RSV和HRV與菌群相互作用對(duì)嬰幼兒下呼吸道炎癥的影響

范佳祺 朱俊萍 何秋水

首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)系,北京100069

WHO 最新數(shù)據(jù)顯示,下呼吸道感染仍居世界死亡原因第四位[1]。呼吸道合胞病毒 (respiratory syncytial virus,RSV)和人鼻病毒 (human rhinovirus,HRV)是導(dǎo)致嬰幼兒下呼吸道感染最常見(jiàn)的病毒性病原。其中,RSV 感染是造成嬰幼兒毛細(xì)支氣管炎及肺炎的主要原因。每年全球5歲以下兒童中,大約3.4億遭受RSV 感染,約340萬(wàn)需住院治療[2]。此外嬰兒期下呼吸道感染RSV,至少有30%的患兒可發(fā)生哮喘,且高達(dá)20%的RSV 感染患兒需要重癥監(jiān)護(hù)[3]。HRV 感染則是人類(lèi)最常見(jiàn)的病毒感染,常會(huì)引發(fā)從普通感冒到哮喘以及COPD 等不同嚴(yán)重程度的呼吸道疾病[4]。受HRV 感染后,大約15%～30%的嬰幼兒會(huì)引發(fā)呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病,尤其是小于兩歲的患兒[5]。目前尚無(wú)針對(duì)RSV 和HRV 的疫苗及有效的抗病毒治療措施[6-7]。近期研究顯示,呼吸道病毒感染后可導(dǎo)致呼吸道菌群失調(diào)及致病菌過(guò)度生長(zhǎng),而嬰幼兒早期的呼吸道菌群構(gòu)成決定之后的呼吸道菌群發(fā)展模式和呼吸道的健康。呼吸道菌群的組成和功能改變可能影響局部的免疫狀態(tài)以及局部感染性疾病的發(fā)展[8-11]。RSV 與 HRV 這兩種重要的嬰幼兒呼吸道病毒的感染與呼吸道菌群的關(guān)系近年來(lái)逐步引起關(guān)注,我們就此進(jìn)行綜述與展望。

1 RSV與HRV及相關(guān)疾病

RSV 屬于副黏病毒科,為有包膜的單股負(fù)鏈RNA 病毒,基因組長(zhǎng)度約15 kb,包膜由F 和G 糖蛋白組成。RSV 是嬰幼兒肺炎和細(xì)支氣管炎的主要病原體,其感染具有高發(fā)病率和高病死率的特點(diǎn)[12],已有明確證據(jù)證實(shí)RSV誘導(dǎo)細(xì)支氣管炎可損壞氣道以至于氣道阻塞和引發(fā)喘息[13]。RSV 感染是誘發(fā)或加重嬰幼兒哮喘的重要危險(xiǎn)因素[14]。多數(shù)嬰兒在2歲之前至少感染過(guò)一次RSV,同時(shí)該病毒也被認(rèn)為是心血管疾病或免疫功能不全的老年患者呼吸道感染的重要原因[15]。RSV 的流行時(shí)間一般從秋季到初春,其感染率隨人群年齡增長(zhǎng)而下降[16]。RSV 的感染常局限于呼吸道黏膜。T 淋巴細(xì)胞應(yīng)答缺陷人群感染RSV 后會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重疾病。大量針對(duì)RSV 感染所致的喘息性疾病的研究發(fā)現(xiàn),Th2類(lèi)細(xì)胞因子分泌增多,Th1/Th2免疫調(diào)節(jié)失衡,從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)[15];另有研究顯示該疾病過(guò)程中Th17分化亢進(jìn),Treg分化減弱[17],Th17/Treg紊亂[18-19]。

