王璋及合作者揭示慢性阻塞性肺疾病呼吸道菌群-宿主互作机制

2022年8月22日，Nature子刊Nature Microbiology（IF2021=30.964）在线发表了我院生态科学研究所王璋研究员团队题为“Multi-omics analyses of airway host-microbe interactions in chronic obstructive pulmonary disease identify potential therapeutic interventions”的研究论文。该论文通过对慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺、COPD）患者进行深度多组学分析，结合体内外功能实验，揭示了慢阻肺呼吸道微生物组与宿主的互作机制。

慢阻肺是常见的呼吸系统疾病之一，其全球患病率和死亡率长期处于前三位。我国慢阻肺患者人数约为1亿，已经成为与高血压、糖尿病“等量齐观”的慢性疾病，构成了重大的疾病负担。寻找慢阻肺病原学机制具有重要的意义。人体呼吸道微生物组是近年研究热点，但目前呼吸道微生物组研究多处于描述性阶段，呼吸道微生物组在慢阻肺中的作用机制尚不清楚。

在这项研究中，王璋团队与合作者通过对广州和深圳两地99名慢阻肺患者和36名健康个体痰液宏基因组、代谢组、宿主转录组和蛋白质组进行分析，绘制了慢阻肺气道“微生物组-宿主”互作图谱。通过序贯中介效应分析整合多组学数据，评估微生物组与慢阻肺主要炎症内型（Endotype，嗜中性粒细胞或嗜酸性细胞炎症）的联系。利用微生物遗传信息和已知“代谢物-宿主基因”互作信息，提出了潜在的“菌群-代谢物-宿主”互作假说（图1）。其中，嗜中性粒细胞炎症慢阻肺中关键假说之一是气道乳杆菌驱动的色氨酸代谢发生改变，这一变化与吲哚-3-乙酸（IAA）减少有关，IAA的减少通过宿主白细胞介素-22（IL-22）信号通路来潜在影响气道炎症与细胞凋亡。体内和体外研究表明，气道微生物组来源的IAA通过IL-22介导的巨噬-上皮互作减轻气道炎症、肺气肿和肺功能下降。通过鼻内接种两株气道乳杆菌，可补充气道IAA水平并重现其对小鼠肺功能与气道炎症的保护作用。该研究为靶向气道微生物-宿主互作的治疗手段提供理论依据。

该研究由华南师范大学、深圳市人民医院、南方医科大学、广州医科大学共同合作完成。华南师范大学生命科学学院生态科学研究所为论文第一完成单位和主要通讯单位。王璋（华南师范大学）、陈荣昌（深圳市人民医院）、周宏伟（南方医科大学）为共同通讯作者。澳大利亚新南威尔士大学Emad El-Omar教授、美国加州大学Jack Gilbert教授，美国罗格斯大学Martin Blaser教授、加拿大McMaster大学Martin Stampfli教授参与该研究并对数据分析、论文撰写与修改提供指导。该研究得到了国家重点领域研发计划（2017YFC1310600）、国家自然科学基金（31970112、32170109）、广东省自然科学基金（2019A1515011395）、深圳市科创委项目（KCXFZ202002011008256）、以及广东省医学科研基金项目（C2019001）的支持。

论文原文链接：https://www.nature.com/articles/s41564-022-01196-8