细菌和真菌微生物群的失衡会影响到真菌性角膜炎的发病过程及治疗效果

《Experimental Gerontology》：Dysbiosis of bacterial and fungal microbiomes affects the disease process and treatment outcome in fungal keratitis

　　真菌性角膜炎（FK）患者眼表菌群失衡及治疗响应分析，采用目标NGS测序比较25例FK患者感染眼与健眼及10例白内障对照的眼表菌群差异。发现FK患者有益菌（普雷沃菌、乳酸杆菌、 Leuconostoc）减少，机会菌（梭菌、双歧杆菌、假单胞菌）及致病真菌（曲霉、尖孢镰刀菌、球拟酵母菌）增多，且这种失衡存在于对侧健眼中。治疗后，菌群显著恢复至对照组水平，但仍有部分患者（如Tannerella、Sutterella、Odoribacter、Coprinellus、Volutella）菌群未改善。研究揭示眼表菌群动态与FK病情进展及治疗响应的关联性，为微生态诊断和预后评估提供依据。

　　

Bharanidharan Devarajan|Sankalp Sharma|Bethany Mills|Lalitha Prajna|Prajna Namperumalsamy Venkatesh|Kuppamuthu Dharmalingam

印度马杜赖Aravind医学研究基金会微生物学系

摘要

真菌性角膜炎（FK）是一种严重的眼部感染，主要由黄曲霉和茄病镰刀菌引起。我们使用靶向下一代测序（NGS）技术，研究了疾病进展、治疗和临床状态期间细菌和真菌微生物组的变化。样本来自25名FK患者的受感染眼和健康对照眼的另一只眼，以及10名健康非感染白内障患者的另一只眼。数据分析使用了QIIME（微生物生态学定量洞察）和MicrobiomeAnalyst软件。与对照样本相比，FK患者中的有益细菌（如普雷沃氏菌、乳酸菌和乳链球菌）数量减少。另一方面，机会性细菌（如梭菌、双歧杆菌和假单胞菌）数量增加。曲霉、炭疽镰刀菌和担子菌在角膜炎患者中更为丰富，而马拉色菌和木霉则较少。这种菌群失调也出现在FK患者的未感染对照眼中。治疗导致多洛西格兰努姆、萨特雷拉和阿克曼氏菌等细菌属以及毛壳菌、柯氏孢子菌和青霉菌等真菌属的数量发生显著变化。治疗后，这些细菌和真菌属恢复到对照组的水平，除了阿克曼氏菌和柯氏孢子菌。在接受治疗的患者中，仍有很大一部分患者对治疗无反应。这种治疗结果（响应者与非响应者）在坦纳雷拉、萨特雷拉等细菌属以及科普里内卢斯和沃卢特拉等真菌属的数量上有所体现。本研究强调了微生物组特征在FK中的临床意义，展示了双侧菌群失调、细菌-真菌的整合分析及其与治疗结果的相关性。这些发现为基于微生物组的诊断、预后生物标志物和风险分层提供了潜力。

引言

最近的研究证实了眼表存在核心细菌和真菌微生物群[1–4]。这些研究表明，眼表微生物群通过增加多种免疫效应分子在增强眼部免疫力方面起着关键作用（de Paiva等人，2016年；Kugadas和Gadjeva，2016年；Leger等人，2017年）。St Leger等人在小鼠模型中证明，定植在眼表的细菌共生菌（如乳腺炎棒状杆菌）通过诱导IL-17来防止侵袭性真菌和细菌感染，从而驱动中性粒细胞的募集，并使中性粒细胞将抗菌物质释放到泪膜中（Leger等人，2017年）。这些发现突显了稳定眼表微生物组在维持眼睛健康和抵抗眼部感染中的重要性。多项研究已经确定了细菌性和真菌性角膜炎患者眼表微生物组组成的变化（Cavuoto等人，2021年；Kang等人，2022年；Sai Prashanthi等人，2019年；Watane等人，2019年）。这些疾病通常伴有显著的发病率，了解微生物组失调在其发病机制中的作用至关重要。尽管取得了这些进展，但关于眼表细菌和真菌感染中微生物组物种的具体变化仍有一些关键问题尚未得到解答。此外，抗真菌治疗的效果以及响应者与非响应者之间的微生物组失调的相关性也尚未明确。

我们试图通过研究由黄曲霉和茄病镰刀菌引起的真菌性角膜炎的疾病进展和抗真菌治疗结果中的细菌和真菌微生物组及其菌群失调来填补这些空白。我们调查了眼表细菌和真菌物种是否发生了变化，如果发生了变化，这些变化在抗真菌治疗后如何改变。这项研究将有助于我们更好地理解眼表微生物组在疾病表现中的作用以及宿主固有微生物组在清除感染中的响应。

研究人群

马杜赖Aravind医学研究基金会的机构审查委员会批准了这项研究（IRB2020007BAS）。该研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，2020年1月至12月在马杜赖Aravind眼科医院的角膜诊所前瞻性地招募了角膜炎患者。对照组成员来自研究期间就诊的白内障患者。

所有参与者均获得了书面知情同意。

临床特征

共有35人参与了这项研究，其中包括25名真菌性角膜炎患者（16人黄曲霉检测呈阳性，9人茄病镰刀菌检测呈阳性）和10名白内障患者作为对照组（补充表S1）。在参与者中，21人为男性（60%），14人为女性（40%）。角膜炎组的平均年龄为55.4岁（18名男性，7名女性），与对照组（平均年龄54.8岁，6名男性，4名女性）相当。

讨论

该研究通过同时检测细菌和真菌群落，并将其变化与治疗结果及临床结果联系起来，提供了关于真菌性角膜炎相关微生物菌群失调的宝贵见解。这种综合方法具有转化价值，因为与结果相关的微生物特征（如坦纳雷拉、萨特雷拉、奥多里巴克特、科普里内卢斯和沃卢特拉）可能作为预后生物标志物。与对照组相比，

结论

这项研究揭示了真菌性角膜炎中的微生物菌群失调，显示了细菌和真菌群落在感染和治疗反应中的变化。有益细菌属（如普雷沃氏菌、乳酸菌、醋酸杆菌和乳链球菌）在角膜炎患者中显著减少，而机会性细菌属（如气单胞菌、梭菌和双歧杆菌）增加，导致炎症加重和恢复延迟。致病性真菌属（如曲霉和炭疽镰刀菌在角膜炎患者中更为普遍。

作者贡献声明

Bharanidharan Devarajan：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、监督、软件使用、方法学设计、调查实施、数据分析、数据管理、概念构思。Sankalp Sharma：资源提供、数据管理。Bethany Mills：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化。Lalitha Prajna：资源提供。Prajna Namperumalsamy Venkatesh：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源提供。Kuppamuthu Dharmalingam：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、资金获取。

数据声明

数据将在作者请求时提供。

伦理批准和参与同意

本研究遵循《赫尔辛基宣言》的原则，并获得了马杜赖Aravind医学研究基金会机构审查委员会（IRB2020007BAS）的伦理批准。

资助

这项工作得到了Cognizant基金会的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。