Ventilator-associated pneumonia (VAP) is associated with high morbidity and health care costs, yet diagnosis remains a challenge. Analysis of airway microbiota by amplicon sequencing provides a possible solution, as pneumonia is characterised by a disruption of the microbiome. However, studies evaluating the diagnostic capabilities of microbiome analysis are limited, with a lack of alignment on possible biomarkers. Using bronchoalveolar lavage fluid (BALF) from ventilated adult patients suspected of VAP, we aimed to explore how key characteristics of the microbiome differ between patients with positive and negative BALF cultures and whether any differences could have a clinically relevant role. BALF from patients suspected of VAP was analysed using 16s rRNA sequencing in order to: (1) differentiate between patients with and without a positive culture; (2) determine if there was any association between microbiome diversity and local inflammatory response; and (3) correctly identify pathogens detected by conventional culture. Thirty-seven of 90 ICU patients with suspected VAP had positive cultures. Patients with a positive culture had significant microbiome dysbiosis with reduced alpha diversity. However, gross compositional variance was not strongly associated with culture positivity (AUROCC range 0.66–0.71). Patients with a positive culture had a significantly higher relative abundance of pathogenic bacteria compared to those without [0.45 (IQR 0.10–0.84), 0.02 (IQR 0.004–0.09), respectively], and an increased interleukin (IL)-1β was associated with reduced species evenness (rs = − 0.33, p < 0.01) and increased pathogenic bacteria presence (rs = 0.28, p = 0.013). Untargeted 16s rRNA pathogen detection was limited by false positives, while the use of pathogen-specific relative abundance thresholds showed better diagnostic accuracy (AUROCC range 0.89–0.998). Patients with positive BALF culture had increased dysbiosis and genus dominance. An increased caspase-1-dependent IL-1b expression was associated with a reduced species evenness and increased pathogenic bacterial presence, providing a possible causal link between microbiome dysbiosis and lung injury development in VAP. However, measures of diversity were an unreliable predictor of culture positivity and 16s sequencing used agnostically could not usefully identify pathogens; this could be overcome if pathogen-specific relative abundance thresholds are used.

中文翻译：

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疑似呼吸机相关性肺炎患者肺微生物群组成及多样性分析

呼吸机相关性肺炎 (VAP) 与高发病率和医疗保健成本相关，但诊断仍然是一个挑战。通过扩增子测序分析气道微生物群提供了一种可能的解决方案，因为肺炎的特征是微生物组的破坏。然而，评估微生物组分析诊断能力的研究是有限的，缺乏对可能的生物标志物的对齐。使用来自疑似 VAP 的成年通气患者的支气管肺泡灌洗液 (BALF)，我们旨在探讨微生物组的关键特征在 BALF 培养阳性和阴性患者之间有何不同，以及任何差异是否可能具有临床相关作用。使用 16s rRNA 测序分析疑似 VAP 患者的 BALF，以便：(1) 区分有和没有阳性培养的患者；(2) 确定微生物组多样性与局部炎症反应之间是否存在关联；(3) 正确识别常规培养检出的病原体。90 名疑似 VAP 的 ICU 患者中有 37 名培养阳性。培养阳性的患者存在显着的微生物群失调，α 多样性降低。然而，总成分差异与培养阳性无关（AUROCC 范围 0.66-0.71）。与没有[0.45 (IQR 0.10–0.84)、0.02 (IQR 0.004–0.09)] 的患者相比，具有阳性培养的患者的病原菌相对丰度显着更高，并且白细胞介素 (IL)-1β 的增加与物种均匀度降低（rs = - 0.33，p < 0。01) 和增加的致病菌存在 (rs = 0.28, p = 0.013)。非靶向 16s rRNA 病原体检测受到假阳性的限制，而使用病原体特异性相对丰度阈值显示出更好的诊断准确性（AUROCC 范围 0.89-0.998）。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。28, p = 0.013)。非靶向 16s rRNA 病原体检测受到假阳性的限制，而使用病原体特异性相对丰度阈值显示出更好的诊断准确性（AUROCC 范围 0.89-0.998）。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。28, p = 0.013)。非靶向 16s rRNA 病原体检测受到假阳性的限制，而使用病原体特异性相对丰度阈值显示出更好的诊断准确性（AUROCC 范围 0.89-0.998）。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。而使用病原体特异性相对丰度阈值显示出更好的诊断准确性（AUROCC 范围 0.89-0.998）。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。而使用病原体特异性相对丰度阈值显示出更好的诊断准确性（AUROCC 范围 0.89-0.998）。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。BALF 培养阳性的患者生态失调和属优势增加。依赖 caspase-1 的 IL-1b 表达增加与物种均匀度降低和病原菌存在增加有关，这为 VAP 中微生物群失调和肺损伤发展之间提供了可能的因果关系。然而，多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。多样性测量是培养阳性的不可靠预测指标，不可知论者使用的 16s 测序不能有效地识别病原体；如果使用特定于病原体的相对丰度阈值，则可以克服这一问题。