易基因 - 组学前沿：肺病毒—关于哮喘严重程度及其恶化的新兴潜在生物标志物

易点评

众所周知，呼吸道的一些病毒感染会导致和加重哮喘的发生，但由于目前医疗技术的限制，人们对呼吸道中的共生病毒还没有进行十分广泛的研究。因此，本文为了探讨哮喘患者呼吸道中病毒组的特征，对健康志愿者和哮喘患者唾液中的细菌菌群和病毒组进行了分析，并评估了它们与疾病严重程度、哮喘控制试验(ACT)和肺功能等临床特征的关系。分析结果表明，巨细胞病毒(CMV)、EB病毒(EBV)、噬菌体在对照组和实验组中具有显著差异。因此，作者得出了肺病毒特别是CMV、EBV和噬菌体可能是哮喘严重程度及其恶化潜在生物标志物的结论。揭示了不同人群的病毒多样性，为病毒组与宿主间相互作用，改变病毒整体构成从而影响疾病状态的临床研究作出贡献。

研究背景

哮喘是一种由多种病理生理机制引起的异质性疾病，以慢性气道炎症引起的咳嗽、呼吸困难和喘息为特征。哮喘是遗传因素和环境因素共同作用的结果，对屋尘螨、花粉、动物皮毛等过敏原的免疫应答是哮喘发病的关键机制。

病毒也被认为在哮喘的发生、发展和恶化中起着重要作用。特别是许多有关呼吸道病毒感染和过敏反应的研究报告指出，80%的哮喘发作与呼吸道病毒有关，其中鼻病毒对哮喘的发生有重要影响，其他与诱发哮喘的病毒包括流感病毒和呼吸道合胞病毒。病毒组是指所有病毒的集合，包括感染真核细胞和原核细胞的病毒，它们存在于人体内并占据人体微生物群的很大一部分。虽然由于其不可培养的特点，很少有研究对其进行分析，但最近的病毒组研究表明，病毒菌群是影响宿主健康和疾病的重要因素，未知的病毒组成员被称为病毒“暗物质”。2009年首次对哮喘患者进行了病毒分析，评估了囊性纤维化患者和非囊性纤维化患者的DNA病毒群落。此外，2018年的一项研究分析了134名哮喘儿童的鼻咽拭子中的病毒和细菌体，报告称鼻病毒-C、Boolarra病毒-1和呼吸道合胞病毒-B是主要的病毒种类。而以上这些是对哮喘患者进行病毒分析仅有的研究。

因此，在本研究中，作者的目标是使用从健康志愿者和哮喘患者收集得到的唾液来鉴定和表征病毒载体。作者的发现表明，疱疹病毒或许可以被用作表征哮喘严重程度的生物标志物。

实验方法

图中表示的是从唾液中收集和浓缩病毒样本颗粒(VLP)的实验流程

结果

患者特征和临床参数

表I总结了纳入本研究的12名健康志愿者、15名非重度哮喘患者和15名重度哮喘患者的特征。与非重症哮喘组比较，重度哮喘组症状评分(ACT、ACQ)较差，肺功能(FEV1、FEV1/FVC)较低，急性加重期发生率较高。

表I 哮喘患者的人口统计学特征

唾液中的病毒

基于β-多样性分析，健康组、非重度哮喘组和重度哮喘组的病毒结构被清楚地区分开来。

在总样本中，原核生物病毒含量最高，为62.0±4.5%，其次是疱疹病毒，为35.7±4.2%。疱疹病毒在健康人中占13.4±5.2%，在哮喘患者中占44.6±4.6%。而不同的疱疹病毒在哮喘患者中的占比分别为，单纯疱疹病毒1型(HSV-1；3.1±1.0%)、巨细胞病毒(CMV)(24.5±3.3%)和EB病毒(16.9±3.5%)。同时，其他真核病毒如BetapillomaVirus也被检测到，但它们在不同组间没有显著差异。

健康组病毒以噬菌体为主，其在各组中的占比依次为，健康组(86.4±5.3%)、非重度哮喘(70.3±4.5%)、重度哮喘(34.1±5.8%)。在样品中鉴定出的20个噬菌体中，链球菌噬菌体是含量最丰富的病毒，平均占总样品的25.9±5.0%(图1)。哮喘组链球菌噬菌体丰度(非重症组11.16%±3.2%，重度组5.5%±2.7%)明显低于对照组(70.0%±7.2%)。哮喘组链球菌噬菌体减少，克雷伯氏菌噬菌体和大肠杆菌噬菌体增加，分别成为非重症哮喘组和重度哮喘组中含量最高的噬菌体。

唾液中的细菌群

基于β-多样性分析，健康组、非重度哮喘组和重度哮喘组的细菌体组成没有区别(图1B)。细菌种类最多的是链球菌(26.3%)(图1D)。占样品总数5%以上，其他优势菌依次为普氏杆菌(16.0%)、奈瑟氏菌(12.8%)、雷诺氏菌(8.5%)和嗜血杆菌(7.6%)，其次为卟啉单胞菌、梭杆菌、放线菌等。与病毒组分析相比，各实验组之间没有细菌丰度的差异。

细菌体和病毒噬菌体的分析结果不一致。病毒体分析显示，链球菌、大肠杆菌和克雷伯氏菌噬菌体的丰度随哮喘的存在和严重程度的不同而不同，而细菌体分析则显示这3种细菌的丰度相似，组间没有差异。

图1

唾液样本中单个病毒的检出率

为了了解特定病毒在人群中的发生率，计算了每组检测到的病毒样本超过样本的比例(图2B)。在58%的健康人唾液样本中检出CMV和EBV，而在哮喘患者唾液样本中检出的病毒相对较多，依次为非重症(60%~87%)和重度哮喘(93%~100%)。相反，链球菌噬菌体在健康人中的检出率为100%，在非重度哮喘患者中较少发现(60%)，在重度哮喘患者中降至47%。

图2

结论

作者的研究发现环境病毒与哮喘严重程度的临床变量之间存在显著的相关性，提示呼吸道疱疹病毒和噬菌体作为哮喘的生物标志物可能具有潜在的应用前景。