老年人群流感样疾病（ILI）期间鼻咽（NP）与口咽（OP）微生物群及免疫应答的位点特异性关联

《iScience》：Linking nasopharyngeal and oropharyngeal microbiota to immune responses during influenza-like illness in an aging population

　　

老年人群易患流感样疾病（influenza-like illness, ILI）。为研究感染如何塑造呼吸道微生物群，研究人员对60–88岁成人的鼻咽（nasopharyngeal, NP）和口咽（oropharyngeal, OP）群落以及局部免疫介质进行了分析，比较无症状、ILI和恢复状态。NP群落聚类为三种社区状态类型（community state types, CSTs）：Moraxella主导（CST-1）、Haemophilus/Streptococcus/Staphylococcus相关（CST-2）和Corynebacterium/Dolosigranulum主导（CST-3）。感染期间，组成变化仅限于NP生态位，其中CST-1和CST-2更常见。Streptococcus、Haemophilus和Moraxella与炎症及干扰素相关介质（包括IL-6、CXCL9和CXCL10）呈正相关，而Corynebacterium呈负相关。NP中免疫激活强烈，而OP中有限，并且在随访时仍高于健康水平，提示恢复不完全。NP组成还与症状负担、病毒和细菌共检测及吸烟状态相关。这些位点特异性微生物群-免疫关系识别鼻咽为老年人群ILI期间免疫调节的主要位点。

研究背景：呼吸道病毒感染仍是全球致病和死亡的重要原因，仅流感病毒每年估计造成3–5百万重症和高达650,000例死亡。老年人群尤其易感，死亡率高于年轻人群。疫苗接种是主要减负策略，但在60岁及以上人群中效力约20–50%，低于年轻人群的60–90%。因此需要更有效策略。近期研究表明呼吸道微生物群可影响呼吸道感染的易感性和恢复。上呼吸道（URT）包括鼻腔、鼻窦、NP和OP，是吸入空气主要入口和微生物密度最高部位，是下气道“守门人”。NP和OP环境不同，细菌生物量不同，NP约10³，OP高达10⁶。病毒感染可破坏这些生态系统，降低定植抵抗，加重局部炎症，促进病原体向下呼吸道扩散。老年人URT微生物群研究有限，且急性呼吸道疾病期间上气道微生物群动态及与宿主互作未知。本研究旨在描述老年人ILI期间URT微生物群变化及其与局部和全身免疫应答关联，比较NP和OP，关联临床特征，识别可用于风险分层和预防的微生物-免疫模式。

研究开展与意义：研究人员分析了60–88岁老年人NP和OP样本，比较健康、ILI和恢复状态。221名参与者，136例ILI，85名健康。发现NP形成三种CST，感染时NP组成变化，CST-1/2更常见，CST-3与低症状和低炎症相关；NP局部免疫激活强，OP有限；恢复期7–9周NP免疫仍高于健康。这识别NP为老年人ILI免疫调节主要位点，强调解剖生态位和急性期后监测。

关键方法：来自2014–2015季节前瞻性监测队列的60–88岁老年人，共221名，包括136例ILI和85名无症状健康对照；NP和OP拭子于症状72小时内采集，部分有7–9周恢复期样本。采用16S rRNA基因V4区扩增子测序，DADA2、SILVA v138.1和phyloseq分析微生物群，qPCR定量细菌负荷，LEGENDplex多重 bead-based assay检测局部及全身细胞因子/趋化因子。基于Bray-Curtis距离进行聚类和PERMANOVA，metagenomeSeq进行差异丰度，coin包进行性别分层关联分析。

