耶氏肺孢子菌：生命早期下呼吸道微生物组组装的关键生态驱动因素

为探究生命早期下呼吸道微生物组的定植情况，研究人员分析 53 例婴儿尸检肺组织样本。结果发现婴儿肺真菌和细菌群落个体差异大，2 - 4 个月微生物群落变化显著，耶氏肺孢子菌（Pneumocystis jirovecii）定植影响微生物群落。该研究为儿童呼吸道健康研究提供重要依据。

　　在生命的长河中，人体微生物组就像一个神秘的 “小宇宙”，对健康有着至关重要的影响。尤其是在生命早期，肠道微生物组已被逐渐认识到对人类短期和长期健康及疾病意义重大。然而，对于人类下呼吸道微生物组在生命早期的那些 “故事”，我们却知之甚少。

长久以来，肺部一直被认为是无菌的。在临床检查中，气道样本没有微生物生长，人们就以为肺部没有活的微生物。但随着科技的进步，像下一代测序方法（NGS）这些不依赖培养的技术出现后，人们发现健康人的肺部其实也有微生物群存在，只不过浓度较低（估计每克组织有103到105个细菌） ，主要由普雷沃氏菌属（Prevotella）、链球菌属（Streptococcus）等一些菌属组成。

不同的流行病学研究和实验动物模型都表明，儿童早期上呼吸道微生物组的异常发育，和日后多种疾病风险增加有关，比如呼吸道感染、喘息和哮喘等。共生微生物通过免疫成熟、黏膜屏障功能发育以及抵抗病原体定植等，对人体健康发挥着重要作用。所以，了解下呼吸道微生物组的组装过程，对于预测和引导其未来状态十分关键。可由于健康儿童侵入性采样困难，目前只有一项研究调查过下呼吸道微生物组的存在情况。而且，研究下呼吸道微生物组常用的支气管镜采样方法，容易受到上呼吸道微生物的污染，健康对照受试者也往往存在呼吸道疾病，难以确定 “典型” 健康肺微生物组的精确结构。

为了深入了解健康肺微生物组并排除上呼吸道微生物污染，来自智利大学医学院、西班牙巴伦西亚地区促进健康与生物医学研究基金会等机构的研究人员，开展了一项关于生命早期下呼吸道真菌和细菌定植的研究。他们分析了 53 例婴儿尸检的肺组织样本，该研究成果发表在《Communications Biology》上。这一研究对揭示生命早期下呼吸道微生物组的奥秘，以及保障儿童呼吸道健康意义重大。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：采集智利婴儿（一岁以下）的尸检肺组织样本；采用优化的 DNA 提取方法获取微生物 DNA；通过 qPCR 检测耶氏肺孢子菌；对细菌 16S rRNA 基因和真菌内转录间隔区（ITS）进行扩增、构建文库和测序；运用 Dada2 等多种生物信息学和统计学方法对数据进行处理和分析 。

研究结果如下：

• 肺微生物组与污染对照不同：研究人员对比了 53 例婴儿肺组织样本和污染对照的微生物组成（真菌和细菌），发现肺组织样本的细菌和真菌群落特征与阴性对照有显著差异（Adonis 检验，细菌群落P=0.0017，真菌群落P=0.005）。虽然阴性对照中的一些真菌属可能是污染所致，但它们在肺组织样本中相对较高的丰度表明其可能与肺微生物组生物学相关。这既体现了微生物组研究的复杂性，也证明了该研究方法的可靠性，确认了人类肺中存在微生物组。
• 早期生命下呼吸道核心微生物群落：首次对婴儿肺组织的真菌和细菌群落进行了特征分析。肺真菌群落主要由子囊菌门（Ascomycota，占 73.8%）和担子菌门（Basidiomycota，占 12.0%）组成，鉴定出 38 个真菌属，其中耶氏肺孢子菌（Pneumocystis）、假丝酵母属（Candida）等 5 个属占真菌群落总丰度的 70%，且在超过 37% 的样本中出现 。肺细菌群落检测到 9 个不同的门，主要由厚壁菌门（Firmicutes，占 51.8%±22.0）、变形菌门（Proteobacteria，占 37.5%±22.1）等组成，229 个鉴定出的属中，9 个属存在于近 50% 的个体中，占细菌群落的 53%。这表明只有部分微生物物种构成了婴儿肺真菌和细菌群落的核心。
• 2 - 4 个月肺微生物组发生变化：研究发现年龄是影响婴儿期微生物群落组成的重要因素。通过对样本微生物测序数据建模分析，发现 2 - 4 个月时，真菌和细菌群落发生了变化。如真菌属耶氏肺孢子菌、酿酒酵母属（Yarrowia）等在 3 个月前达到丰度峰值，之后念珠菌属（Candida）等丰度增加；细菌属葡萄球菌属（Staphylococcus）、链球菌属（Streptococcus）等在 3 个月前达到峰值，之后韦荣氏球菌属（Veillonella）等丰度增加。这些变化表明 2 - 4 个月可能是肺微生物组组装的关键时期。
• 耶氏肺孢子菌驱动下呼吸道真菌群落组装：通过无偏聚类分析，研究人员发现真菌群落可分为 6 个微生物群谱（MPs），其差异主要体现在耶氏肺孢子菌的相对丰度上。耶氏肺孢子菌丰度在 MPs 1 和 2 中较低，在 MPs 5 和 6 中较高。2 - 4 个月时，耶氏肺孢子菌的定植率和相对丰度显著升高。这表明耶氏肺孢子菌定植可能是 2 - 4 个月肺真菌群落组装的重要生态驱动因素。
• 耶氏肺孢子菌定植改变微生物群落：研究人员根据耶氏肺孢子菌的相对负荷，对婴儿肺组织样本的真菌和细菌组成进行比较。结果显示，高耶氏肺孢子菌负荷（）的样本，其微生物群落与未定植样本有显著差异（Adonis 检验，P=0.001） 。去除耶氏肺孢子菌序列后分析，差异仍然存在（Adonis 检验，P=0.02）。通过线性判别分析效应量（LefSe）发现，不同耶氏肺孢子菌定植水平的样本，其真菌和细菌分类群存在差异。这说明耶氏肺孢子菌定植主要影响真菌群落，对细菌群落也有一定影响。

研究结论和讨论部分指出，婴儿肺微生物组中虽然有大量的 transient microorganisms，但也存在一些能在肺部定植的属。2 - 4 个月是生命早期的 “关键窗口期”，此期间耶氏肺孢子菌的定植影响真菌和细菌群落的组成，进而可能影响肺微生物组的组装，对儿童未来健康产生作用。不过，该研究也存在局限性，比如样本来自单一地理区域，临床数据稀缺且无法收集纵向样本等。但总体而言，这项研究为深入了解生命早期下呼吸道微生物组提供了重要依据，有助于进一步探究耶氏肺孢子菌与儿童呼吸道健康的关系，未来可在此基础上开展更深入、全面的研究。