【摘要】：人體微生物組與機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)控密切相關(guān),與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),嬰幼兒期腸道微生物的早期定植促進(jìn)了免疫系統(tǒng)的發(fā)育和免疫記憶的形成,早期微生物組穩(wěn)態(tài)失調(diào)與成年后炎癥性腸病、過敏和哮喘的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增高密切相關(guān)�，F(xiàn)有研究認(rèn)為微生物組的發(fā)育及與免疫系統(tǒng)相互作用存在關(guān)鍵的窗口期,對(duì)這一時(shí)期的干擾將會(huì)導(dǎo)致免疫細(xì)胞發(fā)育和功能不可逆的缺陷,因此,對(duì)微生物組發(fā)育特征的研究有助于闡明微生物組穩(wěn)態(tài)建立的關(guān)鍵時(shí)期,進(jìn)而有助于揭示免疫調(diào)控關(guān)聯(lián)的功能微生物組以及相關(guān)疾病診療提供新的有效干預(yù)靶點(diǎn)。呼吸道是人體與外界相通的器官,呼吸道中也存在共生微生物組,氣道微生物組穩(wěn)態(tài)與呼吸系統(tǒng)免疫防御功能密切關(guān)聯(lián);已有研究認(rèn)為作為體內(nèi)的粘膜覆蓋系統(tǒng),腸道微生物組可能對(duì)肺部微生物組的功能穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生影響,即“腸-肺軸”的存在,這為從微生物組角度發(fā)現(xiàn)呼吸道疾病的干預(yù)策略提供新的視角。但目前對(duì)于呼吸道微生物組的研究仍十分有限,其在生理發(fā)育過程是否受腸道微生物組調(diào)節(jié),其在抗病毒感染免疫防御中的作用及機(jī)制等尚不完全清楚。因此,本研究擬通過分析小鼠肺部發(fā)育微生物組特征,揭示與其發(fā)育過程調(diào)控軸機(jī)制,通過早期抗生素干預(yù)方式干擾微生物組穩(wěn)態(tài),以期發(fā)現(xiàn)抗病毒免疫功能關(guān)聯(lián)的微生物組及其作用機(jī)制。本研究基于16S rRNA測(cè)序分析了小鼠出生后一天(Day 1,D01)、D03、D05、D07、D14、D21、D28和D56肺部微生物組組成和動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)在小鼠出生后一天肺部微生物組組成與D03-D56的α多樣性無差異,而腸道微生物組則在出生后D07到D21的菌量和α多樣性顯著升高(P0.01),提示D01和D07-D21分別為肺部和腸道共生微生物組發(fā)育重要時(shí)期。肺與腸道微生物組發(fā)育時(shí)間序列關(guān)聯(lián)分析表明,在發(fā)育早期(D01-D14)肺部與腸道特定菌屬OTU豐度的增加顯著相關(guān),以嗜血桿菌屬(r=0.38,p0.001)等為主。通過定向抗生素干預(yù),降低腸道微生物,肺部嗜血桿菌屬的豐度隨之顯著下降。利用質(zhì)譜分析肺部和腸道代謝組,發(fā)現(xiàn)腸道中纈氨酸通路代謝物與肺部嗜血桿菌屬等OTU的降低顯著相關(guān)(p0.05),提示腸道微生物對(duì)肺部微生物的影響可能是通過腸道代謝物調(diào)控實(shí)現(xiàn)的。對(duì)1周齡、2周齡和3周齡小鼠腸道通透性檢測(cè)發(fā)現(xiàn),小鼠發(fā)育早期階段(1-2周)腸道通透性顯著高于3周齡小鼠(p0.05),進(jìn)一步提示腸道微生物對(duì)肺部微生物的影響也可能是通過腸道通透性改變實(shí)現(xiàn)的。為了進(jìn)一步揭示抗生素暴露對(duì)小鼠微生物組穩(wěn)態(tài)的干擾及對(duì)抗病毒免疫的影響和機(jī)制,我們建立了早期微生物組穩(wěn)態(tài)干預(yù)模型。通過在孕期末和生后7天連續(xù)給予母鼠抗生素,干擾仔鼠腸道和肺部的微生物的定植,對(duì)生后D07、D14、D21、D28和D56小鼠肺和腸道微生物組組成特點(diǎn)進(jìn)行分析,結(jié)果表明早期抗生素暴露小鼠在生后D21、D28、D56的微生物組組成與對(duì)照組多樣性存在顯著差異(p0.01),這與已有成年鼠抗生素暴露后定植菌群受到的擾動(dòng)較小且恢復(fù)較快的結(jié)果不同,提示早期共生菌的定植發(fā)育對(duì)小鼠微生物組穩(wěn)態(tài)的建立至關(guān)重要。對(duì)早期抗生素暴露的小鼠,在其成年后使用流感病毒攻擊肺部,與對(duì)照組比較,抗生素暴露組體重和生存率顯著降低(p0.05),肺部炎癥水平和病理損傷更重。采用共飼養(yǎng)(co-housing)方式,使抗生素暴露組的腸道菌群組成回復(fù),但暴露組成年鼠在流感病毒攻擊后,肺部炎癥和病理損傷仍較重。進(jìn)一步我們從免疫細(xì)胞功能和代謝產(chǎn)物調(diào)控兩個(gè)角度探索其可能的機(jī)制�？股卦缙诒┞督M成年小鼠的骨髓造血干細(xì)胞、多能祖細(xì)胞比例都顯著升高(p0.05),骨髓髓系前體細(xì)胞比例顯著降低(p0.01);分離骨髓和脾臟免疫細(xì)胞,用細(xì)菌脂多糖和polyI:C刺激后,骨髓免疫細(xì)胞功能被抑制,而脾臟免疫細(xì)胞功能過度活化,這可能是病毒感染后過度炎癥損傷的機(jī)制之一。利用質(zhì)譜分析腸道代謝組,發(fā)現(xiàn)抗生素早期暴露小鼠成年后腸道纈氨酸代謝通路顯著活化(p=0.0011),是否特定氨基酸的活化與免疫細(xì)胞功能異常有關(guān)還需進(jìn)一步研究。本研究通過分析小鼠肺部發(fā)育微生物組特征,提出肺部微生物組定植關(guān)鍵期,從種屬水平發(fā)現(xiàn)腸道微生物組嗜血桿菌屬的發(fā)育對(duì)肺部微生物組組成的影響,初步揭示纈氨酸等小分子代謝物可能是肺部微生物組發(fā)育調(diào)控因素,相關(guān)結(jié)果對(duì)豐富肺腸微生物組發(fā)育調(diào)控軸的理論認(rèn)識(shí)提供了數(shù)據(jù)參考。對(duì)微生物組發(fā)育早期的干預(yù),可通過調(diào)控免疫細(xì)胞功能和微生物組代謝影響小鼠成年后的抗病毒免疫,進(jìn)一步對(duì)調(diào)控機(jī)制的探索將為揭示微生物組穩(wěn)態(tài)對(duì)肺部抗感染免疫提供新的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R37
【圖文】：