HRV 屬于小RNA 病毒科,為無(wú)包膜的單股正鏈RNA病毒,基因組長(zhǎng)度約7.2 kb。自1956 年分離出第一株HRV,至今已發(fā)現(xiàn)100多個(gè)血清型。HRV 又分為A、B和C三種基因型[20]。HRV 是引起人類(lèi)病毒性呼吸道感染的最常見(jiàn)病原體,多數(shù) HRV 通過(guò)細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1,ICAM-1)介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞,是成人和兒童普通感冒的最常見(jiàn)病因。研究發(fā)現(xiàn)HRV不僅可引起上呼吸道感染,且與細(xì)支氣管炎、肺炎、哮喘加重等下呼吸道疾病密切相關(guān)[21]。HRV 感染全年均可發(fā)生,一般春秋季高發(fā),人群普遍易感,其中兒童感染率較高,發(fā)病率隨年齡增長(zhǎng)逐漸下降[22]。多項(xiàng)研究表明HRV感染是引起哮喘急性發(fā)作和 (或)哮喘加重的主要原因之一,但確切機(jī)制還不完全清楚。HRV 感染后可通過(guò)上調(diào)ICAM-1的表達(dá),誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞在呼吸道黏膜及黏膜下層浸潤(rùn)和積聚,分泌多種炎性細(xì)胞因子,如IL-2、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、IL-16、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GMCSF)、調(diào)節(jié)正常T 細(xì)胞表達(dá)、分泌活性因子和組胺,加重呼吸道炎性反應(yīng)[23-24]。

2 呼吸道菌群

人體不同部位的細(xì)菌種類(lèi)及數(shù)量不同,正常情況下各部位菌群保持相對(duì)平衡的狀態(tài)。人體呼吸道以環(huán)狀軟骨為界分為上、下呼吸道,上呼吸道包括：鼻、鼻竇、咽喉,下呼吸道包括氣管和各級(jí)支氣管。研究發(fā)現(xiàn)上呼吸道菌群數(shù)量多于下呼吸道,但在菌群多樣性方面上下呼吸道并沒(méi)有太大差別[17]。

健康人群呼吸道五大主要菌門(mén)包括：厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、變形菌門(mén)、放線菌門(mén)和梭菌門(mén),其中厚壁菌門(mén)是呼吸道優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。有研究顯示,厚壁菌門(mén)的鏈球菌科和擬桿菌門(mén)的普雷沃菌科為呼吸道優(yōu)勢(shì)菌科[17],而放線菌門(mén)、變形菌門(mén)和梭菌屬則為呼吸道菌群的次要組成部分[18]。呼吸道正常菌群是機(jī)體的天然屏障,既能拮抗外來(lái)病原的入侵和繁殖,還對(duì)呼吸道局部黏膜免疫的發(fā)育和成熟發(fā)揮重要作用[19]。嬰幼兒呼吸道菌群組成伴隨成長(zhǎng)發(fā)育不斷成熟,隨著機(jī)體免疫功能的不斷完善,定植在呼吸道黏膜表面的致病菌數(shù)量逐漸減少,菌群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。新生兒出生后體內(nèi)經(jīng)歷無(wú)菌到有菌的過(guò)程,初步形成由正常菌群構(gòu)成的微生態(tài)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn),新生兒在出生第1周呼吸道定植菌即發(fā)生改變,且大多數(shù)新生兒在出生7 d內(nèi)會(huì)建立一個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群[25-27],而平均月齡12個(gè)月的嬰兒其呼吸道內(nèi)的致病菌肺炎鏈球菌和卡他莫拉菌的數(shù)量以每個(gè)月2%的速度遞減[28]。

呼吸道菌群組成受多種因素影響,例如年齡、分娩方式、是否母乳喂養(yǎng)、是否飼養(yǎng)寵物、人體所處環(huán)境以及是否使用抗生素等[29]。而呼吸道菌群與宿主免疫應(yīng)答的研究主要集中于過(guò)敏性疾病和慢性呼吸道疾病,如：哮喘、COPD 等。疾病發(fā)生后呼吸道內(nèi)菌群穩(wěn)態(tài)遭到破壞,同時(shí)宿主的免疫應(yīng)答發(fā)生改變,尤其是局部免疫應(yīng)答。一方面,呼吸道微生態(tài)環(huán)境的改變能影響宿主的免疫反應(yīng),另一方面,宿主免疫狀態(tài)改變也可以影響局部微生物族群的構(gòu)成[30]。病毒感染情況下,呼吸道菌群穩(wěn)態(tài)被干擾,致病菌定植加劇從而導(dǎo)致疾病惡化。而某些細(xì)菌如假白喉棒狀桿菌和乳酸桿菌等,則可通過(guò)參與和調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答,抵抗病毒的侵襲。細(xì)菌與病毒間的相互作用影響呼吸道病毒感染的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后。