研究结果：
1. 鼻咽群落形成三个不同簇。对NP和OP样本聚类，NP最佳为3个CST：CST-1 Moraxella主导，CST-2 Haemophilus/Streptococcus/Staphylococcus相关，CST-3 Corynebacterium/Dolosigranulum主导。CST-1多样性和均匀度最低，CST-2和CST-3最多样，CST-2丰富度最高。Beta多样性显示三簇清晰分离，PERMANOVA R²=0.41, p=0.001。OP无有意义聚类，后续CST分析限于NP。
2. 感染期间仅在鼻咽微生物组观察到组成差异。OP微生物组在健康与感染间无差异（PERMANOVA R²=0.019, p=0.351）；NP有差异（R²=0.02495, p=0.002）。两组Alpha多样性无显著差异。感染个体更常见CST-1和CST-2（分别73%和69%感染，p<0.001），CST-3健康/感染混合（51%感染）。属水平，Corynebacterium（log₂FC=-1.2, padj=0.003）和Dolosigranulum（-1.27, 0.044）在健康更多；Streptococcus（1.1, 0.011）和Haemophilus（1.98, 0.004）在感染更多。OP无属水平差异。
3. 感染与更强的局部免疫应答相关。NP中感染与广泛局部应答相关：IL-6、CXCL8、CCL2、CXCL5、CXCL9、CXCL10、IFN-λ1、Granzyme A、CRP和APRIL均高于健康。OP仅BAFF和CRP升高。全身感染个体IL-6、CRP、IL-1Ra、CXCL10、IFN-γ和IL-10升高，而eotaxin在健康更高。NP和全身免疫激活较广，OP有限。
4. 感染期间鼻咽中微生物组-免疫关联具有独特性。因OP无差异，聚焦NP网络。感染富集属与炎症/干扰素介质正相关：Haemophilus与IL-6、CXCL10；Streptococcus与CXCL9、IL-6、CXCL10；Moraxella与CXCL10。健康富集CST-3属负相关：Corynebacterium与IL-6、CXCL9、CXCL10负相关；Staphylococcus与Granzyme A、CXCL9、CXCL10负相关。
5. 鼻咽微生物组与临床及宿主相关因素关联。CST-3与较低ILI症状/发热（OR=0.43, p.adj=0.026）、咳嗽（0.36, 0.005）、咽痛（0.34, 0.005）、鼻部症状（0.25, p<0.001）相关；CST-1仅与更高鼻部症状相关（OR=3.52, p.adj=0.005）；CST-2无显著症状关联。头痛、气短、肌痛无显著关联。属水平，累计细菌病原数与Haemophilus正相关（差异平均相对丰度=0.121）；总病原和病毒病原数与Corynebacterium负相关（-0.075和-0.092）；Streptococcus与病毒病原数正相关（0.062）；Lawsonella与流感病毒检测负相关（-0.027）。吸烟与Porphyromonas正相关（0.056），与Corynebacterium负相关（-0.12）；家庭大小关联弱。
6. 鼻咽免疫应答在感染后7–9周仍升高。恢复期NP中IL-6、CRP、IP-10、IL-1Ra、IFN-γ、IL-10仍高于健康。距离健康中心分析显示多数参与者从急性到恢复更接近健康免疫谱，但恢复样本仍与健康不同，表明部分而非完全正常化。局部免疫恢复慢于症状缓解。

讨论与结论：讨论指出，NP三种CST与既往研究一致，CST-3（Corynebacterium/Dolosigranulum）与更高Alpha多样性和更低症状报告相关，支持其保护作用。OP在感染期间稳定，可能归因于唾液流、进食和口腔卫生等促进韧性。NP是许多呼吸道感染起源部位，病毒进入和早期复制导致局部先天免疫快速激活，IFN-λ在NP上皮屏障强抗病毒。OP更与适应性免疫相关，BAFF在OP感染时升高。NP微生物组成与局部免疫特征相关，感染富集属与炎症/干扰素介质正相关，健康富集属负相关。症状关联以鼻部症状最明显。宿主因素如吸烟与Corynebacterium负相关。恢复期持续免疫激活可能与上皮修复、残留病毒RNA/抗原刺激及急性期招募免疫细胞局部活动有关，可能延迟黏膜平衡恢复并增加继发细菌感染风险，尤其老年人。限制包括样本量有限、OP样本少、NP低生物量、无感染前同个体样本、恢复数据仅子集、免疫标志物有限。研究结论翻译：这些位点特异性微生物群-免疫关系识别鼻咽为老年人群ILI期间免疫调节的主要位点。总体上，老年人ILI与上呼吸道位点特异性免疫和微生物组反应相关；NP是主要生物变化位点，以强局部先天免疫激活和特定菌属与炎症介质关联为特征；Corynebacterium/Dolosigranulum相关群落与较低炎症特征和症状负担相关；OP生态位感染期间免疫和微生物变化相对有限。研究强调解剖生态位的重要性，并需监测急性期后黏膜免疫，因持续免疫激活可能延迟免疫和微生物稳态恢复并增加继发感染易感性。