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我国学者研究证实:新冠病毒可致口咽部微生态失调

来源: 作者: 发布时间:2021-05-16

通讯员 衣晓峰 李慧  科技日报记者 李丽云

由黑龙江省口腔微生态技术创新中心主任马晟利教授及哈尔滨工业大学生命学院黄志伟教授等人联合完成的一项研究显示:新冠病毒感染改变了口咽部微生物群的组成,造成了局部微生物群的失调,致使口腔病原体易位入肺,最终导致肺部合并感染。这一题为“宏基因组学分析揭示新冠肺炎患者口咽微生物群改变”的研究结果,5月13日被国际《自然》杂志子刊《信号转导和靶向治疗》在线发表。

严重的新冠肺炎主要并发症,例如肺炎和急性呼吸窘迫综合征,被怀疑是由细菌过度感染而致的。此外,死亡的重型新冠肺炎病例中有50%发生了继发性细菌感染。许多研究证实:此次新冠疫情,人体口鼻咽腔是病毒入侵的最主要方式;而口咽部作为呼吸道及消化道的入口,是人体健康的第一道防线。病毒与机体微生态之间的关系是相互的,二者都处于一个高度动态的变化过程,如何在繁杂的机体环境中分析新冠病毒感染与微生态的关联,是当前急需攻克的核心关键技术之一。

在黑龙江省科技厅应用技术研发项目支持下,马晟利教授团队迅速开展了微生态领域多个层面的闭环式科研战疫攻关,包括前往定点医院收集新冠患者咽拭子样本,通过口咽部微生态宏基因组检测,寻找新冠病毒感染与微生态之间的内在联系,确定新冠病毒感染的相关因素;获取新冠病毒感染者相关的特征性菌群、基因和代谢物,构建新冠病毒感染的风险评估体系,用于指导新冠病毒的风险防控;根据研究结果及微生态学原理,搭建口咽部的微液滴微流控快速检测平台,实现正常人群中快速筛查新冠病毒感染者,将医院检测“端口前移”;优化现有核酸检测实验流程,提升检测能力,将新常态下医院的核酸检测与风险防控闭环式系统建设落到实处。

马晟利教授

马晟利团队通过宏基因组测序,获得了新冠病人口咽部特征性菌群,如条件致病菌韦荣氏球菌属和巨球型菌的富集,以及假丙酸杆菌、罗斯氏菌属和链球菌的消耗。其中韦荣氏球菌属被确定为新冠肺炎组中最突出的生物标志物。特别是小韦荣球菌,在新冠肺炎患者的口咽中高度富集,这表明口腔是病原体的天然储存库,可在新冠肺炎病人的肺中诱发合并感染。研究团队发现,新冠肺炎患者的口咽微生物多样性下降,表明新冠病毒感染诱发了口咽部微生态失调,最终酿成肺部合并感染,提示新冠肺炎病人口咽微生物组的变化可作为肺微生物组失调或潜在病原体在肺内侵袭的非侵入性生物标志物。

研究团队还发现,某些菌群如克雷伯菌属、不动杆菌属和沙雷氏菌属的比例与疾病的新冠病毒感染严重程度及全身炎症标志物呈正相关,提示这些口咽微生物群的改变可能通过干扰炎症反应而影响新冠肺炎的严重程度。由于新冠肺炎感染中细菌合并感染对死亡率和疾病严重程度的作用,因此这些口咽部细菌有望今后被用作新冠肺炎严重程度的可靠预测指标和干预目标。

马晟利教授团队观察到新冠患者的口咽微生物组在氨基酸代谢以及异源生物降解和代谢方面呈现显著的富集,代谢物失衡可能带来免疫微环境的改变,加重新冠患者的病情。同时,新冠病人口咽部微生物组的抗生素耐药基因显著增大。抗生素耐药性可能缓慢积累,是因为绝大多数危重患者有多重复杂的共病,并可能有高抗生素摄入史。抗生素滥用无疑会改变微生物群,缓慢增加耐药性,这与严重的病毒感染脱不了干系。

马晟利团队依据人体微生态变化,还积极开展了医工交叉合作,研发了“新型冠状病毒快速检测平台”,探讨了微液滴、微流控技术对病毒感染的危险人群的快速筛查与判断,既缩短了时间又降低了成本。他们开发的“一种基于微通道阻塞的核酸现场快速检验装置”还获得了1项国家实用新型专利。课题组目前正致力于该专利的成果转化,以期尽早完成疫情检测的“端口前移”及“社区筛查”。

专家评价指出,口鼻咽腔的微生物屏障是病毒和细菌入侵的第一道屏障。马晟利教授研究团队首次深入探索了新冠肺炎患者的口咽部菌群变化,锁定了新冠病毒入侵的外部条件。课题组多项研究数据表明,口腔微生态平衡的自我维护与建立,为新冠病毒感染的防控提供了有力的预防措施和指导意见。

马晟利、黄志伟二位教授为本论文的通讯作者;张帆、周凤侠、李慧为论文第一作者。(科技日报哈尔滨5月16日电)