鼻咽微生物宿主转录组和呼吸道合胞病毒感染疾 病严重程度的关系 2017-03-20微研吧微研吧 1研究背景 呼吸道合胞病毒(RSV)疾病严重程度与健康的儿童之间的差异很大。到目前 为止,这一现象仍然不能完全用已知的危险因素(年龄)来解释近来研 究发现,微生物群落结构能够影响呼吸道合胞体病毒诱导的宿主免疫应 答,以及潜在地调控疾病的严重程度,但是具体的作用机制还不清楚。因 此本研究作者通过1 6S6 rDNA测序和转录组测序的方法来研究鼻咽部微生 物与呼吸道合胞病毒病毒感染疾病的严重程度的关系。 2材料与方法 样品:132个儿童,其中包含106个患病儿童84个住院病人和22个门诊 病人)和26个健康儿童。收集健康人和疾病患者的血液(分离白细胞) 和鼻烟拭子 其中,白细胞用于宿主转录组分析,鼻烟拭子用于1 6S6 rDNA测序 3研究人口的特征 住院的RSV儿童的年龄要比正常儿童以及门诊儿童病人的年龄要小。此 外,住院儿童使用抗生素的频率要比门诊儿童的要高(46.4%vs18.2%p <0.0005),在大多数住院患者(33/39,84.%)在抗生素治疗1天或2天后 进行样本采集
No patients (n=132) Outpatients n=22 p-value Demographic characteristics Age (months) 66[20-1021 7.2150-1221 2614491 0.0005 Male sex 190731%) 595%) 36 Breastfeeding 5/17(294%) 2/22(9.1%} 19/82{232% 0.25° Antibio 0(0.0% 4(182%) 59(464% 0.0005 Days of antibiotics before sampling 1010-20l Days of symptoms at enroiment 3512055 0.032 Disease severity Length of stay (days) N/A 322055 O, requirement 0(0.0% 71(845% <0.0005 21(95.5% 18(214% Moderate 1(45%) 41(488% N/A 000% 25(298%) 0.0005 35417% White blood cells/mm" 7916994 10.0173-118 118190-147 Neutrophils(51 210135275126519345813551278493 Lymphocytes (5) 67015987651570150705505190610, Monocytes(9) 7015010 120188-158 120180-1601 4微生物群落结构分析 16 SrNA测序结果显示,在所有的微生物种类中,变形菌门(43.4%)、厚 壁菌门(40.9%)、放线菌门(12.4%)和拟杆菌门(2.6%)共占所有微生物种类 的(99.3%)。 无监督聚类分析共得到11个类群,其中有5个类群的样本个数大于3(共有 123个样本),后续对这个5个类群进行分析发现,有5个OTUs可以用来区 分这5个类群(Fig1A,1B),它们分别为,链球菌(STR),红色流感嗜血 杄菌(HPH)深蓝色棒状杄菌(COR黄色,莫拉克斯氏菌属(MOR、浅蓝色 和金黄色葡萄球菌(STA)
器餐解解解解器器器器 =29 ogon?q commeboxterum(5) se=022 微研吧 多变量线性回归模型分析(Fig2),发现H. influenzae和 Streptococcus的 丰度与住院治疗呈正相关(分别为p=0.005和p=0.004)S. aureus丰度与 住院治疗呈负相关(=0.025)。在门诊病人中, Moraxella的丰度则相对 较高(p=0.034)。 5不同微生物集群间宿主转录组分析-模块分析 通过分析不同微生物集群的宿主转录组发现,与嗜中性粒细胞相关基因的 表达量都相对偏高,且在不同的微生物集群间各不相同(75%-25% ( Figure3A)。相反,B细胞,T细胞和NK细胞相关基因的表达量则相对偏 低,尤其在H. influenzae-和 Streptococcus集群中(-87%到-50%)
( Figure 3B) 6不同微生物群集群间宿主转录组分析通路分析 H. influenzae-和 Streptococcus集群(1315和1435)的差异表达基因个 数比其他三个微生物集群(207-651)(Fig4A)。此外,H. influenzae 和 Streptococcus集群中与巨噬细胞和嗜中性粒细胞激活以及细菌和病毒 识别受体相关通路的表达量都较高(Fig4B和4D),而其他三个微生物集 群特有的基因则与免疫不相关(q=0.48)(Fig4E)
7无监督的基因表达数据分析 为了进一步确定微生物群落的分析结果,作者使用另外—套分析方法对宿 主转录组数据进行了非监督的主成分分析(PCA)。在病人中,作者共鉴 定了7个基因主成分(gPCs),用非度量多维定标法进行分析(Fig 5A)。多变量线性回归模型分析共鉴定了4个基因主成分(gPC1,gPC3, gPC6和gPC7)显著地与主要分类物种相关,gPC1与 Streptococcus和 H. influenzae的丰度呈正相关,gPC6和gPC7与S. aureus丰度呈正相 关(Fig5B)
8结论 由流感嗜血杆菌(H. influenzae)和和金黄色葡萄球菌 ( Streptococcus)为主的鼻咽癌微生物与宿主炎症有关免疫反应和增强 疾病严重程度(定义为频繁地必要性住院治疗)有关。病毒-细菌的相互作 用可以调节宿主系统对RSV的免疫应答,从而可能影响疾病表型。 9参考文献 de steenhuijsen Piters W AA, Heinonen S, Hasrat R, et al Nasopharyngeal microbiota, host transcriptome, and disease severity in children with respiratory syncytial virus infection[J American journal of respiratory and critical care medicine, 2016, 194(9):1104-1115
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