眼表疾病的新视角:梁凌毅教授解析眼表微生物在眼表疾病中的作用

  • 2023-11-29 17:31:00
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编者按:随着医学的进步及研究的深入,人们发现微生物直接影响疾病发生、发展。如肥胖、2型糖尿病等与肠道微生物相关;肺纤维化、肺癌等肺部疾病与肺部微生物相关;尿路结石、膀胱癌等泌尿生殖系统疾病也与微生物群落密切相关。近年来,眼表微生物组研究逐渐成为研究的热点。既往研究表明,健康人群眼表存在微生物,且眼表微生物组受多种因素影响,如年龄、性别、地理位置等。既往研究涉及的主要疾病及方法包括MGD (16s rRNA)、结膜MALT淋巴瘤 (16s rRNA)、睑缘炎(16s rRNA)、过敏性结膜炎(宏基因测序)、干眼(宏基因测序)等。近5年来,眼表微生物组研究逐年增多,为深入理解眼表健康和相关疾病的发病机制提供了新的视角和思路。为了让更多医师更好地了解前沿进展,中山大学中山眼科中心梁凌毅教授从干眼、感染性角膜炎、白内障、近视、眼表微生物方法学探究等方面入手,分享了2022~2023年度眼表微生物组的新研究、新进展。

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干眼眼表微生物的相关研究

1比较轻度干眼与健康者眼表微生物

为比较轻度干眼及健康人眼表微生物组差异,新加坡-国立眼科研究所Louis Tong教授(第一作者兼通讯作者)纳入了14位轻度干眼患者,10位健康对照者,进行泪液及结膜宏基因测序。

研究发现:两组结膜及泪液微生物无明显差异,年龄是影响眼表微生物的主要因素。

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2探索allo-HSCT后,oGVHD眼表微生物情况

梁凌毅教授团队李晶博士(第一作者)应用了结膜印迹宏基因组测序探索allo-HSCT术后患者眼表微生物构成,共纳入48例对照者、76例allo-HSCT术后 (50例oGVHD+26例无oGVHD)患者。

研究发现:allo-HSCT后眼表微生物群多样性丧失,重度oGVHD者微生物多样性较轻中度高,戈登菌等细菌在重度oGVHD中增多。

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3健康人、SS与非SS干眼患者眼表微生物比较

为了探讨SS相关干眼和非SS干眼的眼表微生物组成差异,北京大学第三医院的Song Hang(第一作者)和Long Qin(通讯作者)等研究人员对对照组(39眼)、非SS相关干眼组(36眼)、SS相关干眼组(23眼)通过结膜拭子16s rRNA测序技术,对眼表微生物进行检测和分析。

研究发现:与对照组相比,非SS相关干眼和SS相关干眼患者的结膜囊微生物组多样性较低。

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4不同严重程度睑板腺功能障碍(MGD)患者眼表微生物比较

北京大学第三医院的Jing Dalan(第一作者)、Li Xuemin(通讯作者)等研究人员对12例对照者和86例MGD患者(49例轻度、28例中度、9例重度)进行结膜囊及睑缘拭子采样,并进行细菌培养和宏基因测序。

研究发现:MGD组结膜细菌培养阳性率显著高于正常组。宏基因组测序检测出的细菌种类多于传统培养。

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5单纯MGD与MGD合并泪腺功能异常的眼表微生物比较

澳大利亚-新南威尔士大学Jerome Ozkan等研究人员对对照组(20例)、MGD组(20例)、 MGD合并泪腺功能异常(LD)组(20例)进行下球结膜、下睑睑缘拭子16s rRNA基因测序技术,对眼表微生物进行检测和分析。

研究发现:球结膜采样中,MGD者阪崎肠杆菌和麦氏棒杆菌丰度较高;睑缘采样中,MGD + LD组的恶臭假单胞菌丰度高,MGD组的扬氏、麦氏和拟棒杆菌丰度高。

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6干眼治疗药物羧甲基纤维素对眼表微生物的影响

为探索干眼治疗药物羧甲基纤维素对眼表微生物的影响,美国佛罗里达大学Yujia Zhou(第一作者)、Walter A. Steigleman(通讯作者)等研究人员分别对实验组(40例参与者,羧甲基纤维素× 7天)和对照组(40例参与者,聚乙二醇 ×7天)进行结膜拭子16s rRNA基因测序技术,对眼表微生物进行检测和分析。

