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Nat Commun: 广泛可培养微生物组揭示移植肺脏临床稳定与菌群生态平衡的联系

来源:本站原创 2021-04-13 04:22

2021年4月12日讯/生物谷BIOON/---越来越多的证据表明,下呼吸道微生物群会影响肺部健康。然而,微生物群落组成与肺动态平衡之间的联系仍然难以捉摸。对此,在最近一项研究中,来自瑞士洛桑大学的Laurent P. Nicod团队结合了扩增子测序和细菌培养技术,表征了来自64个肺移植受体的234个支气管肺泡灌洗样品中的活细菌群落纵向特征,并建立起与病毒载量,宿主基因表达,肺功能和移植健康的联系。相关结果发表在最近的《Nature Communications》杂志上。

为了表征移植后肺微生物群的细菌群落组成,作者在49个月的时间内对64个肺移植受者的234个纵向BALF样品进行了16S rRNA基因扩增子测序,总共鉴定出7164个“操作分类单元(OTU)”。根据先前对健康非移植个体的BALF样品的研究,作者发现,拟杆菌和硬毛菌是移植后受体肺脏中最丰富的细菌门类,其次是,其次是变形杆菌和放线菌。对所有BALF样本的患病率分析表明,其菌落构成差异很大,≥50%的样本属于22个OUT,表明它们是移植后肺微生物群的主要成员。它们属于Prevotella,Streptococcus,Veillonella,Neisseria,Alloprevotella,Pseudomonas,Gemella,Granulicatella,Campylobacter,Porphyromonas 以及Rothia,其中大多数也是健康人肺中的主要成员,这表明在健康的肺和移植的肺之间,肺微生物群的整体组成有相当大的重叠。

(图片来源:www.nature.com)

为了证明肺部微生物的生存能力并建立人肺细菌分离株的参考目录以进行实验研究,作者通过细菌培养方法对扩增子测序进行了补充:他们从18个个体中提取了21个随机BALF样品,在15种不同的半固体培养基(常规培养基和选择性培养基)的基础上,结合3种氧气浓度(有氧,5%CO2和厌氧)进行差异化培养。最终获得了300种细菌分离物,分别属于5个门,7个纲,13个目和17个科,进而建立了一个可开放获取的生物库,称为“肺微生物群培养物保藏中心”(LuMiCol)。之后,作者利用机器学习的手段将肺活检样品按其内在微生物菌落组成不同分为四类,分别为“PAM1”,“PAM2”,“PAM3”以及“PAM4”。该分类标准也得到了培养物组学的进一步验证。


(图1,高通量测序结合培养组学揭示肺脏微生物组的多样性特征

综上所述,作者通过结合微生物测序以及高通量培养组学的手段,发现移植后的肺微生物群可分为四个不同的组成状态,即“肺型”。主要的“平衡”型肺脏的特征是具有中等载量的多样化细菌群落,并且宿主基因表达谱表明具有免疫耐受性。其他三种的特征是微生物群落贫乏或被潜在病原体所支配,并伴随着免疫活性增加,呼吸功能降低以及感染和排斥的风险增加有关。总的来说,作者的发现将移植后的肺微生物生态系统,肺功能和临床稳定性之间建立了联系。(生物谷Bioon.com)

原始出处:Das, S., Bernasconi, E., Koutsokera, A. et al. A prevalent and culturable microbiota links ecological balance to clinical stability of the human lung after transplantation. Nat Commun 12, 2126 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22344-4
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