空气细菌群落相对组成对小鼠呼吸道微生物组、代谢及炎症反应的影响

《Current Issues in Molecular Biology》：Effects of Repeated Intranasal Instillation of Defined Air-Derived Bacterial Consortia on Pulmonary Microbiota and Metabolic Profiles in Mice

　　背景：空气细菌群落组成的变化对呼吸道微生物组和宿主代谢的影响仍知之甚少。方法：利用相同的16株空气细菌，构建了五个相对丰度不同的人工细菌群落。雄性BALB/c小鼠被随机分为六组（n = 6），分别通过鼻内滴注生理盐水或相应的人工细菌群落（Abc-C1–Abc-C5），每周五次，持续四周。采用酶联免疫吸附测定（ELISA）、16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学分别评估炎症介质水平、细菌群落组成以及局部和全身代谢谱。结果：与生理盐水对照组相比，Abc-C3和Abc-C5组血浆IL-6水平显著降低。在BALF中，各暴露组与生理盐水组之间的IL-1β水平无显著差异；但Abc-C3和Abc-C5组高于Abc-C1组。各组间微生物α多样性无显著差异，而总体群落组成差异显著（p = 0.001）。共鉴定出7个差异丰度的属：不动杆菌属、嗜酸菌属、芽孢杆菌属、红假单胞菌属、慢生根瘤菌属、伯克霍尔德菌-卡巴勒罗尼亚菌-副伯克霍尔德菌属和罗尔斯通菌属。代谢组学分析显示，BALF中氨基酸相关代谢物发生改变，而血浆中氨基酸衍生物和酰基肉碱呈现不同的变化模式。BALF与血浆间重叠了8条富集的KEGG通路。采用斯皮尔曼相关性分析构建了连接肺部细菌属、BALF代谢物和血浆代谢物的相关性网络（|r| > 0.4且q < 0.05）。结论：本研究表明，即使细菌种类和总暴露浓度保持不变，暴露于相对组成不同的空气细菌群落也与小鼠肺部微生物组、局部和全身代谢以及某些炎症反应的差异相关。这些发现提示，细菌群落的相对组成可能是宿主对微生物暴露反应的重要决定因素，并为进一步研究呼吸道微生物组与全身代谢之间的潜在联系提供了基础。