新冠后肠道微生物群变化的两年追踪：从肠道肠型角度洞察疾病转归

本文聚焦新冠（COVID-19）患者肠道微生物群变化，通过对 87 例患者长达 2 年随访，结合 48 例对照，分析肠道肠型动态变化。发现两种肠型，与疾病严重程度和恢复相关，B/S 指数可作预后指标，为新冠康复研究提供新视角。

　　### 研究背景
新冠（COVID-19）全球大流行，累计感染超 5 亿人，死亡超 600 万。新冠康复后，许多患者出现长期并发症或持续症状，即新冠后急性综合征（PACS），但致病因素和机制尚不明确。

人体消化道存在大量微生物，受年龄、饮食、环境等多种因素影响，同时也影响人体健康。研究表明，COVID-19 患者存在肠道微生物群失调，机会致病菌增多，有益菌减少，且这种失调在病毒清除和呼吸道症状缓解后仍持续，与 PACS 相关。此外，肠道微生物群组成与疾病严重程度及多种症状相关。

此前基于肠道微生物群多样性和结构的分析显示，微生物群可能需 1 年才能完全恢复，但恢复时间仍不明确。基于肠型的分析可更全面评估微生物群动态变化。本研究旨在探讨 SARS-CoV-2 感染后患者肠道微生物群的长期恢复情况，具体目标为：（1）研究出院后 2 年内肠道微生物群的纵向变化；（2）探索肠道微生物群与肺部后遗症的关系；（3）识别可预测残留肺部异常发展的潜在微生物生物标志物。

材料和方法

1. 研究设计与参与者：本研究对 2020 年 2 月 1 日至 3 月 15 日从浙江大学医学院附属第一医院出院的 COVID-19 患者进行前瞻性纵向随访，随访时间为出院后 6 个月、1 年和 2 年。随访内容包括 6 分钟步行试验（6MWT）、肺功能测试（PFTs）、高分辨率胸部 CT 扫描，并在每次随访时采集粪便样本。同时设置 48 例未感染个体作为对照组，两组在年龄、性别分布、体重指数（BMI）和合并疾病方面匹配。排除有炎症性肠病、胃肠道手术史以及研究前 1 个月内使用抗生素、益生菌或益生元的个体。根据中国 COVID-19 肺炎诊疗临床指南（第 7 版）将患者分为轻度、普通、重度和危重症四级，为简化分析，将轻度和普通病例合并为 “轻度组”，重度和危重症病例合并为 “重度组”。
2. DNA 提取与 16S rDNA 测序：为确保安全，所有实验在生物安全 2 级实验室进行。粪便样本经 56°C 加热 30 分钟灭活病毒，采用 PowerSoil Pro Kit 提取微生物 DNA，使用引物 338F 和 806R 扩增细菌 16S rRNA 基因（V3 - V4 区域），经电泳分离、纯化、定量后，用 Illumina MiSeq PE300 仪器进行双端测序（2×300）。原始序列数据已存入中国国家生物信息中心的基因组序列档案库（GSA: CRA019806）。
3. 肺功能测试（PFTs）：使用 SensorMedic Vmax System 测量用力肺活量（FVC）、第 1 秒用力呼气容积（FEV₁）、呼气峰值流速（PEF）等多项参数，并以预测正常值的百分比表示。急性期住院患者因身体虚弱和交叉感染风险未进行此项测试。
4. 6 分钟步行距离测试（6MWT）：出院后 6 个月、1 年和 2 年进行 6MWT，记录 6 分钟步行距离和测试前后的生命体征。
5. 影像学检查：出院后 6 个月、1 年和 2 年进行高分辨率 CT（HRCT）检查，评估残留影像学异常。由两名经验丰富的放射科医生独立阅片，将每个肺分为三个区域，按规则评分，计算总得分评估肺部受累情况。
6. 统计分析：使用成对 Kruskal - Wallis 检验比较 6 个月、1 年和 2 年随访的连续变量，若有显著差异，用 Nemenyi 检验进一步两两多重比较。使用 Kruskal - Wallis H 检验和 Tukey - Kramer 事后检验确定分类群间的组间差异，并进行错误发现率校正。用 R 语言的 clusterSim 包基于属水平数据分析肠型，用 Spearman 秩相关系数评估细菌属与 PFTs 和 6MWT 结果的相关性。序列数据在 Majorbio Cloud Platform 分析。

研究结果

1. 急性和恢复期患者中鉴定出两种肠道肠型：基于细菌属水平相对丰度，用 JSD 距离度量对 287 个样本聚类，确定最佳聚类数为 2，即 Enterotype - S（以 Streptococcus 为主）和 Enterotype - B（以 Blautia 和 Bifidobacterium 为主）。对照组中 85.4% 为 Enterotype - B，COVID-19 患者中 Enterotype - S 比例显著高于对照组。Enterotype - B 的微生物多样性和丰富度更高，其在门水平上 Actinobacteriota 和 Bacteroidota 水平较高，Firmicutes、Proteobacteria 和 Fusobacteria 水平较低；在属水平上富含多种有益菌，而 Enterotype - S 富含潜在致病菌。
2. 肠型从急性期到恢复期的纵向变化：Enterotype - S 在急性期更为常见，与炎症相关。出院 6 个月、1 年和 2 年时，患者肠型分布与未感染对照组相似，表明恢复期肠道微生物群基本恢复正常。
3. 急性期肠型影响急性期疾病严重程度：急性期 Enterotype - B 患者年龄更小，鼻咽病毒 RNA 脱落持续时间更短，严重病例比例更低，而两组在性别、体重等方面无显著差异。
4. 急性期肠型影响疾病恢复：出院 6 个月时，Enterotype - B 患者肺部 CT 残留异常比例显著低于 Enterotype - S 患者；1 年时，Enterotype - B 患者的 PEF 和 MEF25% 更高，收缩压更低；2 年时，两组无显著差异。
5. B/S 值与 COVID-19 严重程度和恢复相关：计算 B/S 指数（Blautia 和 Bifidobacterium 与 Streptococcus 相对丰度之比），发现急性期轻症患者 B/S 值更高，其与病毒脱落持续时间呈负相关，与 6 个月时肺部 CT 残留异常呈负相关，与 1 年时肺功能指标呈正相关，与 1 年时步行后心率呈负相关。

讨论

本研究首次从肠型角度研究 COVID-19 对肠道微生物群的影响，发现感染后 6 个月肠道微生物群肠型基本恢复正常。健康的肠道微生物群（Enterotype - B）有助于减轻 COVID-19 症状和加速康复，其富含多种有益菌，可增强免疫反应。本研究还证实了肠道肠型与 COVID-19 患者肺功能恢复和影像学异常的关联，B/S 指数可作为疾病预后的简单预测指标。

然而，本研究存在局限性。样本量较小且为单中心设计，可能影响结果的普遍性；未测量炎症因子，无法深入探究肠道微生物群变化与炎症状态及疾病进展的关系；未充分探索口腔 - 胃微生物轴；虽发现 Enterotype B 与更快恢复相关，但因果关系需进一步验证。

结论

研究鉴定出 COVID-19 患者的两种肠道肠型，Streptococcus 为主的肠型与急性期炎症相关，影响疾病严重程度和心肺恢复。未来应探索针对性干预措施，如益生菌或微生物群调节疗法，以减轻炎症，改善 COVID-19 患者的临床结局。