研究发现:使用羧甲基纤维素与聚乙二醇后对疾病评分无明显差异。羧甲基纤维素增加放线菌门丰度,减少拟杆菌门和厚壁菌门丰度。

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感染性角膜炎眼表微生物相关研究


1横断面研究——西北地区眼微生物生物畸形及其与传染性角膜炎的相关性

西安交通大学等Cheng Yan(第一作者)、Xu Jiru(通讯作者)等研究人员选择了57例角膜炎患者,包括细菌性角膜炎(BK)、真菌性角膜炎(FK)、病毒性角膜炎(VK),以及10例对照组 (HC),对所有参与者进行角膜刮片(CR)、结膜印迹(CS)、睑缘拭子(EM)样本(16s rRNA),对眼表微生物进行检测和分析。

研究发现:从个体内多样性角度出发,不同类型角膜炎存在差异,角膜刮片和睑缘不同;不同类型感染性角膜炎与对照组比有显著差役;从细菌种属角度出发,不同类型感染性角膜炎的微生物构成不同。

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梁凌毅教授强调,这项研究与之前关于感染性角膜病的研究有两点显著不同:首先,这项研究针对中国西北地区眼表微生物进行了深入研究;其次,本研究在样本采集方面也有所创新,将睑缘微生物序列纳入研究范围,并提出结膜与睑缘微生物联合分析可使结果更具有代表性。


2反复眼抗生素照射后角膜炎患者眼表微生物组特征分析

温州医科大学的Kang Yutong(第一作者)、Zheng Meiqin(最后通讯作者)等研究人员选取了26名健康者、28名角膜炎者(接受抗生素治疗)、12名角膜炎者(未接受治疗),均通过宏基因组对结膜拭子采集的样本进行测序分析,并对三组的抗生素抗性基因(ARG)进行测序分析。

研究发现:大环内酯类-林可酰胺-链球菌素(MLS)、四环素、β- 内酰胺、氨基糖苷类和杆菌肽耐药的抗性基因比其他ARG类型更丰富;此外,KP(abx+)组的ARG丰度和数量明显高于HC和KP(abx-)组,而HC组和KP(abx-)组之间则没有显著差异。

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梁凌毅教授重点指出,监测眼表的微生物群和抗生素耐药组谱对帮助眼科医生选择合适的抗生素,高治疗方案的有效性有重要作用。


其他眼病的眼表微生物的相关研究

1难治性过敏性结膜炎(ACD)眼表微生物失调

来自日本大学医学部的Inada Noriko(第一作者)、Yamagami Satoru(最后通讯作者)等研究人员对ACD患者眼表微生物群失调情况进行了研究,纳入了局部接受FK506治疗的ACD组(包括VKC及AKC患者,21例)和健康对照组(6例),并根据临床评分和细胞因子/趋化因子mRNA水平分为轻度ACD和重度ACD组。通过16s rRNA基因测序技术,对眼表微生物进行检测和分析。

研究发现:VKC和AKC患者眼表微生物较健康对照组存在差异,轻、重度ACD眼表微生物多样性减少;三者微生物构成存在差异。轻、重度ACD眼表微生物存在差异,轻度组厚壁菌门相对丰度显著高于重度组和对照组;轻度组变形杆菌门相对丰度显著低于重度组。构成眼表微生物群的核心细菌的相对丰度在对照组和ACD组之间有所不同。

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2患有糖尿病的白内障患者眼表指标菌增加

为探索患有糖尿病的白内障患者眼表微生物变化情况,山东第一医科大学的Shao Zheng (第一作者)和Huang Yusheng(最后通讯作者)等研究人员使用结膜囊拭子宏基因测序分析了14例白内障合并糖尿病 (D)/10例单纯白内障(N)患者。

研究发现:组间α多样性和β多样性无统计学差异,组间微生物种和属的构成有显著差异。

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3高近患者眼表微生物组失衡,微生物种类减少

为探索高度近视患者眼表微生物的改变,北京协和医院的Xiao Kang(第一作者)、Long Qin(通讯作者)等研究人员纳入高度近视组14例、低度近视组12例,使用结膜拭子16s rRNA测序。

研究发现:高度近视组Shannon指数低于低度近视组,高度近视患者结膜囊存在菌群失衡,变形菌门、放线菌门、不动杆菌门可能在高度近视相关眼表刺激中发挥作用。

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4义眼眼表病原微生物增多,玻璃材质尤甚

为探索义眼患者眼表微生物,南方医科大学南方医院的Zhao Hejia(第一作者)、Xiong Ke(最后通讯作者)研究纳入19位义眼受试者和23位健康受试者,使用16s rRNA测序对上睑、下睑、肉阜和结膜穹窿拭子分析。

