16S rRNA基因测序揭示COVID-19患者鼻咽微生物群失调与疾病严重程度的关联

这篇研究通过16S rRNA基因测序分析了希腊COVID-19患者（无症状/轻症/重症）与阴性对照的鼻咽微生物组差异，发现α多样性随病情加重显著降低，且重症组中致病菌（如肠杆菌科）丰度上升而共生菌（如梭杆菌属）减少，揭示了微生物失衡与疾病进展的潜在关联，为早期干预提供了新视角。（注：NE=阴性组，AS=无症状组，MI=轻症组，SE=重症组）

　　

1 引言

COVID-19大流行引发了对宿主-微生物互作的深入探索。鼻咽作为SARS-CoV-2入侵的首要门户，其微生物群落通过免疫调节和定植抵抗影响疾病进程。既往研究存在结论不一致的问题，可能与样本采集阶段差异有关。本研究聚焦感染早期（症状出现≤2天），采用16S rRNA靶向测序（V2-4-8/V3-6,7-9区扩增）解析希腊患者微生物特征，为疾病分型提供微生物标志物依据。

2 材料与方法

81例鼻咽拭子来自希腊拉里萨大学医院急诊科，最终纳入77例（26例阴性对照，19例无症状，16例轻症，16例重症）。严格排除3个月内住院或1个月内使用抗菌药物者。通过WHO 11分量表进行临床分型，并利用抗N/S蛋白抗体动态变化区分无症状患者的感染阶段（早期/恢复期）。核酸提取采用NucliSENS easyMag系统，Ion Torrent S5平台测序，QIIME2流程分析，ALDEx2和ANCOM进行差异丰度检验。

3 结果

3.1 微生物多样性变化

Shannon指数显示：阴性组（NE）>无症状组（AS）≈轻症组（MI）>重症组（SE）（q<0.05）。Bray-Curtis距离分析揭示各组微生物组成显著分离（PERMANOVA，q<0.01），但无症状组因含早期/恢复期患者而呈现异质性——恢复期患者聚类接近阴性组。

3.2 菌群特征性改变

门水平：重症组变形菌门（Proteobacteria）增加1.8倍，梭杆菌门（Fusobacteriota）减少72%（图4A,B）。属水平：

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  共生菌衰减：阴性组富集的普雷沃菌属（Prevotella）、链球菌属（Streptococcus）在轻/重症组下降5-10倍（图4E,F）

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  致病菌增殖：重症组肠球菌属（Enterococcus）和沙雷氏菌属（Serratia）增加12倍，轻症组假单胞菌属（Pseudomonas）升高8倍

3.3 机器学习验证

随机森林模型（AUC=0.89）鉴定出关键判别菌属：盐单胞菌属（Halomonas）、伊丽莎白菌属（Elizabethkingia）和肾杆菌属（Renibacterium）对分类贡献度最高（表1）。

4 讨论

本研究首次证实COVID-19早期即出现鼻咽菌群紊乱，且与疾病严重程度呈梯度相关。重症患者中肠杆菌科（Enterobacteriaceae）等机会致病菌的扩张可能加剧炎症反应，而梭杆菌科（Fusobacteriaceae）等共生菌的耗竭或削弱黏膜屏障功能。值得注意的是，无症状患者呈现"双相模式"——早期阶段菌群已发生变化，恢复期则趋向正常化，提示微生物重建可能参与康复过程。

局限性与展望：样本量较小（尤其重症组n=16）可能影响统计效力，Greengenes v13.8数据库的时效性限制物种注释精度。未来需扩大队列并结合代谢组学，探究特定菌株（如产丁酸的普雷沃菌）是否通过调节ACE2表达影响病毒侵染。