3 呼吸道病毒感染對(duì)呼吸道菌群組成的影響

研究發(fā)現(xiàn),RSV 與HRV 感染可造成呼吸道菌群失調(diào)及致病菌過(guò)度生長(zhǎng)。

RSV 感染者鼻咽部主要分布有：嗜血桿菌屬、鏈球菌屬、莫拉菌屬、棒狀桿菌屬和葡萄球菌屬。普雷沃菌屬、無(wú)色菌、奈瑟菌及韋榮球菌為次要菌屬。與健康人相比,RSV 感染者呼吸道嗜血桿菌明顯過(guò)度生長(zhǎng)[31](表1)。

Korten等[32]研究了一歲以下嬰幼兒感染HRV 導(dǎo)致的鼻腔菌群結(jié)構(gòu)的變化,發(fā)現(xiàn)相較于無(wú)癥狀感染組,有癥狀的HRV 感染患兒菌群α多樣性降低。β多樣性分析發(fā)現(xiàn),兩組間存在差異并且有癥狀HRV 感染組呼吸道細(xì)菌的密度更高。另有調(diào)查[33]顯示,健康青少年在感染HRV 前、感染期間和感染后的鼻腔灌洗液中,感染HRV 個(gè)體的鼻腔菌群多樣性顯著下降,同時(shí)棒狀桿菌屬和普氏厭氧球菌屬的豐度降低,丙酸菌屬和莫拉菌屬的豐度增加 (表1)。Hofstra等[34]檢測(cè)HRV16感染的60名健康志愿者的咽拭子發(fā)現(xiàn),病毒感染導(dǎo)致上呼吸道流感嗜血桿菌與奈瑟菌屬成員數(shù)量明顯上升,同時(shí)葡萄球菌屬成員存在較微弱的上升趨勢(shì) (表1)。

表1 RSV、HRV 感染不同宿主所引起的呼吸道菌群變化與相關(guān)免疫反應(yīng)

Rosas-Salazar等[35]比較分析了分別被RSV 和HRV 感染的83名和52名嬰幼兒的鼻咽部菌群組成,發(fā)現(xiàn)這兩種病毒感染者的菌群組成以及某些特定菌種的豐度存在顯著性差異,有19 個(gè)菌屬的豐度明顯不同,特別是葡萄球菌屬,相較于HRV 感染,RSV 感染的嬰幼兒鼻咽部葡萄球菌數(shù)量明顯增高 (表1)。

Molyneaux等[36]研究發(fā)現(xiàn),COPD 患者感染 HRV 后,呼吸道菌群組成改變,定植細(xì)菌數(shù)量增加,繼發(fā)細(xì)菌性感染呼吸道菌群中厚壁菌門(mén)數(shù)量下降12%,擬桿菌門(mén)數(shù)量下降5%,流感嗜血桿菌數(shù)量增加21%,奈瑟菌數(shù)量增加9.5% (表1)。此外,早產(chǎn)兒與足月嬰兒在感染HRV 后,其鼻咽部菌群存在顯著差異。與足月嬰兒相比,早產(chǎn)兒鼻咽部菌群中變形菌門(mén)、嗜血桿菌屬和莫拉菌屬數(shù)量上升,厚壁菌門(mén)和鏈球菌數(shù)量下降 (表1)。此外呼吸道菌群成員的數(shù)量及組成由異?；謴?fù)到正常水平的能力相對(duì)較弱。這些與早產(chǎn)相關(guān)的鼻咽部菌群組成的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了新生兒階段的正常菌群改變。這種成熟前相關(guān)鼻咽部菌群特征在HRV 感染過(guò)程中持續(xù)存在,同時(shí)呼吸道炎癥和免疫反應(yīng)等狀態(tài)也存在差異,提示早產(chǎn)兒鼻咽部菌群組成在呼吸道炎癥和免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[37]。

4 菌群改變及特殊菌對(duì)呼吸道病毒感染的影響

4.1 某些細(xì)菌可增強(qiáng)機(jī)體抗RSV、HRV 感染的能力 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),RSV 感染可導(dǎo)致小鼠肺功能改變、誘導(dǎo)肺組織損傷并且啟動(dòng)炎癥反應(yīng)。病毒感染導(dǎo)致氣道分泌大量促炎因子,如腫瘤壞死因子α (tumor necrosis factorα,TNF-α)、IL-6、IL-8、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1 (macrophage inflammatory protein 1,MIP-1)、T 細(xì)胞表達(dá)和分泌活化因子 (regulation upon activation normal T cell expressed and secreted,RANTES)、人單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocytechemotacticprotein-1,MCP-1)和I 型干擾素等[38],這些促炎因子在病毒感染早期有利于病毒清除,但促炎因子持續(xù)表達(dá)則可在感染后期加重組織損傷。因此機(jī)體平衡炎癥反應(yīng)的能力至關(guān)重要。既要在病毒感染早期及早啟動(dòng)有效的炎癥應(yīng)答,清除病毒,又能在病毒感染后期限制強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)以避免過(guò)度的免疫病理?yè)p傷。

