度的不平衡。因此,我们推测,有一定关系的生产菌尿和尿菌群的变化,虽然具体的机制需要进一步调查。

泌尿道感染的病因也受到host-related因素的影响,如年龄、糖尿病、或导管插入术55]。年龄和性别的差异之间的ASB组和泌尿道感染组在本研究不显著。大多数病人在两组老人。菌尿症在老年人中很常见,其发病率随年龄增加。在这项研究中,因为病人铜手术是老年人和虚弱,缺乏控制不同的年龄组。女性的性别是菌尿的发生的主要危险因素(56]。因为膀胱癌在男性和更为普遍,因为样本容量有限,结果表明,雄性有菌尿的风险更高。此外,尿液文化、输尿管支架和皮肤拭子在气孔也收集日常文化测试,我们需要考虑后输尿管支架通常插入铜膀胱癌患者预防输尿管狭窄等并发症。双边铜更可能与感染有关的症状比单侧输尿管造口术;患者积极大肠杆菌尿培养能长大肠杆菌在两个支架或皮肤。因此,我们推断,可能出现尿液从皮肤的病原体,支架,外部环境密切相关,泌尿道感染的主要危险因素是放置时间或数量的支架。在先前的研究中,Kehinde等人研究了一系列大型连续情况下的250名患者和得出结论,支架的持续时间超过30天强烈与支架和支架小费文化相关的结果(57]。其他研究已经表明,输尿管支架插入时超过6周,有一个急剧增加,尿液中细菌的丰度(58]。因此,输尿管支架应及时更换。此外,重要的是要保持每天支架。先前的研究表明糖尿病与RC后泌尿道感染和泌尿系统的风险转移;这是符合事实,糖尿病是一种正常的泌尿道感染的风险因素人口(59,60]。因此,根据菌尿症的相关因素有针对性的干预可以有效地预防和减少菌尿的发生。

根据传统的观点,尿微生物的检测主要是基于标准的尿液文化在临床微生物实验室。然而,尿文化有一些局限性;例如,这些测试只允许好氧细菌的检测和快速增长的有限数量的细菌,如大肠杆菌。使用新一代测序的宏基因组分析可以提供信息有关的微生物种群和帮助识别未被发现的微生物61年]。以前的研究已经表明西班牙芒果有更高水平的敏感性比传统文化对于某些类型的示例如血液、脑脊液、支气管肺泡灌洗液(62年,63年]。只有少数报道相比,这种新技术与传统尿文化。在这项研究中,与常规尿文化相比,西班牙芒果显示97.44%的一致性;只有一个细菌导致的两种文化的混合细菌是不一致的。我们相信,有特定的原因不一致。例如,西班牙芒果优于临床文化物种在分子水平上的鉴定;因此,假阴性检测由西班牙芒果在这种情况下可能是由于错误的识别特定物种的培养法。关于确定菌尿,积极的为西班牙芒果和尿液检测文化是相同的。无论一个案件是否有症状或无症状,西班牙芒果的检测性能仍不受影响。检测频谱西班牙芒果比文化更广泛的方法; in addition to bacteria, mNGS can also detect fungi and viruses. However, due to the high cost of mNGS detection, it may be a long time before this technology is widely used in clinical practice. As the cost of sequencing gradually decreases, the application of mNGS for urinary microbes is expected to be further developed.

ASB组的物种多样性指数高于泌尿道感染组,尽管没有显著差异,从而证明ASB的物种结构和泌尿道感染是相似的。根据美国传染病学会发布的指导方针(IDSA), ASB不需要筛查和治疗除了孕妇和病人接受侵入性生殖泌尿系手术;这是因为治疗不能改善的效果(29日]。一项研究表明,患者的泌尿道感染的频率ASB增加,虽然现在还不清楚从ASB泌尿道感染症状的发展;这需要进一步的调查47]。PCoA分析表明,物种丰度变化的影响高于物种变化。当泌尿道感染和ASB组比较,我们发现,微生物群落的多样性与感染的严重程度和减少物种丰度可以反映感染的严重程度。感染严重时,微生物群落的丰度和多样性改变;这些结果与文献[43]。

在所有的病原体检测到西班牙芒果,19病原体是泌尿道感染和ASB组之间相比明显不同。丰富的伯克不过和nematophilus病原菌在泌尿道感染组显著提高。这些都是重要的病原体。其他17种微分细菌的丰度明显高于ASB组。的七种细菌丰度显著增加ASB组,粪肠球菌和Stenotrophomonas maltophilia是最常见的机会性致病菌,而莫拉克斯氏菌属osloensis和Cutibacterium曼秀雷敦是最常见的殖民病原体。当身体低电阻或在这种情况下,不合理的使用抗生素,机会性致病菌可以突破身体的保护屏障,从而导致感染(46]。ASB的主要风险因素之一是发展的泌尿道感染(64年),尽管个人免疫力也参与其中。因此,我们推断,减少大量的有益细菌和致病细菌的丰度增加可能导致泌尿道感染的发生虽然这需要进一步调查。