研究发现:义眼受试者中志贺菌属、梭杆菌属等病原微生物显著增多,而乳杆菌属、乳球菌属等栖息菌群显著减少。与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)相比,玻璃材质的人工晶状体会导致产碱菌、皮肤杆菌和螺旋体等条件致病菌定植增加。

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其他因素的眼表微生物的相关研究

1白内障围手术期抗生素点眼减少术后眼表微生物多样性

日本金台大学医学院的Fumika Hotta(第一作者)、 Shunji Kusaka(通讯作者)等研究人员纳入15例白内障患者(28眼),术前3d-术后2周使用加替沙星滴眼液,分别于术前、术后2周、术后4周、术后12周采样,使用16s rRNA测序。

研究发现:白内障术后眼表菌群多样性显著下降。

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该研究提示,避免非必要的长时间围手术期使用抗微生物滴眼液。


2局部抗青光眼药物对眼表微生物的影响

来自美国加州大学旧金山分校的Chih-Chiun J. Chang(第一作者)、Bryan J. Winn(通讯作者)等研究人员为研究局部青光眼药物对眼表微生物的影响,纳入10名诊断为不对称/单侧青光眼的患者(单眼使用抗青光眼药物),7名志愿者为对照组,均接受结膜、睑缘拭子,16s rRNA测序。

研究发现:相较于健康对照组,青光眼组的眼表微生物多,且两者微生物构成不同;青光眼组G-菌增多,而健康对照组眼表微生物主要为G+菌,G+与DEQ-5评分呈负相关,同一人双眼微生物构成类似。

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3眼表微生物研究面临的挑战

与肠道相比,眼表微生物的样本量通常很少,故研究人员需要采取合理的取样流程以确保研究的准确性。通过对取样流程的合理探究,可以了解不同取样方法对研究结果的影响,从而为后续研究提供可靠的依据。因此,探究取样流程的合理性是眼表微生物研究中的一项重要任务。为明确眼表微生物结果与哪些步骤相关,瑞士-伯尔尼大学的Elio L. Herzog (第一作者兼通讯作者)等研究人员招募了6位志愿者进行了一项研究,研究采用了宏基因测序技术,对两种采样棉签(尼龙和棉质)、两种DNA提取试剂盒、两种微生物分析工具进行了比较。研究的目的在于探究不同的方法对眼表微生物成分的相对生成有何影响。

研究发现:眼表微生物组成与拭子类型无关,与DNA提取和分析相关。


总结与展望

梁凌毅教授总结了2022-2023年度关于眼表微生物的重要研究成果:
轻度干眼患者与正常人眼表微生物无差异;

重度干眼(oGVHD)患者眼表微生物失衡与疾病严重程度正相关;

白内障围手术期抗生素点眼减少术后眼表微生物多样性;

眼表微生物组成与拭子类型无关,与DNA提取和分析相关。

目前,眼表微生物研究面临着一些挑战,包括眼表微生物含量较少,取材方式、手法以及DNA提取和分析工具等因素对测序结果的影响较大,同时缺乏眼表微生物诱导疾病的直接证据和机制探索。为了解决上述问题,梁凌毅教授提出以下建议:

开发出新的检测手段和技术,以提高眼表微生物检测的准确性和灵敏度希望;

制定更为标准化和可靠的流程,以减少实验误差和不确定性;

深入探索眼表微生物调控眼表免疫及眼表疾病的机制,从而为眼表微生物相关疾病的诊断和治疗提供更为科学和有效的手段。

通过这些措施,有望为眼表微生物相关疾病的诊断和治疗提供更为科学和有效的手段。这将有助于推动眼表微生物研究的进展,并为保护眼健康做出重要贡献。


参考文献

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专家介绍

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梁凌毅教授

中山大学中山眼科中心

中山眼科中心副主任、防盲治盲办公室主任。教授、主任医师、博士生导师。亚洲干眼协会创始委员,中国医师协会眼科分会眼表学组副组长,广东省医师协会眼科分会秘书。在NEJM、BMJ、Ophthalmology、Allergy、JAMA Ophthalmology、AJO、IOVS、Ocular Surface等发表第一/通讯作者论文数十篇。参与执笔国际共识4项,执笔国内共识2项。曾获全国大学生临床技能竞赛四连冠优秀教官突出贡献奖、作为主要完成人获得广东省和全国教学成果奖二等奖等教学荣誉。


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条评论

  • Linda Gareth
    2015年3月6日, 下午2:51

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