呼吸道菌群是宿主免疫防御的參與者和重要調(diào)控者,其可通過(guò)GM-CSF 信號(hào)通路提高機(jī)體抗肺部感染的能力[39],并且決定肺部局部免疫狀態(tài)和上皮屏障的功能[40]。研究顯示,下呼吸道菌群在調(diào)節(jié)機(jī)體天然免疫與獲得性免疫中均發(fā)揮重要作用,其可通過(guò)影響γδT 細(xì)胞的功能和減少Th2型細(xì)胞因子分泌兩方面來(lái)調(diào)節(jié)抑制過(guò)敏性氣道的高炎癥反應(yīng)[32]。

近期在小鼠感染模型的研究中發(fā)現(xiàn)[41],活的假白喉棒狀桿菌可通過(guò)調(diào)節(jié)小鼠呼吸道Toll樣受體3 (Toll like receptor 3,TLR3)介導(dǎo)的先天抗病毒免疫應(yīng)答提高機(jī)體對(duì)原發(fā)RSV 感染的抵抗能力。實(shí)驗(yàn)小鼠共分3 組,其中一、二組小鼠連續(xù)5 d鼻部分別接種相同濃度的活和經(jīng)高溫滅活的假白喉棒狀桿菌090104,第3組小鼠為不經(jīng)菌預(yù)處理的對(duì)照。小鼠鼻部接種5 d后,在第6天三組小鼠同時(shí)感染RSV。相較對(duì)照組,一組小鼠的肺部CD3+CD4+IFN-γ+T 細(xì)胞,CD3+CD4+IL-10+T細(xì)胞以及CD11c+SiglecF+IFN-β+肺泡巨噬細(xì)胞數(shù)量增加,且該組小鼠的支氣管肺泡灌洗液中IFN-γ濃度顯著增加,IFN-β濃度微弱增加 (表2)。相較對(duì)照,二組小鼠相關(guān)免疫細(xì)胞的總體數(shù)量沒(méi)有變化,支氣管肺泡灌洗液中IFN-γ濃度的上升也較少。一二組對(duì)比發(fā)現(xiàn),一組小鼠支氣管肺泡灌洗液中RSV載量低、乳酸脫氫酶含量低、白蛋白濃度低,經(jīng)活菌預(yù)干預(yù)的小鼠在RSV 感染后健康狀況恢復(fù)良好。而二組小鼠體質(zhì)量在恢復(fù)期沒(méi)有得以改善,支氣管肺泡灌洗液中RSV 載量高。由此可見(jiàn),假白喉棒狀桿菌這種呼吸道共生菌具備作為益生菌制劑應(yīng)用臨床的潛力。研究發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)間接調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答輔助控制病原體,減少肺炎鏈球菌定植與金黃色葡萄球菌的繼發(fā)感染,促進(jìn)炎癥反應(yīng)的良好控制。但假白喉棒狀桿菌活菌的使用也可能存在潛在風(fēng)險(xiǎn),尤其是免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟的嬰幼兒以及免疫力低下的成年人,老年人等特殊人群需要特殊關(guān)注,真正能夠應(yīng)用于臨床需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

表2 RSV 感染以不同方式接種共生菌、益生菌的小鼠所引起的相關(guān)免疫反應(yīng)

