Gut Bacterial and Fungal Dysbiosis in Patients with Non-Statutory Infectious Diarrhea in Hohhot: A 16S rRNA and ITS Amplicon Sequencing Case–Control Study

在人体肠道内，一个庞大且繁忙的微观生命群落正不知疲倦地工作，以维持身体健康。这个生态系统并非单一的整体，而是一个由细菌和真菌这两个截然不同的群体组成的复杂社会。虽然细菌长期以来被公认为主要居民，但真菌也发挥着至关重要的作用，这两类群体不断进行着相互作用，在争夺空间和资源的同时，协助消化食物并训练免疫系统。当这种微妙的平衡被打破时，就会发生被称为“菌群失调”的状态，通常会导致疾病。在中国，一种常见且广泛的疾病是非法定传染性腹泻，这是一种由各种病原体引起的、导致频繁、稀或水样便的病症。与霍乱等严重的法定报告疾病不同，这些病例个体而言可能并不那么剧烈，但集合起来却代表了一个巨大的公共卫生挑战。了解肠道微生物群在这些感染期间究竟是如何变化的，对于开发更好的治疗方法至关重要，然而，科学家们在历史上一直难以看到全貌，因为他们往往将细菌和真菌分开研究，从而忽略了它们相互影响的复杂方式。

来自内蒙古呼和浩特的一支研究小组决定以全新的视角来审视这个问题，即同时检测细菌和真菌群落。他们收集了85名患有传染性腹泻患者的粪便样本，并将其与70名健康人的样本进行了对比。利用先进的基因测序技术，科学家们能够读取每个样本中存在的微生物的独特DNA特征，从而能够精确识别出存在哪些物种以及它们的数量。这种方法提供了一张详细的肠道内部景观图，揭示了当一个人生病时，群落结构是如何发生偏移的。该研究聚焦于肠道微生物组中一个在此背景下尚未得到深入探索的特定区域，旨在寻找可以作为预警信号或治疗靶点的特定微生物模式。

调查显示，传染性腹泻会对肠道生态系统造成深刻的破坏，但这种影响在不同居民之间的感受并不均衡。细菌群落遭受的破坏最为严重。在健康个体中，肠道拥有丰富的细菌多样性，其中包括许多能产生有益化合物以维持肠粘膜强韧的细菌。而在患者身上，这种多样性崩溃了。研究人员发现，不同细菌物种的数量显著下降，整个群落的平衡也被彻底打乱。具体而言，那些已知有益的细菌——例如那些产生丁酸盐（一种维持结肠细胞活力的关键燃料）的细菌——几乎被消灭殆尽。取而代之的是能够造成伤害的机会性细菌开始迅速繁殖，其中包括通常与感染和炎症相关的变形杆菌属（Escherichia）和链球菌属（Streptococcus）。真菌群落也发生了变化，但这种转变并不像细菌那样剧烈。虽然真菌物种的总数有所减少，但真菌网络的整体结构比细菌系统保持得更为稳定。然而，患者确实表现出念珠菌属（Candida，一种在人体防御能力下降时可能产生问题的真菌）的显著增加，以及曲霉属（Aspergillus）的减少。

这项研究中最令人瞩目的发现之一是年龄如何塑造这些微生物的变化。研究人员发现，肠道微生物群对疾病的反应在婴儿和老年人身上并不相同。在细菌世界中，多样性遵循一个清晰的生命周期：在婴儿时期最低，在成年期达到顶峰，然后在老年时期再次下降。当患者生病时，这种依赖于年龄的模式得以保留但发生了扭曲。婴儿表现出与成年人截然不同的微生物图谱，由其发育阶段典型的细菌所主导；而老年人则表现出明显的保护性细菌缺失和有害细菌上升。相比之下，真菌群落并未表现出如此强烈的年龄相关结构变化；相反，不同年龄层之间的主要差异仅仅在于不同真菌物种的数量。这表明，虽然细菌群落与宿主的生物学发育深度交织在一起，但真菌群落更多地受到饮食和环境等外部因素的影响，无论患者年龄大小，都能保持相对一致的结构。

研究还测试了这些微生物变化是否可以用于诊断该疾病。通过使用计算机模型分析数据，研究人员发现，仅凭三种特定细菌属——瘤胃菌属（Faecalibacterium）、罗氏菌属（Roseburia）和瘤菌属（Ruminococcus）的存在或缺失，就能以极高的准确度识别出患者。这些都是产生丁酸盐的细菌，它们在患者体内的严重匮乏使其成为了该疾病的优秀标志物。相比之下，真菌标志物在诊断方面的可靠性较低，这进一步印证了细菌群落是感染期间可见变化的驱动主体的观点。研究人员指出，他们的发现仅针对呼和浩特的人群，且由于研究设计是基于单一时间点的观察，因此展示了微生物变化与疾病之间存在强关联性，但并不能证明这些变化是导致疾病的原因。尽管如此，这项工作为理解肠道生态系统在传染性腹泻期间如何崩溃提供了清晰的基准，强调了益生菌的流失是该疾病的核心特征，并且年龄是人体内部世界应对感染时的关键因素。