文献分享丨Blood肠道菌群与病毒性呼吸道感染

呼吸道病毒感染经常发生在异基因造血干细胞移植（allo-HCT）病人身上，在接受异体造血干细胞移植后的6个月内，20%至30%的患者会出现病毒性呼吸道感染，可能由甲型和乙型流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞体病毒、人类偏肺病毒、冠状病毒、腺病毒以及鼻病毒引起，并有可能发展到下呼吸道感染（LRTI）。健康个体中的这些病毒感染通常是短暂的并且局限于上呼吸道。

美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心于2018年在Blood期刊上发表“Impact of gut colonization with butyrate-producing microbiota on respiratory viral infection following allo-HCT”的研究论文。使用靶向代谢组学方法，分析异基因造血干细胞移植患者后180天内发生呼吸道病毒感染患者粪便样本中产丁酸盐细菌丰度与短链脂肪酸的浓度，发现粪便中丁酸盐浓度与产丁酸盐细菌的丰度相关，粪便微生物群中产丁酸盐细菌较高比例与下呼吸道病毒感染的抵抗力增加相关。原文链接：https://doi.org/10.1182/blood-2018-01-828996。

研究背景

肠道微生物群有助于抵抗肺部的病毒和细菌病原体。肠道菌群组成和微生物代谢产物的相关变化是否会导致上呼吸道病毒感染后发生LRTI的风险，在异基因造血干细胞移植中仍未探索。

研究对象

360名在纪念斯隆-凯特琳癌症中心接受同种异体造血干细胞移植的成年患者，对其中6个月内确诊呼吸道病毒感染患者的147份粪便样本进行分析。病例组由出现病毒性LRTI的患者组成，对照组由出现呼吸道病毒感染但没有LRTI证据的患者组成（即仅限上呼吸道感染）。

检测方法

微生物群测序和丁酸盐生产者丰度的评估。从每个粪便样品中提取并纯化DNA，并使用改良的通用细菌引物对16S核糖体RNA （rRNA）基因的V4至V5区域进行PCR扩增。使用MiSeq Illumina平台对纯化的PCR产物进行测序，合并并解复用16S （V4-V5）成对末端读数。

使用靶向代谢组学方法测定粪便样本中3种短链脂肪酸的浓度，包括乙酸、丙酸和丁酸。样本经提取后衍生，然后经正己烷萃取，通过气相色谱-质谱（Agilent 7890A GC系统，Agilent 5975C MS检测器）在化学电离模式下检测。使用Mass Hunter气相色谱-质谱定量分析软件。

结果

产丁酸盐细菌丰度较高的患者发生病毒性LRTI的可能性较低。在180天时，产丁酸盐细菌缺乏或较少的组中，病毒LRTI的估计发生率分别为17.3%和16.1%，而产丁酸盐细菌丰富的组中为3.2%。此外，产生丁酸盐细菌丰度最高的患者与病毒性LRTI风险降低5倍独立相关。

丁酸盐粪便浓度与产丁酸盐细菌的丰度相关。丁酸盐生产者的丰度也与其他代谢物的产量相关，包括乙酸盐、丙酸盐和去氨基酪氨酸。

讨论

研究发现干细胞移植时携带大量产丁酸盐细菌的患者在同种异体造血干细胞移植后6个月内不太可能出现病毒性LRTI。植入时肠道内丁酸盐产生菌的高丰度是同种异体造血干细胞移植受体抵抗病毒性LRTI的独立预测因子。在异基因干细胞移植期间保护丁酸产生室的干预措施，如减少暴露于靶向专性厌氧菌的抗生素，如一些β-内酰胺抗生素和甲硝唑，可能会改善结果。此外，研究强调了开发下一代预益生菌或益生菌的新机会，这些益生菌可以增强丁酸盐相关物种的丰度，作为移植住院期间或病毒性呼吸道感染后的辅助治疗。

延伸阅读

关于短链脂肪酸：是一组由六个或以下的碳原子组成的饱和易挥发脂肪酸。和长链脂肪酸不同，短链脂肪酸（Short-chain fatty acids, SCFAs）是由厌氧细菌或酵母菌进行糖酵解产生的。除了参与能量代谢和维持肠道稳态，SCFA还广泛与宿主免疫疾病、糖尿病、肥胖等多种疾病相关，被认为是维持机体健康的关键物质。