腸道益生菌也可有效保護(hù)人體呼吸道[42]。Tomosada等[43]研究小鼠感染模型中發(fā)現(xiàn),鼠李糖乳酸桿菌的存在可以提供機(jī)體抗RSV 感染的能力,其具體機(jī)制不清,推測(cè)可能參與了宿主的免疫調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸道黏膜的保護(hù)。將兩種乳酸桿菌CRL1505 (Lr05)和CRL1506 (Lr06)分別接種不同小鼠的鼻腔后發(fā)現(xiàn),雖然二者都可以降低RSV感染的風(fēng)險(xiǎn),但 Lr05 主要誘導(dǎo) CD4+Th1 細(xì)胞IFN-γ 和CD4+Treg細(xì)胞IL-10的產(chǎn)生,而且該過(guò)程中樹(shù)突狀細(xì)胞也發(fā)揮了重要作用。而Lr06 則主要調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞IFN-α、IFN-β以及IL-6 的表達(dá) (表2)。此外兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中TLR3與維甲酸誘導(dǎo)基因1的表達(dá)可能也與抗RSV 感染的保護(hù)機(jī)制有關(guān)。

越來(lái)越多的研究顯示,機(jī)體正常菌群無(wú)論是在局部(呼吸道)還是遠(yuǎn)端 (消化道)都可發(fā)揮對(duì)呼吸道的保護(hù)作用,其機(jī)制可能通過(guò)調(diào)節(jié)局部和全身的炎癥及免疫反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。相關(guān)的炎癥和免疫應(yīng)答類(lèi)型因菌種的不同而存在差異,可能與特異細(xì)菌的蛋白質(zhì)、細(xì)胞壁上多糖的修飾,DNA中CpG含量、代謝產(chǎn)物以及細(xì)菌分泌的小分子物質(zhì)有關(guān)[44]。此外,腸道益生菌還可在腸道內(nèi)被腸道黏膜派氏結(jié)的M 細(xì)胞捕獲,刺激巨噬細(xì)胞、T 細(xì)胞及其他細(xì)胞,這些免疫細(xì)胞遷移至腸系膜淋巴結(jié)并可隨淋巴及全身血液循環(huán)至肺及其他臟器發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

臨床研究發(fā)現(xiàn),腸道菌群變化可以改變哮喘患者對(duì)過(guò)敏因素的反應(yīng)。RSV 誘導(dǎo)的哮喘急性發(fā)作的小鼠模型中,口服約氏乳桿菌可降低小鼠氣道高反應(yīng)性,減輕以中性粒細(xì)胞減少為特征的肺部炎癥反應(yīng)以及減少氣道產(chǎn)黏液的杯狀細(xì)胞數(shù)量;肺組織中Th2細(xì)胞因子IL-4、IL-5、IL-13和IL-17水平明顯降低[45],可見(jiàn)約氏乳桿菌可以明顯改善RSV 誘導(dǎo)的哮喘反應(yīng) (表2)。

臨床研究還發(fā)現(xiàn)口服益生菌也可有效抵抗HRV 的感染,保護(hù)呼吸道健康[46]。94名早產(chǎn)嬰兒在出生3～60 d內(nèi)口服益生元和益生菌后發(fā)現(xiàn),服用益生元益生菌的嬰兒較服用安慰劑組嬰兒相比,HRV 感染的發(fā)生率更低。但是目前相關(guān)益生菌制劑的研究仍在進(jìn)行之中,保護(hù)機(jī)制有待進(jìn)一步闡析。

4.2 某些呼吸道致病菌可增加呼吸道病毒的致病性及所致疾病的嚴(yán)重程度 RSV 與HRV 的感染造成呼吸道菌群失調(diào),同時(shí)促進(jìn)致病菌定植以及致病菌數(shù)量增加。有資料顯示60%～70%健康成年人和兒童的鼻腔中存在肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌以及卡他莫拉菌。這些致病菌的定植可增加機(jī)體對(duì)病毒的易感性,使病毒更易于侵入機(jī)體,并能使病毒感染相關(guān)疾病進(jìn)一步惡化[47]。

RSV 感染造成咽部菌群失調(diào)可進(jìn)一步導(dǎo)致病毒感染后期氣道高反應(yīng),抑制肺部Treg細(xì)胞的增殖以及抑制肺部CD11c+細(xì)胞的成熟[48],打破機(jī)體免疫平衡,加重疾病的嚴(yán)重程度。有研究顯示機(jī)體在感染RSV 后,呼吸道先存菌群也可通過(guò)引發(fā)促炎反應(yīng)進(jìn)一步加重病情[49]。

