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選択的消化管除染を受けた集中治療患者と健常者の腸内細菌叢とレジストームプロファイリングの比較
Comparative gut microbiota and resistome profiling of intensive care patients receiving selective digestive tract decontamination and healthy subjects.
PMID: 28803549 PMCID: PMC5554972. DOI: 10.1186/s40168-017-0309-z.
抄録
背景:
腸内微生物叢は、集中治療室（ICU）に入院中の重症患者に生命を脅かす感染症を引き起こす可能性のある日和見病原体の貯蔵庫である。日和見病原体の腸内定着を抑制するために、「消化管の選択的除染」（SDD）と呼ばれる予防的抗生物質レジメンが使用されている国もあり、ICU患者の臨床転帰が改善されている。しかし、ICU入院とSDDが腸内細菌叢に与える影響については、まだほとんど知られていない。本研究では、SDD期間中のICU患者と健常者の腸内細菌叢の構成と抗菌薬耐性遺伝子（レジストーム）の特徴を明らかにした。
BACKGROUND: The gut microbiota is a reservoir of opportunistic pathogens that can cause life-threatening infections in critically ill patients during their stay in an intensive care unit (ICU). To suppress gut colonization with opportunistic pathogens, a prophylactic antibiotic regimen, termed "selective decontamination of the digestive tract" (SDD), is used in some countries where it improves clinical outcome in ICU patients. Yet, the impact of ICU hospitalization and SDD on the gut microbiota remains largely unknown. Here, we characterize the composition of the gut microbiota and its antimicrobial resistance genes ("the resistome") of ICU patients during SDD and of healthy subjects.
結果:
ICUに急性入院した10名の患者から、ICU滞在中に30検体の糞便を採取した。さらに、これらの患者のうち5人からは、中等症病棟に移され、SDDが中止された後に糞便が採取された。健康な被験者 10 名の糞便は、1 年間隔で 2 回収集した。16S rRNA 遺伝子系統プロファイリングおよびナノリットルスケール定量 PCR を用いて、腸内細菌叢およびレジストーム組成を決定した。ICU患者のマイクロバイオータは健常者のマイクロバイオータとは異なり、微生物の多様性が低く、大腸菌やClostridiumクラスターIVおよびXIVaの嫌気性グラム陽性酪酸産生菌のレベルが低下し、Bacteroidetesおよび腸球菌の豊富さが増加していることが特徴であった。アミノグリコシド、マクロライド、消毒薬、テトラサイクリンに対する耐性を示す4つの耐性遺伝子（aac(6')-Ii、ermC、qacA、tetQ）は、それぞれ健常者よりもICU患者の方が有意に多く、クロラムフェニコール耐性遺伝子（catA）とテトラサイクリン耐性遺伝子（tetW）は健常者の方が多く見られた。
RESULTS: From ten patients that were acutely admitted to the ICU, 30 fecal samples were collected during ICU stay. Additionally, feces were collected from five of these patients after transfer to a medium-care ward and cessation of SDD. Feces from ten healthy subjects were collected twice, with a 1-year interval. Gut microbiota and resistome composition were determined using 16S rRNA gene phylogenetic profiling and nanolitre-scale quantitative PCRs. The microbiota of the ICU patients differed from the microbiota of healthy subjects and was characterized by lower microbial diversity, decreased levels of Escherichia coli and of anaerobic Gram-positive, butyrate-producing bacteria of the Clostridium clusters IV and XIVa, and an increased abundance of Bacteroidetes and enterococci. Four resistance genes (aac(6')-Ii, ermC, qacA, tetQ), providing resistance to aminoglycosides, macrolides, disinfectants, and tetracyclines, respectively, were significantly more abundant among ICU patients than in healthy subjects, while a chloramphenicol resistance gene (catA) and a tetracycline resistance gene (tetW) were more abundant in healthy subjects.
結論:
SDD治療を受けたICU患者の腸内細菌叢は健常者の腸内細菌叢と強く乖離していた。レジストームへの悪影響は4つの耐性遺伝子の選択に限られていた。SDDの影響を患者コホート内の交絡変数から切り離すことはできなかったが、我々のデータは、抗生物質耐性遺伝子の選択に及ぼすICU入院とSDDの関連リスクは限定的であることを示唆している。しかし、抗生物質耐性菌による腸内の再コロニー化は、ICU退院時およびSDDの中止時に起こる可能性があることを示す証拠を発見した。
CONCLUSIONS: The gut microbiota of SDD-treated ICU patients deviated strongly from the gut microbiota of healthy subjects. The negative effects on the resistome were limited to selection for four resistance genes. While it was not possible to disentangle the effects of SDD from confounding variables in the patient cohort, our data suggest that the risks associated with ICU hospitalization and SDD on selection for antibiotic resistance are limited. However, we found evidence indicating that recolonization of the gut by antibiotic-resistant bacteria may occur upon ICU discharge and cessation of SDD.