圖１．人體腸道微生物分布示意圖［１５］逡逑物穩(wěn)態(tài)的失調(diào)與成年后炎性腸病、過敏和哮喘的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)密切明，微生物與免疫系統(tǒng)相互作用存在關(guān)鍵的窗口期，在這一時(shí)擾可能導(dǎo)致免疫細(xì)胞發(fā)育和功能的不可逆缺陷［３］。關(guān)于腸道定植存在一些爭議，早期的研究表明胎兒的腸道菌群可能來自羊水，羊水中并沒有微生物的存在，前述研究發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌可能來自體的嬰兒皮膚、口腔、鼻咽和胎便微生物組成無明顯差異，但很

、，及鏈球菌屬、嗜血桿菌屬等代表菌屬［８９＾】�？谘饰⑸锉缺茄饰⑸锞哂懈叩亩噱义蠘有�，主要以奈瑟菌屬、羅氏菌屬和一些厭氧菌如韋榮氏菌屬、普氏菌屬和纖毛菌逡逑屬為主［９１＠。隨著培養(yǎng)非依賴性檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)正常的肺組織中存在共生的逡逑微生物。因采樣方法、樣本來源和研究內(nèi)容的差異等，不同的研究對(duì)于肺部微生物逡逑組組成的報(bào)道不同，如肺泡灌洗液中細(xì)菌含量拷貝數(shù)從４．５１ｏｇ到８．２５１ｏｇ不等［９３］，逡逑肺組織中細(xì)菌含量為每１０００個(gè)宿主細(xì)胞中含有１０到１００個(gè)細(xì)菌［９４］。與腸道微生物逡逑組相比，嬰幼兒肺部微生物組更快的達(dá)到較高的多樣性［９５］。目前認(rèn)為，正常肺部微逡逑生物組組成相對(duì)穩(wěn)定，擁有較高的多樣性，在門水平上主要以擬桿菌門菌、厚壁菌逡逑門菌以及一定量的變形門菌、放線菌門菌組成，在屬水平主要是假單胞菌屬、鏈球逡逑菌屬、普氏菌屬、梭菌屬、韋禾球V魘�、嗜血杆V鰲⒛紊艉挖啾攘盞グ鸙魘粑麇義希郟梗叮擼梗梗蕁Ｏ啾冉掀淥課�，肺舱n⑸鎰樽槌捎肟誶晃⑸鎰槌勺釵詠�。关辶x嫌誚】底刺路尾課⑸鎰槌墑欠翊嬖詰乩矸植嫉牟鉅旎共惶魅罰醒芯慷岳醋藻義希父讎分薏煌鞘械慕】等朔尾課⑸鎰槌山蟹治觶揮蟹⑾置饗緣牡乩矸植季坼義俠嗲遺分奕朔尾恐饕奈⑸鎦秩悍擲嘣諉樂奕朔尾懇燦邢嗨頻慕峁義

本文編號(hào)：2720320