生物标志物通常用于监控和诊断疾病的病理状态。目前,生物标记中扮演重要角色的鉴别诊断和预测疾病进展(65年]。因此,它具有重要意义与高精度识别生物标记来区分ASB和泌尿道感染,这样我们可以改善的有效使用抗生素和感染进展的预测。生物信息学和测序技术的快速发展,一系列的生物标志物就出现了。一些研究表明,一种蛋白激酶,CD9尿液可以用作生物标记来区分从ASB泌尿道感染14]。然而,它在技术上是难以衡量的数量尿液存在的外膜囊泡(omv)的大小和密度是类似于液;此外,液,表达一种蛋白激酶可能并不总是表达CD9。最近的研究表明,微生物区系和生产有一定相关性的症状。重要的微生物群落可以作为诊断标记,以区分ASB和泌尿道感染。与现有的指标相比,这一策略我们简单并允许有效的干预。基于使用西班牙芒果来识别不同的微生物群落潜在生物标志物,我们目前的数据显示Propionimicrobium lymphophilum,葡萄球菌haemolyticus,Stenotrophomonas maltophilia,Ralstonia insidiosa,曲霉属真菌sydowii所有表现良好。

目前,大多数的预测模型为尿路感染是基于临床资料的回顾性分析,根据危险因素预测模型的建设。前一个回顾性分析识别病原体的特征与导管相关泌尿道感染通过回顾和分析来自患者的相关数据,包括人口统计学、临床、和微生物数据;然后作者构建了一个预测模型的敏感性< 40%,特异性为> 90%。该模型为临床预测的敏感性低;因此,有必要开发更精致的和敏感的工具(66年]。预测模型的准确性(AUC)本研究开发的是0.8729,敏感性为80%,特异性为83.3%,分类效果很好。根据索引截止1.855,由此可以得出这样的结论:当指数< 1.855,样本更容易被诊断为尿路感染。根据我们的预测模型,可以有效地确定ASB和泌尿道感染。然而,在未来,有必要扩大样本容量,优化该模型的预测性能。

作为一个家庭的细胞因子、白介素扮演着一个重要的角色在控制感染的免疫反应和调节促炎和抗炎信号的产生67年]。在感染的急性期,il - 6和il - 1β已知表达(46]。由白细胞和移行细胞细胞il - 6分泌;这些不仅导致急性反应;他们也会导致特定的细胞和体液免疫反应。因此,il - 6是一种重要的炎症监管作用的细胞因子在急性反应和慢性反应阶段(67年]。il - 1β是重要的炎症因子周边和中枢神经的来源和能引起生产和释放许多炎症性因素,如引发和巨噬细胞炎性蛋白1 (45]。

在目前的研究中,我们发现,il - 6和il - 1的水平β泌尿道感染组明显高于ASB组的il - 6水平的提高是最重要的。相关研究表明,il - 6是一个高度敏感的和特定的生物标志物对于泌尿道感染(67年]。il - 6和il - 1β在炎症造成的压力起到了一定作用。临床病人感染和免疫调节和具有积极的临床意义的膀胱癌术后组织创伤修复(68年]。炎症相关的白细胞迁移到受损组织,从而破坏或具有挑战性的炎症触发。炎症是身体的自然防御机制。急性炎症的初始阶段是由感染和过敏引起的诱因;这在一定程度上虽然有有益的影响持续的急性炎症会导致慢性炎症,最终导致组织损伤69年]。可以推断,泌尿道感染的病人组也有免疫功能紊乱和血清il - 1的含量β和il - 6都显著增加。这些因素可以作为参考指标来评估感染的严重程度。il - 1越高β和il - 6水平,更严重的感染。

最后,我们研究了微分植物Sum_weighted_Reads和细胞因子水平之间的相关性,发现Sum_weighted_Reads与il - 1负相关β和il - 6。我们发现这与il - 1指数显示显著负相关β,这是符合观察到的泌尿道感染丰度和物种多样性的减少。这些结果表明,我们可以结合截止,il - 1β为特定的细菌和il - 6水平,Sum_weighted_Reads预测症状菌尿症患者的严重程度,从而提供提前预防性药物。

5。结论

菌尿铜的病人中相对普遍,可能导致重大的发病率。有不同的物种多样性和丰富ASB和泌尿道感染之间的关系。有许多潜在的微生物区系变化的后果可能是重要的一代的症状。西班牙芒果pathogen-positive检出率更高的尿液样本。选中的微分ASB的细菌可以用作生物标记和泌尿道感染,和预测模型具有良好的预测性能。症状的发生与个体免疫力。结合微分植物Sum_weighted_Reads和细胞因子il - 1的截止β和il - 6,铜菌尿症患者症状的严重程度可以判断,为治疗提供一个新的视角和干预的ASB和泌尿道感染。总的来说,我们认为,这项研究的发现具有重要意义,因为他们提供了一个新的见解的发生,发展,诊断和治疗皮肤输尿管造口术的尿路感染。

5.1。研究的局限性

我们知道有一些限制的统计分析44例在这项研究:失败的相对较少的样本和动态监测微生物群落组成的变化在不同时期可能低估了微生物多样性和相对丰度的准确性在我们发现,减少预测模型的性能。在未来,有必要扩大样本量,监测菌群的动态变化,并解释这些特定的致病性细菌,为了评估他们的潜在的新生物标志物和优化预测模型的性能。

数据可用性

从50个样本测序数据(删除了人工读取)在NCBI序列读取存档(SRA) PRJNA779226 BioProject标识符。

的利益冲突

作者声明没有潜在的利益冲突。

作者的贡献

钱元,荣黄,力平唐同样有助于这项工作。

确认

这项研究部分由江西省科学技术厅基金会(没有。20202 bbgl73090)。

补充材料

补充表S1:临床特征的患者纳入本研究。S2:数据补充表44样品的生产。(补充材料)