非分型流感嗜血杆菌与卡他莫拉菌共感染支气管上皮细胞的宿主-病原体互作谱解析及其在慢性阻塞性肺病中的治疗意义

这篇研究通过多组学技术揭示了非分型流感嗜血杆菌（NTHi）与卡他莫拉菌（Mcat）在支气管上皮细胞（H292）中的单/共感染动态，发现NTHi的铁硫代谢（IscR调节子）和群体感应（oppABCDF操纵子）在共感染时显著下调，而Mcat的硫代谢和脂寡糖（LOS）合成通路被特异性激活。宿主细胞通过Toll样受体（TLR2/4）、干扰素（IRF7）和紧密连接蛋白（CLDN4/OCLN）等通路产生差异化应答，为慢性阻塞性肺病（COPD）的细菌性加重机制提供了新靶点。

　　

ABSTRACT

慢性阻塞性肺病（COPD）作为全球第三大死因，其急性加重常由非分型流感嗜血杆菌（NTHi）和卡他莫拉菌（Mcat）引发。研究通过建立H292支气管上皮细胞模型，结合RNA测序和生物信息学分析，揭示了单/共感染下细菌与宿主的转录调控差异。NTHi在共感染中表现出铁硫代谢（IscR调节子）和群体感应（oppABCDF操纵子）的显著下调，而Mcat的硫代谢和脂寡糖（LOS）合成通路被特异性激活。宿主细胞通过TLR2/4、干扰素（IRF7）和紧密连接蛋白（CLDN4/OCLN）等通路产生差异化免疫应答。

INTRODUCTION

COPD患者下呼吸道长期定植的NTHi和Mcat可引发慢性炎症。研究采用临床分离株（NTHi 48P106H1和Mcat 48P118B），通过5小时感染实验模拟气道微环境，分选粘附/侵入细菌与游离细菌进行多物种RNA-seq分析。

MATERIALS AND METHODS

实验采用Illumina NovaSeq 6000测序，经HISAT2比对和DESeq2差异分析。WGCNA模块分析识别出NTHi的8个基因簇（如模块NTHi_A含337个粘附相关基因），Mcat的6个模块（如Mcat_A含444个侵袭相关基因），以及宿主细胞的流感A和Wnt信号通路模块。

RESULTS

细菌转录谱差异
PCA显示NTHi在共感染中受Mcat显著影响（PC2分离19%方差），而Mcat对NTHi存在表现出更强适应性。NTHi的IscR调节子（铁硫代谢）在共感染中下调，而Mcat的硫代谢基因（如cys operon）和钼辅因子合成基因（moaA-E）上调。

宿主应答特征
H292细胞对Mcat感染反应较弱（30%差异基因减少），但共感染激活了干扰素（IFNA2/IRF7）和TLR通路。紧密连接蛋白CLDN4在Mcat感染中上调可能抑制旁细胞入侵，而OCLN在NTHi感染中上调提示极性改变。

关键通路互作
NTHi通过oppABCDF操纵子摄取Mcat分泌肽，增强β-内酰胺耐药性。Mcat的LOS合成基因（lpx operon）在粘附阶段上调，可能促进上皮定植。宿主细胞的流感A通路（TMPRSS11D/CCL5）和Wnt信号（WNT2B/FZD10）呈现菌种特异性调控。

DISCUSSION

研究首次揭示NTHi-Mcat共感染中存在代谢互补现象：Mcat通过硫代谢和钼辅因子合成缓解微环境氧化压力，而NTHi转向氮呼吸（narP调节子）和肽摄取。临床分离株中这些通路基因高度保守（>90%），提示治疗靶点普适性。宿主干扰素应答的菌种差异（Mcat>NTHi）为COPD急性加重的免疫调控提供新思路。

创新与局限

虽然H292细胞模型无法完全模拟体内纤毛清除机制，但研究通过多组学整合揭示了COPD细菌共感染的代谢竞争-协作二元性。未来可在类器官模型中验证TLR4/IRF7通路对细菌清除的影响，或开发针对oppABCDF和moa基因的小分子抑制剂。