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为探究流感致病性与呼吸道微生物群的关系，南京农业大学研究人员以比格犬为模型开展 “鼻腔微生物群调节犬宿主抗流感免疫的作用” 研究。结果显示鼻腔微生物群失调影响抗病毒反应等，乳酸杆菌或可防御病毒。该研究强调了鼻腔微生物群稳态对呼吸健康的重要性。
在呼吸健康的研究领域中，呼吸道感染（RTIs）一直是全球健康面临的重大挑战。众多研究表明，呼吸道中的细菌群落或微生物群与 RTIs 的易感性及严重程度密切相关，它们之间的联系可通过微生物间相互作用、病原体排斥或宿主 - 微生物的复杂相互作用来解释。然而，大多数关于共生细菌保护机制的研究都基于小鼠模型，在其他动物身上的相关信息较少。对于流感病毒而言，虽然大量研究证实了其致病性与呼吸道微生物群之间存在紧密联系，但这种联系的机制基础却尚不明确。而且以往多数研究是在小鼠模型上进行的，这些研究结果能否外推到其他动物身上也有待考证。鉴于甲型流感病毒日益被认为是犬类重要的呼吸道病原体，开展针对犬类的研究显得尤为必要。
为了深入探究这一问题，南京农业大学动物健康与食品安全国际联合研究实验室的研究人员开展了相关研究。他们建立了比格犬鼻腔微生物群失调模型，研究微生物群与流感易感性之间的关系。该研究成果发表在《Microbiome》杂志上，为理解鼻腔微生物群在抗流感免疫中的作用提供了重要依据。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下几种关键技术：首先是 16S rRNA 基因测序技术，用于分析鼻腔和肺微生物群的组成；其次是转录组分析技术，包括 RNA 测序（RNA-seq），以此探究基因表达谱的变化；此外，还采用了组织学检查、免疫荧光分析、蛋白质免疫印迹（Western blot）分析、定量聚合酶链反应（qPCR）等技术，从不同层面检测相关指标的变化。实验样本来自 3 个月大的比格犬，这些犬被随机分组进行不同处理 。
研究结果如下：
- 鼻腔微生物群失调加剧流感诱导的呼吸道疾病：研究人员通过局部应用莫匹罗星和新霉素软膏，构建了比格犬鼻腔微生物群失调模型。结果发现，抗生素处理显著降低了鼻腔微生物的绝对丰度和 α- 多样性，改变了微生物群落结构，增加了变形菌门的相对丰度。预测功能分析显示，鼻腔微生物群的紊乱可能会损害宿主抵抗流感感染的能力。感染实验表明，鼻腔微生物群失调的比格犬（Abx 组）在感染 H3N2 病毒后，临床症状更严重，病毒滴度更高，病理变化更明显，这表明鼻腔微生物群失调增强了犬对流感感染的易感性并加剧了病理生理变化。
- 流感感染期间鼻腔微生物群的群落动态和功能变化：研究人员对不同组比格犬鼻腔微生物群进行分析，发现 Abx 组的 Chao1 和 Richness 多样性指数始终低于野生型（WT）组，且样本群落结构与其他两组差异明显。在属水平上，Abx 组中乳酸杆菌属的比例减少，莫拉克斯菌属的比例增加，且这些微生物群落的变化与鼻腔和肺组织中的病毒滴度显著相关。功能分析显示，不同组之间在病毒感染、细胞连接、自噬等相关功能途径上存在差异，且这些差异与乳酸杆菌属和莫拉克斯菌属的丰度变化有关，这表明鼻腔微生物群中乳酸杆菌属和莫拉克斯菌属的丰度可能与流感感染的易感性相关。
- 鼻腔微生物群失调削弱鼻腔内的抗病毒反应：对鼻腔组织进行转录组分析发现，与 WT 组相比，Abx 组中有多个基因的表达发生变化，包括炎症相关基因和先天免疫相关基因。KEGG 富集分析和基因集富集分析（GSEA）表明，差异表达基因（DEGs）主要富集在病毒感染、免疫反应等相关模块中。在抗病毒相关基因中，参与调节 IFN 产生和 IFN 介导的抗病毒蛋白的基因在 Abx 组中表达水平显著降低，同时 Abx 组中黏蛋白相关基因的表达增加，这可能会加重流感感染，且 Abx 组中紧密连接蛋白 ZO-1 的表达在感染部位低于 WT 组，这表明鼻腔微生物群的破坏可能在一定程度上削弱了宿主的抗病毒免疫反应。
