HIV感染後對人體腸道菌羣有何影響

人體腸道內定植著數以億萬計的微生物,它們與宿主之間相互制約相互作用,形成了互利共生的關係,這個龐大而多樣化的微生物系統在調節宿主代謝和免疫中起關鍵作用。

HIV感染導致腸道微環境平衡被破壞,改變腸道菌群組成以及代謝,破壞正常的宿主反應機制,擾亂宿主菌群正常相互作用中的微妙平衡。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

獲得性免疫缺陷綜合徵(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)是由人類免疫缺陷病毒(human immune⁃deficiency virus,HIV)引起的一種慢性傳染性疾病。

HIV感染仍然是一個全球性的流行病,全世界幾乎有3700萬人感染,但是目前仍未有疫苗,一旦染上就無法治癒。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

HIV屬於逆轉錄病毒(retrovirus),侵入並破壞人體的正常免疫系統,進而改變 HIV 感染者體內的微生物菌群組份結構。

人類免疫系統中較為重要的組成部分,包括定居在人體胃腸道內的共生細菌,當人體遭受HIV感染後,機體胃腸道內的微生物會發生不同程度的變化。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

目前,關於研究腸道內微生物菌群變化對HIV感染者健康的影響,已成為一個熱門的研究領域。

其中很大的原因是HIV感染者的腸道微生物群體發生改變以後,導致與其相關的許多疾病的發生率增高,例如血脂異常、心血管疾病和慢性炎症等疾病。

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1 腸道微生物

相當多的微生物在人體腸道內定植,它們的種類超過1 000多種,將近100萬億個,細胞總數高達1014,接近於人體細胞數總和的10倍,每個人平均最少能有160種優勢菌群。

在健康的人體腸道內,腸道微生物包括如下5個菌門:疣微菌門、放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門。

由於社會經濟、年齡、地理和飲食等因素的影響,腸道微生物組成的差異很大。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

腸道菌群數量眾多、類別 極其豐富,廣泛參與到人體內的生理活動,對人們的健康產生非常重要的影響。

腸道微生物群在內臟平衡中起關鍵作用,反過來影響各種臨床結果。

一般來說,腸細菌通過消化不溶性纖維,分解不同的營養元素或通過提供影響營養的重要代謝物來加工營養。在小分子水平上,腸道的一些微生物對小分子產生重要的前體。

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例如與心血管疾病相關的三甲胺⁃N⁃氧化和短鏈脂肪酸,這些物質既對腸黏膜免疫系統發揮重要的免疫調節作用,又為腸細胞提供能量。

此外共生生物體在調節層狀蛋白 T 細胞區域的發育和活化過程中起著重要作用。

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因此人體腸道是宿主與微生物相互作用的關鍵部位,腸道微生物與宿主和外環境間存在著相互依賴相互制約的關係。

當這一平衡系統受到破壞,腸道微生物便會在數量、種類和定位上出現異常改變,進而引某些病理變化甚至出現患病。

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2 HIV感染對腸道微生物的影響

HIV感染人群的相關研究雖然有許多侷限性,但仍在 HIV感染者和未感染者的腸道微生物群體中發現許多可重複的差異。

研究表明,HIV感染或其他疾病狀態的患者均有某些微生物組成的改變。

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2.1 HIV 感染對益生菌類微生物的影響

益生菌是定植在人體胃腸道內,具有改善宿主微生態平衡、發揮有益作用的一類活性有益微生物的總稱。

主要作用是通過調整宿主胃腸道內微生物的成份結構,激活宿主內源性微生物群。乳桿菌和雙歧桿菌均是擬桿菌屬的益生菌,能夠幫助人體改善腸道健康和免疫功能。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

在HIV感染者的腸道內經常會發現一些如綠膿假單胞菌和白色念珠菌等機會性病原體,但雙歧桿菌和乳酸桿菌這兩種菌群的檢測水平就很低甚至沒有。

AIDS患者胃腸道功能的正常運行將會因為益生擬桿菌的減少而受到影響。

Zoetendal等在早期的研究中發現,HIV陰性個體中同一個人的黏膜活檢樣本和糞便中的細菌差異很大。Dillon等同樣觀察到依賴於抽樣方法的分類群丰度與HIV相關的變化具有差異。

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然而,在所有采樣平臺中,類桿菌屬的亞類或者種類的相對丰度與HIV相關的變化大體相似。這表明黏膜相關微生物組成可能與免疫系統有著更緊密的相互作用甚至影響免疫系統。

來自末端迴腸和右結腸的樣品在HIV陽性受試者和HIV陰性對照之間最好區分,腸道微生物組成可能因為腸道的分段而有所不同。

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2.2 感染階段對腸道微生物組成的影響

HIV感染早期是感染後3~5 d的感染階段(不可檢測的病毒載量)和急性期(HIV 可觀察到的臨床表現),伴隨快速的病毒複製、強烈的免疫應答、免疫破壞、病毒多樣化和CD4細胞計數大於200細胞/μL。

在此階段就觀察到非典型的微生物,因此感染階段對微生物組成的研究至關重要。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

在某項研究中,對比健康人群,由於AIDS患者的腸道相關淋巴組織中 CD4+ T 細胞消耗和免疫激活水平變化,導致其腸道內存在較高水平的腸桿菌和細菌類微生物。

GORI 等觀察到白色念珠菌和綠膿桿菌等病原菌的種類 丰度過高也會出現在HIV感染早期階段。這些病原菌(白色念珠菌、綠膿桿菌等)的存在表明HIV感染者更容易被感染。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

像能夠增強腸道免疫功能的雙歧桿菌和乳酸桿菌等益生菌種,它們更傾向於感染調節免疫系統的病原, 所以在未經治療的AIDS患者的糞便中這些菌群的檢測水平相對較低。

在一些涉及其他早期HIV感染者的研究中,無論治療與否,已經觀察到病原體和共生微生物相對於病毒載量的比例發生變化。

HIV感染後對人體腸道菌群有何影響

與治療的受試者相比,未治療的HIV陽性受試者中腸桿菌科和類桿菌類分別有著明顯的富集和消耗,這些受試者表現出與HIV-(健康對照)或HIV+(感染的)相似的細菌組成。

——摘自《實用醫學雜誌》

2018年第34卷第5期

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