任麗麗團隊與國(guó)家生物(wù)信息中(zhōng)心、中(zhōng)日友好醫(yī)院合作(zuò)揭示腸道微生物(wù)在預測新(xīn)冠患者預後中(zhōng)的重要作(zuò)用(yòng)

2024年5月22日我所任麗麗團隊與國(guó)家生物(wù)信息中(zhōng)心李明锟研究員和中(zhōng)日友好醫(yī)院曹彬教授團隊聯合在Research雜志(zhì)在線(xiàn)發表了題為(wèi)“Gut microbiota improves prognostic prediction in critically ill COVID-19 patients alongside immunological and hematological indicators”的論文(wén)。

自COVID-19大流行以來，已造成超過700萬人死亡，現今仍然是對公(gōng)共衛生安(ān)全的重大挑戰。已有(yǒu)多(duō)項研究發現血液中(zhōng)的細胞因子以及血常規指标可(kě)以作(zuò)為(wèi)預測新(xīn)冠患者預後的生物(wù)标志(zhì)物(wù)。雖然有(yǒu)研究發現新(xīn)冠患者的腸道菌群發生了顯著變化，但腸道菌群作(zuò)為(wèi)疾病預後生物(wù)标志(zhì)物(wù)的潛力尚不清楚。

該研究從192名(míng)危重症COVID-19患者入院第一天連續采集共583個肛拭子樣本，進行宏基因組測序，同時采集了血液樣本對27種細胞因子、趨化因子、血液和生化指标進行了檢測。研究發現，COVID-19患者腸道菌群多(duō)樣性顯著降低，菌群組成和患者的臨床結局相關。其中(zhōng)韋榮球菌的豐度在康複患者中(zhōng)顯著增加，而在死亡患者中(zhōng)減少。研究還發現，後期康複患者腸道中(zhōng)菌群的相互作(zuò)用(yòng)更加緊密，而死亡患者腸道菌群網絡結構更為(wèi)稀疏，表明預後較差的新(xīn)冠患者腸道菌群紊亂程相較康複患者更嚴重。研究還發現腸道菌群與多(duō)種促炎性細胞因子和血液指标之間存在顯著關聯。其中(zhōng)，韋榮球菌與多(duō)種促炎性細胞因子（如IL-1ra、IL-1b、IL-8等）呈負相關，表明其可(kě)能(néng)在減輕炎症反應中(zhōng)發揮作(zuò)用(yòng)。同時，一些腸道共生菌（如拟杆菌、糞杆菌）與血液中(zhōng)淋巴細胞和白蛋白的水平呈正相關，提示健康腸道微生物(wù)在維持宿主免疫和代謝(xiè)平衡中(zhōng)可(kě)能(néng)發揮作(zuò)用(yòng)。

通過構建COVID-19患者預後預測的随機森林模型，研究發現入院時患者腸道菌群組成的預測曲線(xiàn)下面積（AUC）為(wèi)0.78，而細胞因子和血液指标預測預後的AUC分(fēn)别為(wèi)0.80和0.88。整合後兩者的預測模型AUC為(wèi)0.89，而整合三種指标後模型預測準确性AUC提升為(wèi)0.93，表明多(duō)維度數據的整合能(néng)夠提供更準确的臨床預後預測效果，腸道菌群可(kě)以進一步提升現有(yǒu)免疫和血液學(xué)指标對COVID-19患者預後的預測效力。

圖.新(xīn)冠肺炎患者腸微生物(wù)組成特征及其與預後的關聯

該研究獲得了中(zhōng)央級公(gōng)益性科(kē)研院所基本科(kē)研業務(wù)費（2019PT310029）、中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科(kē)技(jì )創新(xīn)工(gōng)程（2023-I2M-2-001）、國(guó)家自然科(kē)學(xué)基金（82161148009）等項目的資助。中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院病原生物(wù)學(xué)研究所任麗麗研究員、國(guó)家生物(wù)信息中(zhōng)心李明锟研究員、中(zhōng)日友好醫(yī)院曹彬教授為(wèi)本文(wén)的共同通訊作(zuò)者。中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院病原生物(wù)學(xué)研究所郭麗研究員、國(guó)家生物(wù)信息中(zhōng)心博士生鍾嘉鑫和中(zhōng)日友好醫(yī)院王業明博士為(wèi)本文(wén)的共同第一作(zuò)者。