- 鼻腔微生物群的破坏加剧流感感染后肺微生物群的失调：对肺样本进行 16S rRNA 基因扩增子测序分析发现，Abx 组与 WT 组和正常对照组（Nor 组）相比，肺微生物群的组成和多样性发生显著变化，包括厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度降低，莫拉克斯菌属等的相对丰度增加。功能分析表明，Abx 组和 WT 组在病毒感染、自噬、细胞连接等相关途径上存在显著差异，且肺微生物群中的乳酸杆菌属和韦荣氏球菌属与某些信号通路呈正相关，与病毒感染相关途径呈负相关，而分枝杆菌属等则相反，这表明鼻腔微生物群的破坏会加剧流感感染期间肺微生物群的失调，且肺微生物群落的变化与鼻腔微生物群的变化具有一致性。
- 肺微生物群的失调加剧流感感染期间的炎症反应和屏障损伤：对肺组织进行 mRNA 表达分析发现，Abx 组与 WT 组相比，有多个基因的表达发生变化，包括干扰素刺激基因（ISGs）和炎症相关基因。KEGG 和 GSEA 结果显示，Abx 组在病毒感染、免疫反应等相关模块中显著富集。相关性分析表明，肺组织中乳酸杆菌属的相对丰度与抗病毒和炎症相关基因的 mRNA 水平呈正相关，而莫拉克斯菌属则相反。Western blot 分析进一步证实，肺微生物群失调会削弱宿主的抗病毒反应，这表明肺微生物群的失调会加剧流感感染期间的炎症反应和屏障损伤。
- 犬源乳酸杆菌属在体外具有显著的抗病毒作用并激活 IFN 介导的途径：研究人员使用从健康比格犬分离的 10 株乳酸菌（LAB）进行体外抗病毒实验，发现植物乳杆菌 C123 等菌株在体外具有较强的抗病毒作用，能显著降低流感病毒感染后病毒核蛋白（NP）的表达水平。双荧光素酶报告基因实验表明，这些菌株能显著增强 IFN-β 启动子的激活，且不影响 NF-κB/p65 启动子的活性。进一步研究发现，植物乳杆菌 C123 可能通过激活 IFN 途径发挥抗病毒作用，但具体机制还需进一步研究。
- 植物乳杆菌 C123 能够干扰流感诱导的不完全自噬：流感病毒会诱导自噬但阻断自噬体 - 溶酶体融合，研究人员发现鼻腔微生物群可能在调节自噬中发挥重要作用。通过免疫荧光染色和 Western blot 分析发现，Abx 组中自噬相关蛋白的表达增加，且自噬体形成增多。体外共感染实验表明，植物乳杆菌 C123 与流感病毒共感染后，自噬相关蛋白 SQSTM1/p62 的积累显著减少，病毒 NP 和 M1 蛋白水平也降低，且细胞毒性实验证实植物乳杆菌 C123 对 A549 细胞无毒，这表明鼻腔微生物群可能通过激活自噬来逆转病毒诱导的自噬阻断，增强病毒清除，但具体机制还需进一步验证。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次在犬类模型中前瞻性地探索了鼻腔微生物群与流感感染之间的关系。研究发现鼻腔微生物群失调会显著影响宿主的抗病毒反应、炎症阈值和黏膜屏障完整性。其中，乳酸杆菌作为鼻腔微生物群的一部分，可能通过调节 IFN 和自噬途径来帮助宿主抵抗病毒感染。这一研究结果强调了鼻腔微生物群稳态在维持呼吸健康中的重要性。然而，该研究也存在一些局限性，例如微生物测序仅使用了 16S rRNA 扩增子测序，可能存在样本丰度和测序深度带来的偏差；肺样本的采集可能无法完全反映肺微生物群的异质性；体外实验环境无法完全模拟体内的复杂性等。尽管如此，该研究为理解共生细菌如何通过平衡先天免疫、维持黏膜屏障和调节宿主自噬来调节宿主抗病毒防御提供了新的视角，为未来相关领域的研究奠定了基础。
