微生物负荷扰动模型揭示了健康与疾病状态下咳嗽敏感性受共生菌的调控作用

《Scientific Reports》：Microbial load perturbation model identifies commensal-dependent control of cough sensitivity in health and disease

　　

摘要

咳嗽反射是一种重要的气道防御机制，其功能依赖于上皮、免疫和神经通路之间的相互作用。最新研究显示，低丰度的呼吸道微生物群能够提供维持气道防御所必需的调节信号。抗生素虽能降低气道内的微生物负荷，但其在生理和病理状态下对咳嗽调节的影响仍不完全清楚。本研究的目的是探讨抗生素引起的气道微生物负荷变化如何影响未过敏及已过敏气道的咳嗽反射敏感性，并分析相关的免疫、细胞及结构变化。研究选用雄性和雌性邓金哈特利豚鼠，分别处于未过敏状态或卵清蛋白致敏状态。这些动物先接受盐水或磺胺多辛/甲氧苄啶处理14天，随后通过吸入0.4 M柠檬酸来诱发咳嗽，再利用全身体积描记法对咳嗽程度进行量化。对于未过敏动物，通过针对16 S rRNA基因的滴式数字PCR技术检测支气管肺泡灌洗液中的气道微生物负荷。血液白细胞计数、支气管肺泡灌洗液中的细胞数量与存活率以及气道重构情况则通过自动细胞分析技术和组织学染色（H&E染色和天狼猩红染色）进行评估。抗生素处理显著降低了未过敏动物的气道微生物负荷，从而大幅减少咳嗽次数并延长咳嗽潜伏期，且血液细胞计数和气道结构并未出现明显变化。在卵清蛋白致敏动物中，咳嗽潜伏期也显著延长，但咳嗽发作次数仅出现轻微下降。无论在哪种组别中，抗生素处理均不会影响胶原沉积或细支气管周围的炎症浸润情况。免疫反应具有情境依赖性：经抗生素处理后，致敏动物的循环中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞数量增加，而未过敏动物则没有出现全身性的细胞变化。抗生素处理后，未过敏动物的支气管肺泡灌洗液中的细胞存活率下降，而致敏动物则有所上升。抗生素导致的气道微生物负荷减少会抑制健康和发炎气道的咳嗽反射敏感性，这一作用与气道重构无关。这些发现表明，微生物产生的调节信号可能是影响气道感觉兴奋性的重要因素，同时也说明抗生素的免疫效应取决于原有的炎症状态。因此，在临床实践中过度使用抗生素可能会削弱气道防御功能。