超越诺卡氏菌：马黏液性胎盘炎中的转录活性微生物及其宿主反应

《Equine Veterinary Journal》：Beyond nocardioform: Transcriptionally active microbes and host responses in equine mucoid placentitis

本研究采用双RNA测序和代谢组学方法，探讨马流产后胎盘炎（NP）的宿主-病原体互作机制。研究发现NP涉及多种细菌（如Amycolatopsis、Crossiella、Lentzea等），并揭示细菌代谢产物（如beta-D-岩藻糖）与宿主炎症通路（CXCL14、IL15RA等）的显著相关性，支持将NP重新分类为‘粘液性胎盘炎’以反映其多样化的病因。

　　近年来，马胎盘炎（placentitis）在马匹繁殖中被认为是一个重要且常见的问题，尤其是与流产、早产或出生体弱的幼驹密切相关。然而，对于胎盘炎的病因和发病机制，仍然存在许多未解之谜。其中，一种被称为“诺卡氏胎盘炎”（Nocardioform Placentitis, NP）的特殊形式，传统上被认为主要由诺卡氏菌（nocardioform bacteria）引起，但最近的研究发现，这种疾病的病原体可能并不仅限于诺卡氏菌。本研究通过结合多组学方法，包括双RNA测序和非靶向代谢组学分析，旨在更全面地揭示NP的病理生理学特征以及宿主与病原体之间的交互机制，为未来更准确的诊断和治疗策略提供理论支持。

研究采用了一种新的方法——双RNA测序，来同时分析胎盘组织和微生物的转录组，从而更精准地识别活跃的微生物群落及其与宿主基因表达之间的相互作用。通过对31个胎盘样本进行分析，研究发现NP胎盘中表达最丰富的微生物基因属于多个不同类群，包括**Amycolatopsis**、**Crossiella**、**Lentzea**、**Enterococcus**和**Mycobacterium**等。这些结果表明，NP的病原体并不局限于传统意义上的诺卡氏菌，而是可能涉及更广泛的微生物种类，从而挑战了现有的分类标准。这提示我们，有必要重新审视“诺卡氏胎盘炎”这一术语的使用，并考虑将其更名为“黏液胎盘炎”（mucoid placentitis），以更准确地反映其复杂的病原体组成。

在微生物功能分析中，研究发现，NP胎盘中的微生物基因表达显著富集于与**核糖体活性**和**代谢过程**相关的通路，特别是涉及**氨基酸、碳水化合物和糖基鞘脂代谢**。这些代谢活动的变化可能反映了微生物在宿主环境中适应性生长和生存的能力。此外，宿主的基因表达也表现出明显的改变，炎症相关通路被显著上调，而与**血管生成**和**类固醇代谢**相关的通路则被下调。这表明，宿主的免疫系统在面对微生物感染时，可能经历了强烈的应激反应，同时其正常的生理功能，如胎盘的血液供应和激素调节，可能受到了影响。

研究还利用非靶向代谢组学技术，分析了胎盘中的代谢物变化。结果显示，某些特定代谢物如**β-D-岩藻糖**、**神经酸**和**zymostenol**在NP胎盘中表现出显著的升高。其中，β-D-岩藻糖作为一种微生物特异性代谢物，与多个微生物基因（如**ydhP**、**ybgC**、**serC**、**puuE**和**radA**）以及宿主的炎症相关基因（如**CXCL14**、**IL15RA**、**TASL**和**IFIH1**）之间存在显著的正相关。这提示我们，β-D-岩藻糖可能在宿主与微生物之间的交互中扮演了重要角色，可能通过促进微生物的代谢活动或触发宿主的免疫反应，从而影响NP的发展过程。

此外，研究还发现，β-D-岩藻糖的表达水平与微生物的**压力适应性代谢**和**DNA修复**基因密切相关。这表明，β-D-岩藻糖可能不仅是微生物的代谢产物，还可能在宿主免疫反应的调控中发挥作用。例如，β-D-岩藻糖可能作为信号分子，帮助微生物在宿主环境中存活并逃避免疫系统的识别，同时也可能被宿主利用来增强炎症反应。这些发现不仅加深了我们对宿主-微生物交互机制的理解，也为未来的诊断策略提供了新的方向。

研究还指出，尽管诺卡氏菌在传统上被认为是NP的主要病原体，但其在实际样本中的检测率并不高，许多样本的PCR和培养结果为阴性，而其病理特征却依然存在。这可能与检测技术的局限性有关，因为传统的DNA检测方法可能无法准确识别处于休眠状态或死亡的微生物。相比之下，RNA测序技术能够更准确地反映微生物的活性状态，从而更有效地揭示其在疾病中的作用。因此，研究建议在临床诊断中采用更全面的微生物检测方法，以涵盖更多可能的病原体，避免漏诊和误诊。

在微生物分类方面，研究发现，在NP样本中，某些微生物如**Lentzea**、**Mycobacterium**和**Enterococcus**的相对丰度较高，而这些微生物并未被传统上归类为诺卡氏菌。这表明，NP的病原体可能涉及更广泛的细菌种类，而不仅仅是诺卡氏菌。这一发现进一步支持了将NP重新命名为“黏液胎盘炎”的建议，因为这种命名更符合其实际的微生物组成。

研究还强调了多组学方法在解析复杂疾病中的重要性。通过整合基因表达数据和代谢物信息，研究人员能够更全面地了解微生物如何影响宿主的生理和免疫状态。例如，某些微生物基因（如**mraW**、**rlmB**、**amy**、**afuA**和**cysC**）与宿主的炎症基因之间存在显著的正相关，提示这些微生物可能通过特定的代谢途径与宿主的免疫系统进行交互。此外，研究还发现，某些代谢物（如**β-D-岩藻糖**）在宿主和微生物之间存在双向调控关系，这可能为未来开发新的诊断标志物或治疗靶点提供了线索。

在实际应用方面，研究结果可能对临床诊断和治疗产生重要影响。首先，现有的诊断方法可能无法准确识别所有导致NP的病原体，特别是那些非诺卡氏菌。因此，需要改进诊断技术，使其能够更全面地检测微生物的活性状态，而不仅仅是其DNA的存在。其次，研究发现的某些代谢物和基因表达模式可能成为潜在的生物标志物，用于早期检测和疾病监测。这些生物标志物的进一步验证可能有助于开发更有效的干预措施，例如靶向抑制某些代谢通路或调节宿主免疫反应。

从宿主的角度来看，研究发现NP胎盘中炎症相关基因的表达显著增强，而血管生成和类固醇代谢相关的基因则被下调。这可能意味着，宿主的免疫系统在应对微生物感染时，可能过度激活，导致局部炎症反应，从而影响胎盘的正常功能。例如，炎症反应可能干扰胎盘的血液供应，进而影响胎儿的营养和氧气供应，增加早产或胎儿发育异常的风险。此外，宿主的代谢活动也可能受到微生物的影响，例如通过改变脂质代谢，促进微生物的生长和存活。

综上所述，这项研究通过多组学方法，揭示了NP的复杂性。它不仅表明诺卡氏菌可能并非NP的唯一病原体，还强调了宿主-微生物之间的动态交互关系。研究发现的微生物和宿主基因表达变化，以及代谢物的异常，可能为未来的研究提供新的方向。例如，可以通过进一步的实验，探索这些代谢物在炎症过程中的具体作用，或者开发基于这些基因和代谢物的新型诊断工具。此外，研究还提出了重新分类NP的建议，以更准确地反映其病原体的多样性，并推动更全面的诊断和治疗策略的发展。