實(shí)驗(yàn)證明,RSV 在體內(nèi)的復(fù)制、侵襲與流感嗜血桿菌的定植密切相關(guān)[50]。RSV 初次感染造成的呼吸道流感嗜血桿菌定植與后續(xù)病毒再次感染的易感性有關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí),流感嗜血桿菌定植可促進(jìn)RSV 復(fù)制,促進(jìn)呼吸道上皮細(xì)胞釋放前炎性細(xì)胞因子IL-6 和IL-8。Ederveen等[31]發(fā)現(xiàn)RSV 感染者鼻咽沖洗液中的病毒載量與鼻咽部菌群組成明顯相關(guān)。健康嬰兒 (n=21)與RSV 感染嬰兒 (n=54)的菌群譜明顯不同,主要差別是RSV 感染患兒鼻咽部韋榮球菌等共生菌減少,同時(shí)如嗜血桿菌和無(wú)色菌等條件致病菌增多。CXCL8是先前研究發(fā)現(xiàn)的一種可預(yù)示疾病嚴(yán)重程度的生物標(biāo)志物。該研究發(fā)現(xiàn),在不同的CXCL8水平下,病患鼻咽部的菌群明顯不同,而且發(fā)現(xiàn)嗜血桿菌的豐度是CXCL8水平最強(qiáng)的預(yù)測(cè)指標(biāo)。但是目前僅能證實(shí)呼吸道菌群改變與疾病嚴(yán)重程度相關(guān),尚無(wú)法證明其因果關(guān)系。有研究調(diào)查了136例患RSV 細(xì)支氣管炎的嬰幼兒,相較于同齡健康嬰幼兒,發(fā)現(xiàn)定植有莫拉菌屬和流感嗜血桿菌的細(xì)支氣管炎組患兒血清中IL-6和IL-8的濃度更高,同時(shí)呼吸道菌群的變化可能引發(fā)了中性粒細(xì)胞的招募和活化增強(qiáng),最終導(dǎo)致RSV 疾病進(jìn)一步加重[51](表1)。

研究發(fā)現(xiàn),HRV 感染造成的呼吸道菌群失調(diào),有利于卡他莫拉菌與肺炎鏈球菌等潛在致病菌的定植,加重疾病的發(fā)展[52],而流感嗜血桿菌的定植則會(huì)誘導(dǎo)ICAM-1 與TLR3表達(dá),繼而增強(qiáng)HRV 對(duì)上皮細(xì)胞的黏附以及相關(guān)細(xì)胞趨化因子的產(chǎn)生[53](表1)。

此外,像嬰幼兒、老年人、免疫功能不全等特殊人群,其被病毒感染后可能會(huì)引發(fā)一系列其他疾病,后果更為嚴(yán)重。

4.3 呼吸道菌群與RSV、HRV 感染引起的細(xì)支氣管炎和哮喘 細(xì)支氣管炎常由RSV 和HRV 感染引起,其中RSV為主要病原體。兩歲以下的嬰兒、過(guò)敏體質(zhì)、免疫功能不全等特殊人群更易在感染RSV 后引起細(xì)支氣管炎。

當(dāng)人體感染RSV 后,呼吸道定植細(xì)菌數(shù)量增加,流感嗜血桿菌明顯過(guò)度生長(zhǎng),鏈球菌屬、莫拉菌屬的定植,促使疾病從上呼吸道感染進(jìn)展到下呼吸道[54],RSV 進(jìn)入肺部引起細(xì)支氣管炎。Yang等[55]研究發(fā)現(xiàn),肺炎鏈球菌感染出生1周的小鼠,可引發(fā)Th17 型炎癥反應(yīng)以及氣道高反應(yīng)性。Th17表型與肺FoxP3+Treg細(xì)胞受損相關(guān)。同時(shí)有研究觀察到RSV 感染后引起細(xì)支氣管炎的嬰幼兒中,Treg細(xì)胞數(shù)量減少[56]。推測(cè)肺炎鏈球菌在呼吸道的早期定植抑制了Treg細(xì)胞反應(yīng),無(wú)法抑制和平衡機(jī)體過(guò)高的炎癥應(yīng)答,導(dǎo)致宿主更易受過(guò)敏性氣道炎癥的影響,增加了RSV感染后疾病的嚴(yán)重程度 (表1)。

