综述:结核病全病程中的肠道与肺部微生物组

【字体: 时间:2025年09月24日 来源:Frontiers in Microbiology 4.5

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  本综述系统探讨了肠道-肺部微生物组轴在结核病(TB)感染、进展、治疗及复发中的关键作用。文章揭示了微生物组通过免疫调节(如IFN-γ、TNF-α、IL-17)、代谢产物(短链脂肪酸SCFAs)和表观遗传机制(如lncRNA-CGB)影响宿主对结核分枝杆菌(MTB)的易感性。同时分析了合并症(HIV、糖尿病)及抗结核药物如何导致微生物群失调(dysbiosis),并提出微生物组作为生物标志物和治疗靶点的潜力,为TB精准防治提供新视角。

  

微生物组与结核病易感性和进展

人类微生物组,尤其是肠道和肺部的微生物群落,在免疫调节和宿主防御感染性疾病中发挥核心作用。结核分枝杆菌(MTB)感染不仅驱动疾病发生,更导致肺部与肠道微生物稳态破坏——这种菌群失调(dysbiosis)可能削弱宿主对MTB的清除能力。研究表明,肺部微生物多样性降低与MTB定植增加相关,而特定菌属(如Pseudomonas、Prevotella)的异常富集或耗竭可能通过影响病原识别受体(如MINCLE)、细胞因子(IFN-γ、TNF-α、IL-17)及自噬功能,损害免疫应答。值得注意的是,微生物代谢产物如短链脂肪酸(SCFAs)和吲哚丙酸(indole propionic acid)被证实具有直接抑制MTB生长的潜力。

肺部微生物组在TB中的作用

测序技术揭示肺部微生物与肺泡免疫系统存在复杂互作。小鼠模型中,菌群破坏导致MTB肺部定植增加,并伴随黏膜相关恒定T细胞(MAIT细胞)和CD8+自然杀伤T细胞(iNKT细胞)减少——这些细胞的发育依赖宿主 microbiota。Meta分析识别出健康人群(如Tumebacillus ginsengisoli、Propionibacterium acnes)与TB患者(如Caulobacter henricii、Rothia mucilaginosa)的菌群特征差异,而MTB感染者的肺部菌群以MTB为主导,多样性显著降低。共生菌如Lactobacillus plantarum可能通过调节免疫帮助控制TB进展。

肠道微生物组通过肠-肺轴调控TB

肠道菌群通过肠-肺轴这一双向通路远程调节肺部免疫。抗生素诱导的肠道菌群失调可加重MTB感染,伴随IFN-γ和TNF-α分泌减少及调节性T细胞(Tregs)增多;而粪菌移植可逆转该现象。关键机制包括:Bacteroides fragilis增强长链非编码RNA(lncRNA-CGB)表达,通过抑制组蛋白H3K27Me3修饰促进IFN-γ产生;miRNA-21上调则抑制IFN-γ并加速疾病进展。临床研究显示TB患者肠道中Bacteroidetes和Proteobacteria富集,而产SCFA的菌群(如Faecalibacterium、Ruminococcaceae)减少,这种代谢紊乱可能加剧炎症并削弱抗结核 immunity。

合并症对微生物组的影响

HIV感染导致严重肠道菌群失调,革兰阴性菌和Proteobacteria过度增殖引发微生物 translocation 和全身炎症,进一步破坏肺部免疫。糖尿病(DM)患者的高血糖状态改变肺部菌群(如Corynebacterium减少),并引起细胞因子(IL-6、IL-17、TNF-α)波动,削弱对MTB的控制。DM相关肠道菌群变化(Bacteroides减少、Prevotella增加)亦通过SCFAs、支链氨基酸(BCAAs)等代谢物影响糖代谢和免疫耐受。

TB治疗期间的微生物组动态

抗结核药物与微生物组存在双向相互作用:药物可导致菌群失调,而菌群又影响药物代谢。抗生素处理降低利福平(rifampicin)和莫西沙星(moxifloxacin)的生物利用度;肠道中Enterococcus富集及Lactobacillus耗竭会降低异烟肼(isoniazid)疗效。治疗期间,Clostridiales(如Ruminococcus、Faecalibacterium)等有益菌持续减少,Bacteroidetes增加,这种失调可能持续至治疗结束后数年。肺部菌群同样发生显著变化,Firmicutes被Bacteroidetes替代,且抗菌素耐药基因(ARGs)富集,提示治疗可能增加耐药风险。

微生物组与TB复发(复发与再感染)

复发TB患者肺部Pseudomonas/Mycobacterium比值升高,而Treponema/Mycobacterium比值降低;肠道中Actinobacteria和Proteobacteria增殖抑制Bacteroidetes,且Prevotella与CD4+细胞计数呈负相关。菌群紊乱可能通过持续免疫抑制或代谢改变增加复发风险,但目前相关研究仍稀缺,需纵向数据验证微生物组作为复发预测标志物的价值。

结论

肠道-肺部微生物组在TB感染、治疗及复发过程中呈现动态变化,通过免疫、代谢和表观遗传机制深刻影响疾病结局。合并症及药物干预进一步加剧菌群失调,针对微生物组的干预策略可能成为TB精准管理的新方向。未来研究需聚焦特定菌株、代谢产物及宿主-微生物互作机制,以开发基于微生物组的诊断工具和治疗方案。

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