口咽部菌群變化:新冠肺炎病情的風向標

2021年05月19日09:24  來源:科技日報
 
原標題:口咽部菌群變化:新冠肺炎病情的風向標

  病毒與機體微生態之間的關系是相互的,二者都處於一個高度動態的變化過程,如何在繁雜的機體環境中分析新冠病毒感染與微生態的關聯,是當前急需攻克的核心關鍵技術之一。

  由黑龍江省口腔微生態技術創新中心主任馬晟利教授及哈爾濱工業大學生命學院黃志偉教授等人聯合完成的一項研究顯示:新冠病毒感染改變了口咽部微生物群的組成,造成了局部微生物群的失調,致使口腔病原體易位入肺,最終導致肺部合並感染。這一題為“宏基因組學分析揭示新冠肺炎患者口咽微生物群改變”的研究結果,5月13日在線發表於《自然》雜志子刊《信號轉導和靶向治療》。

  許多研究証實:此次新冠肺炎疫情中,經過口鼻咽腔進入人體是新冠病毒最主要的入侵方式﹔而口咽部作為呼吸道及消化道的入口,是人體健康的第一道防線。病毒與機體微生態之間的關系是相互的,二者都處於一個高度動態的變化過程,如何在繁雜的機體環境中分析新冠病毒感染與微生態的關聯,是當前急需攻克的核心關鍵技術之一。

  在黑龍江省科技廳應用技術研發項目支持下,馬晟利團隊迅速開展了微生態領域多個層面的閉環式科研戰疫攻關,包括前往定點醫院收集新冠患者咽拭子樣本,通過口咽部微生態宏基因組檢測,尋找新冠病毒感染與微生態之間的內在聯系,確定新冠病毒感染的相關因素﹔獲取新冠病毒感染者相關的特征性菌群、基因和代謝物,構建新冠病毒感染的風險評估體系,用於指導新冠病毒的風險防控﹔根據研究結果及微生態學原理,搭建口咽部的微液滴微流控快速檢測平台,實現正常人群中快速篩查新冠病毒感染者,將醫院檢測“端口前移”﹔優化現有核酸檢測實驗流程,提升檢測能力,將新常態下醫院的核酸檢測與風險防控閉環式系統建設落到實處。

  馬晟利團隊通過宏基因組測序,獲得了新冠病人口咽部特征性菌群如條件致病菌韋榮氏球菌屬和巨球型菌,以及假丙酸杆菌、羅斯氏菌屬等。其中韋榮氏球菌屬被確定為新冠肺炎組中最突出的生物標志物。特別是小韋榮球菌,在新冠肺炎患者的口咽中高度富集,這表明口腔是病原體的天然儲存庫,可在新冠肺炎病人的肺中誘發合並感染。研究團隊發現,新冠肺炎患者的口咽微生物多樣性下降,表明新冠病毒感染誘發了口咽部微生態失調,最終釀成肺部合並感染,提示新冠肺炎病人口咽微生物組的變化可作為肺微生物組失調或潛在病原體在肺內侵襲的非侵入性生物標志物。

  研究團隊還發現,某些菌群如克雷伯菌屬、不動杆菌屬和沙雷氏菌屬的比例與患者新冠病毒感染嚴重程度及全身炎症標志物呈正相關,提示這些口咽微生物群的改變可能通過干擾炎症反應而影響新冠肺炎患者病情。由於新冠肺炎感染中細菌合並感染與死亡率和疾病嚴重程度呈正相關,因此這些口咽部細菌今后有望被用作新冠肺炎嚴重程度的可靠預測指標和干預目標。

  此外,馬晟利團隊還觀察到新冠肺炎患者的口咽微生物組在氨基酸代謝以及異源生物降解和代謝方面呈現顯著的富集,代謝物失衡可能帶來免疫微環境的改變,加重新冠肺炎患者的病情。同時,新冠肺炎病人口咽部微生物組的抗生素耐藥基因顯著增大。

  馬晟利團隊依據人體微生態變化,積極開展了醫工交叉合作,研發了“新型冠狀病毒快速檢測平台”,應用該平台既可縮短篩查時間又能降低篩查成本。他們開發的“一種基於微通道阻塞的核酸現場快速檢驗裝置”獲得了國家實用新型專利。課題組目前正致力於該專利的成果轉化,以期盡早完成疫情檢測的端口前移及社區篩查。

  專家評價指出,口鼻咽腔的微生物屏障是病毒和細菌入侵人體的第一道屏障。馬晟利團隊首次深入探索了新冠肺炎患者的口咽部菌群變化,鎖定了新冠病毒入侵的外部條件。課題組多項研究數據表明,口腔微生態平衡的自我維護與建立,可能有助於降低疾病的嚴重程度,這為新冠病毒感染的防控提供了預防措施和指導意見。(通訊員 衣曉峰 李 慧 科技日報記者 李麗雲)

(責編:袁菡苓、羅昱)