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为探究军团菌病中肠道菌群变化,研究人员用豚鼠模型研究,发现 Lp 感染致肠道菌群失衡和移位,意义重大。
在微生物的神秘世界里,有一种名为嗜肺军团菌(Legionella pneumophila,Lp)的病原体,它如同隐藏在暗处的 “杀手”,悄然威胁着人类健康。军团菌病在全球范围内的发病率呈上升趋势,在欧洲联盟 / 欧洲经济区(EU/EEA),2019 年每 10 万人中就有 2.2 例发病。在中国,它是重症社区获得性肺炎(CAP)的第四大病因,住进重症监护室(ICU)的患者死亡率约为 33%。这种疾病不仅会引发严重肺炎,还可能导致肝功能障碍、腹泻等肺外症状,即便使用抗生素治疗,部分患者预后依然不佳。
更让人困惑的是,军团菌病患者常出现超级感染,但感染源却一直未明。此前研究发现,患者痰液样本中有其他优势细菌,提示存在共感染情况。于是,研究人员大胆假设,是不是肠道相关细菌移位到了其他器官,同时肠道微生物组发生了失衡呢?为了解开这些谜团,中国医科大学等机构的研究人员踏上了探索之旅,相关研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。
研究人员为了深入探究这一现象,采用了多种先进技术方法。他们先构建了豚鼠感染 Lp 的模型,将豚鼠分为对照组和感染组,通过向感染组豚鼠气管注射 Lp 血清型 1 菌液来模拟感染过程。然后,运用非培养方法,对豚鼠多个器官的细菌 16S rDNA 序列进行分析,该技术可以突破传统细菌培养方法的局限,检测出多种肠道细菌。此外,还利用细菌探针荧光原位杂交(BP-FISH)技术和对小肠进行超微结构观察,进一步验证实验结果。
研究结果令人瞩目:
- 豚鼠体重和体温变化:对照组豚鼠体重持续增加,而 Lp 感染组豚鼠体重在感染后 24 小时内增加,48 小时后显著下降,72 小时进一步下降;对照组体温波动较小,感染组在感染 6 小时后体温开始上升,48 小时达到峰值,72 小时明显下降。
- 细菌 16S rDNA 提取情况:对照组豚鼠仅在小肠内容物中能提取到细菌 16S rDNA,而 Lp 感染组在肺、血、肝和小肠内容物中都能提取到。
- 细菌组成变化:在感染后 24 - 48 小时,Lp 感染组部分豚鼠肺、血和肝组织中,Anoxybacillus kestanbolensis、Geobacillus vulcani 等细菌占主导,72 小时后 Lp 成为肺部优势菌。在小肠中,对照组以拟杆菌门(Bacteroidota)和厚壁菌门(Bacillota)为主,感染组在 72 小时时假单胞菌门(Pseudomonadota)成为优势菌,大肠杆菌(Escherichia coli )成为优势菌种。
- BP-FISH 检测结果:BP-FISH 检测显示,感染组豚鼠在 24 - 48 小时,肺和肝中 A. kestanbolensis 的细菌 DNA 占比最高,表明肠道细菌可能移位到了这些组织;对照组在各时间点检测均为阴性。
- 小肠黏膜超微结构观察:电子显微镜下,对照组豚鼠小肠结构正常,而 Lp 感染组在感染 18 小时时,能清晰看到细菌从肠腔进入黏膜下层的过程。
综合研究结论和讨论部分,此次研究首次揭示了 Lp 感染会导致豚鼠肠道菌群失衡,且肠道相关厌氧细菌的 DNA 可能移位到肺和肝等器官。这一发现为理解军团菌病的发病机制打开了新的窗口,此前关于军团菌病的研究大多聚焦于 Lp 对肺部的直接损伤,而忽视了肠道细菌移位的影响。
肠道菌群移位可能会进一步加重肺部损伤,甚至引发全身炎症反应综合征和多器官功能障碍综合征(MODS)。不过,移位细菌对机体的具体影响以及它们在疾病进展中的 “触发效应” 还需要进一步研究。而且,研究中仅检测到细菌的基因组 DNA,并非完整、有活力的移位细胞,这也为后续研究指明了方向。
在治疗方面,由于移位的厌氧细菌对常规抗生素不敏感,研究人员推测,在治疗重症军团菌病患者时,应关注超级感染情况,优化治疗策略,或许能改善患者的预后。总的来说,这项研究为军团菌病的防治提供了重要的理论依据,为未来的研究和临床治疗开辟了新的道路。