研究發(fā)現(xiàn)不同病毒感染后引起的細(xì)支氣管炎疾病中,呼吸道菌群的組成并不相同。Mansbach 等[57]研究發(fā)現(xiàn),1 016例患毛細(xì)支氣管炎嬰兒的鼻咽分泌物,檢測(cè)出RSV和/或 HRV 感染的樣品有730 份。其中580 份僅 RSV 感染,發(fā)現(xiàn)其呼吸道菌群中厚壁菌門(mén)和鏈球菌屬豐度高,而變形菌門(mén)、嗜血桿菌屬和莫拉菌屬豐度低;而60 份僅HRV 感染的樣品檢測(cè)結(jié)果則與之相反,厚壁菌門(mén)和鏈球菌屬豐度低,而變形菌門(mén)、嗜血桿菌屬和莫拉菌屬豐度高;另外100份RSV 和HRV 共感染樣品中,上述菌群的豐度介于兩組病毒單獨(dú)感染的樣本檢測(cè)結(jié)果之間。提示不同病毒病原感染可引起呼吸道菌群呈現(xiàn)出特征性的變化。

哮喘是一種公認(rèn)的呼吸系統(tǒng)免疫功能紊亂性疾病,其被定義為由病毒性上呼吸道感染、環(huán)境過(guò)敏原或其他刺激引起的間歇性呼吸癥狀的臨床綜合征,其特征是非特異性氣管高反應(yīng)性和氣道炎癥。

肺部菌群失調(diào)可能是引起哮喘綜合征的原因之一。比較輕度持續(xù)性哮喘患者與健康人的痰液菌群,發(fā)現(xiàn)輕度持續(xù)性哮喘患者其痰液中厚壁菌門(mén)和放線菌門(mén)數(shù)量下降,變形桿菌數(shù)量上升[58]。馬歡[59]則比較了哮喘急性發(fā)作期患者與健康人鼻腔菌群的組成,發(fā)現(xiàn)哮喘患者表現(xiàn)為鼻腔菌群失衡,以單一的葡萄球菌屬為主,可能導(dǎo)致呼吸道屏障作用降低 (表1)。同時(shí),不僅呼吸道菌群與哮喘表型存在相關(guān)性,哮喘的嚴(yán)重程度也與變形菌門(mén)及鏈球菌屬的數(shù)量呈正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)慢性哮喘患者痰液中菌群多樣性大于持續(xù)或重度哮喘患者的菌群多樣性[52]。

細(xì)菌是哮喘源起和惡化的重要參與者。RSV 和HRV感染可促進(jìn)呼吸道致病菌的感染與定植,嗜血桿菌屬、鏈球菌屬和莫拉菌屬與呼吸道疾病及哮喘的發(fā)展相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)人體暴露在菌群種類(lèi)豐富的環(huán)境時(shí),可預(yù)防哮喘的發(fā)展,因此保持呼吸道菌群的多樣性似乎可視為預(yù)防潛在哮喘發(fā)生的策略[54]。此外,呼吸道流感嗜血桿菌的早期定植和機(jī)體促炎癥免疫反應(yīng)也與兒童哮喘的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[35]。

近年來(lái)關(guān)于RSV 和HRV 引起哮喘的相關(guān)免疫學(xué)機(jī)制已經(jīng)廣泛研究,而呼吸道菌群在哮喘發(fā)生發(fā)展中的確切作用尚不明晰,有待進(jìn)一步探究與確認(rèn)。

呼吸道病毒感染會(huì)導(dǎo)致局部菌群紊亂,包括上呼吸道和下呼吸道;而某些呼吸道致病菌定植則可增加呼吸道病毒的致病性及所致疾病的嚴(yán)重程度,引發(fā)兒童細(xì)支氣管炎和哮喘等疾病。機(jī)體遠(yuǎn)端如腸道菌群組成的改變可通過(guò)對(duì)全身免疫狀態(tài)的影響干預(yù)呼吸道對(duì)病原感染的防御。提示通過(guò)干預(yù)局部及遠(yuǎn)端的菌群組成可以調(diào)節(jié)機(jī)體對(duì)呼吸道病毒的易感性及相關(guān)疾病的嚴(yán)重程度。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中給予 (口服或鼻部滴注)益生菌似乎都可有效改善呼吸道病毒對(duì)肺組織損害程度,但實(shí)際臨床觀察中效果并不明顯。導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室和臨床效果之間差異的原因尚需深入探討,另外對(duì)伴有不同疾病的病毒易感者使用益生菌是否存在風(fēng)險(xiǎn),尤其是免疫缺陷患者,還需要進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察進(jìn)行確認(rèn)[60]。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突