肺癌患者支气管肺泡灌洗液中的微生物组-代谢组失衡

《Frontiers in Microbiology》：Microbiome-metabolome dysbiosis of bronchoalveolar lavage fluid of lung cancer patients

肺癌患者与良性病变患者支气管肺泡灌洗液（BALF）微生物组及代谢组学差异分析。研究发现肺癌组β多样性显著降低（p=0.005），优势菌群包括Streptococcus（20.27%）、Haemophilus influenzae（3.03%）和Veillonella parvula（4.03%），构建的7种菌群诊断模型AUC达0.931（95%CI:0.916-0.946）。代谢组学显示柠檬酸、N-乙酰neuraminic acid、Oxoglutaric acid和Neopterin显著上调，L-Tryptophan、Uridine、3-Hydroxybutyric acid显著下调。KEGG通路分析表明HIF-1信号通路、PI3K-Akt通路及TCA循环等代谢通路与肺癌发生发展显著相关。

　　本研究探讨了肺癌患者与良性肺部病变患者在下呼吸道微生物群和代谢物上的差异，旨在发现潜在的诊断生物标志物。肺癌是全球范围内发病率和死亡率均较高的恶性肿瘤之一，尤其在中国，其对公共健康构成了重大威胁。早期诊断和有效治疗是提高肺癌患者生存率的关键，而近年来微生物组学的发展为探索其与疾病的关系提供了新的视角。研究表明，微生物不仅在代谢性疾病和结直肠癌中发挥重要作用，也在局部免疫调节中扮演关键角色，尤其是在呼吸道微生态中，其与肺癌的发生和发展之间存在潜在联系。

研究采用16S rRNA测序和非靶向代谢组学分析方法，对95例患者的支气管肺泡灌洗液（BALF）样本进行深入研究。研究团队通过比较两组之间的微生物多样性和代谢物特征，发现肺癌患者的微生物多样性显著下降，尤其是β多样性。同时，某些特定微生物如链球菌（Streptococcus）、流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）和小韦荣球菌（Veillonella parvula）在肺癌患者中更为常见。基于这些微生物的诊断模型显示出较高的准确性，其曲线下面积（AUC）达到了0.931，表明该模型在区分肺癌和良性肺部病变方面具有显著潜力。

研究还发现，肺癌患者的BALF中某些代谢物的浓度发生了显著变化。例如，柠檬酸、N-乙酰神经氨酸、琥珀酸和神经鞘氨醇的浓度升高，而左旋色氨酸、尿苷和3-羟基丁酸的浓度则降低。这些代谢物的变化可能与肺癌的发生和进展密切相关。此外，KEGG通路分析进一步揭示了微生物的存在与肿瘤生成及进展之间的显著联系，表明微生物不仅影响局部微环境，还可能通过调控信号通路、表观遗传修饰和免疫反应等机制促进癌症的发展。

研究中使用的微生物和代谢物分析方法，包括α多样性分析、β多样性分析、LEfSe分析以及随机森林分类器，均显示了肺癌患者与良性肺部病变患者在微生物组成和代谢物分布上的显著差异。通过这些方法，研究团队不仅识别了潜在的微生物标志物，还构建了一个具有高诊断准确率的模型。该模型基于七种微生物的组合，显示出良好的区分能力。然而，研究也指出了一些局限性，如样本量相对较小，且无法完全避免口腔微生物污染，这可能影响结果的可靠性。

在代谢物方面，研究团队发现某些关键代谢物的浓度变化与肺癌的发展密切相关。例如，肺癌患者的BALF中，柠檬酸和琥珀酸的浓度显著升高，这可能反映了肿瘤细胞的高代谢活动。另一方面，左旋色氨酸、尿苷和3-羟基丁酸的浓度降低，这可能与这些代谢物在肿瘤细胞中的消耗有关。此外，研究还发现，某些微生物如假单胞菌（Pseudomonas tolaasii）和韦荣球菌（Veillonella parvula）与这些代谢物的变化存在显著相关性，提示这些微生物可能通过代谢物调控影响肿瘤的生长和转移。

尽管本研究在肺癌微生物组和代谢组的分析方面取得了重要进展，但仍存在一些挑战和限制。例如，样本量的不均衡可能影响模型的性能评估和统计分析的可靠性。此外，BALF的采集过程难以完全排除口腔微生物的污染，这可能干扰研究结果。因此，未来的研究需要进一步扩大样本规模，并采用更严格的方法来减少污染，以确保研究结果的准确性和代表性。

综上所述，本研究揭示了肺癌患者与良性肺部病变患者在下呼吸道微生物群和代谢物上的显著差异。这些差异不仅为肺癌的早期诊断提供了新的思路，也为理解微生物在肺癌发生和发展中的作用提供了重要依据。未来的研究可以进一步探索这些微生物和代谢物的具体作用机制，以及它们在临床实践中的应用潜力，从而为肺癌的预防和治疗提供新的靶点和策略。