异基因造血干细胞移植下的口腔先天免疫状态与唾液微生物组

《Microbiology Spectrum》：State of oral innate immunity and salivary microbiome with allogeneic hematopoietic stem cell transplant

　　

异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）以及化疗和抗生素的使用会导致肠道和口腔微生物组发生巨大变化。在患者中，口腔微生物组的这些差异可能与口腔先天免疫的重新建立有关。研究人员从一个先导组的allo-HSCT患者在移植前和植入期（此时血液中性粒细胞计数已回升）收集了唾液样本。正如预期，唾液细菌群落（微生物组）的α多样性指标在治疗开始前较低，在植入期甚至更低。为了检查局部先天免疫，研究人员在移植后对采集的口腔DNA样本进行了基于DNA表观遗传/甲基化的唾液粒细胞鉴定。在植入期，allo-HSCT患者的唾液粒细胞水平相对于健康对照组升高。患者的唾液和血液中性粒细胞浓度均与植入期唾液微生物组的Chao₁ α多样性呈相关趋势。血液中红细胞压积和血小板水平与唾液微生物组的Chao₁和Shannon α多样性之间存在相关性或相关性趋势。总之，数据分析表明，在供体干细胞植入期间，口腔细菌多样性最低的患者其口腔和血液中性粒细胞数量也最低。这可能有助于解释已知的移植后菌群失调患者健康并发症风险较高。

异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）是治疗血液癌症和免疫系统疾病的重要手段，但移植前的预处理（高剂量化疗/放疗和抗生素）会严重破坏肠道和口腔微生物组。口腔微生物组的变化可能影响局部先天免疫的恢复，而后者是免疫重建的关键。目前已知，移植后患者易发生感染、移植物抗宿主病（GVHD）等并发症，且微生物组失调与不良预后相关。然而，口腔微生物组与先天免疫系统在植入期（即血液中性粒细胞计数恢复时）的具体关系尚不明确。因此，本研究旨在通过分析allo-HSCT患者移植前后唾液微生物组和先天免疫细胞，探索两者之间的关联，为减少移植后并发症提供新见解。

研究人员从21名接受allo-HSCT的患者（西北纪念医院，2022-2023年）在移植前和植入期收集唾液样本，同时纳入18名健康对照。通过全长16S rRNA基因扩增子测序（PacBio平台）分析唾液微生物组，并采用基于DNA甲基化（DNA methylation）的Epiontis ID方法鉴定唾液中的中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和单核细胞。此外，收集患者完整血细胞计数（CBC）数据。通过生物信息学分析（DESeq2、Spearman相关等）比较组间差异，探讨微生物组多样性与免疫细胞参数的关系。研究发现，移植前患者唾液α多样性已低于对照，植入期进一步降低；但植入期患者唾液粒细胞（中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞）浓度显著高于对照。相关性分析显示，唾液微生物组α多样性（Chao₁和Shannon指数）与唾液及血液中性粒细胞水平呈正相关趋势。这表明，在免疫重建窗口期，口腔微生物多样性较低的患者可能伴随较低的先天免疫细胞水平，从而增加并发症风险。该研究强调了口腔微生物组与先天免疫系统在allo-HSCT后的潜在联系，为通过调节口腔微生物组改善移植结局提供了理论依据。论文发表在《Microbiology Spectrum》。

**技术方法**（不超过250字）：样本队列来源：21名allo-HSCT患者（西北纪念医院，2022-2023年）和18名健康对照（伊利诺伊大学芝加哥牙科诊所）。主要关键技术方法：1）唾液微生物组分析：采用全长16S rRNA基因扩增子测序（PacBio Revio平台，Kinnex化学），经DADA2去噪和ASV鉴定，比对HOMD数据库进行物种分类；2）唾液先天免疫细胞检测：基于DNA甲基化分析的Epiontis ID谱，通过亚硫酸氢盐转化和RT-PCR定量检测中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和单核细胞；3）统计方法：使用DESeq2进行差异丰度分析（FDR阈值），Spearman相关分析评估微生物多样性与免疫细胞参数的关系，Mann-Whitney U检验比较组间差异。

**研究结果**：

- **患者特征**：研究纳入21名患者，其中15名提供了移植前样本，21名提供了植入期样本。患者平均年龄约50岁，多数为男性，主要诊断为急性髓系白血病（AML）和非霍奇金淋巴瘤（NHL）。所有移植物来源于外周血，供体类型包括半相合、同胞相合和无关供体。12个月生存率约80%-86%。健康对照18名，平均年龄51.2岁。

- **微生物组动态分析**：通过比较健康对照、移植前和植入期三组唾液微生物组，发现α多样性（Chao₁和Shannon指数）在患者中显著低于对照，且植入期最低（P<0.001）。β多样性（Bray-Curtis距离）也显示各组间显著差异（PERMANOVA P<0.01）。DESeq2分析显示，植入期葡萄球菌属（Staphylococcus）相对丰度升高，而某些物种如Streptococcus cristatus和Neisseria elongata在患者中降低。

- **唾液先天免疫谱**：基于DNA甲基化方法，检测了植入期患者和对照的唾液粒细胞。结果显示，植入期患者每单位体积唾液的中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和单核细胞浓度显著高于对照（FDR<0.05），但细胞百分比无显著差异。Spearman相关分析表明，唾液中性粒细胞水平与Chao₁ α多样性呈正相关趋势（ρ=0.601，P=0.039）。

- **唾液微生物组与血液先天免疫细胞的关联**：使用Spearman相关分析，发现血液中性粒细胞绝对计数与Shannon α多样性显著正相关（ρ=0.526，P=0.0142，FDR=0.0355），血红蛋白、红细胞压积等也与Shannon指数呈正相关或趋势。这表明血液中免疫细胞和红细胞参数与口腔微生物多样性有关。

**讨论与结论**：讨论部分指出，本研究通过唾液分析揭示了allo-HSCT后口腔微生物组和先天免疫细胞的变化。与之前研究一致，移植前α多样性已低，植入期更低。唾液粒细胞浓度升高可能反映了免疫系统重建过程中的炎症状态。相关性分析提示口腔微生物多样性与局部和全身中性粒细胞水平相关，可能影响免疫恢复。研究结论：总之，数据分析表明，在供体干细胞植入期间，口腔细菌多样性最低的患者其口腔和血液中性粒细胞数量也最低。这可能有助于解释已知的移植后菌群失调患者健康并发症风险较高。