全球多队列研究：HIV对肠道微生物组的重塑机制

撰文：paperplaneTH

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  本报告基于一项于 2025 年发表的开创性多队列研究，该研究系统地揭示了人类免疫缺陷病毒（HIV）感染及其抗逆转录病毒治疗（ART）方案如何以地理依赖性的方式塑造不同人群的肠道微生物组。这项迄今为止最广泛的调查之一，纳入了来自乌干达、博茨瓦纳和美国的 587 名参与者（包括 HIV 阳性患者和未感染对照者），通过先进的粪便宏基因组测序技术，揭示了宿主免疫、治疗方案和地理环境在微生物组动力学中的复杂互动。

 研究的核心发现包括：HIV 感染引起的分类学改变具有位点特异性，而功能途径的改变在不同队列中具有高度一致性，并且首次揭示了常用 ART 药物依非韦伦（Efavirenz）对非洲队列肠道微生物组的地理依赖性脱靶效应，并将其与下游临床并发症联系起来。这些发现为开发微生物组知情、地理定制的 HIV 治疗策略提供了关键基础。

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引言与研究背景

肠道微生物组作为宿主健康和免疫反应的关键调节剂，其平衡与否对人体至关重要。HIV 感染以免疫缺陷和慢性炎症为特征，已知会扰乱肠道微生物群的组成和功能，导致生态失调。然而，以往的研究多受限于地理同质性及 ART 方案的不一致性，使得对 HIV 和治疗效果对微生物组影响的结论模棱两可。

本研究通过纳入来自撒哈拉以南非洲和北美（乌干达、博茨瓦纳、美国）的多元化队列，成功克服了地理和治疗方案的局限性。研究使用了粪便宏基因组测序，旨在全面探究 HIV 感染、疾病进展以及具体 ART 方案如何影响常驻肠道微生物群落的分类景观和功能能力，从而全面描绘 HIV、ART 与微生物组改变之间的复杂交叉点。

主要研究发现与结果分析

1.🦠 HIV 感染对肠道微生物组的分类学影响具有地理特异性

 研究发现，HIV 感染引起的肠道微生物群分类学改变在很大程度上是位点特异性的。乌干达和博茨瓦纳队列与美国队列之间的多样性指标和细菌类群变化存在显著差异。

* 地理差异： 撒哈拉以南非洲队列与北美队列在细菌群落结构上的显著差异，表明地理和当地生态（可能包括饮食、生活方式和基线微生物群组成）极大地塑造了微生物群对 HIV 感染的反应。

* 生态系统趋同： 这种差异强调了在评估疾病背景下的微生物组变化时，必须纳入不同人群进行研究，不能简单地推广单一区域的结果。

2. 🧬 微生物功能途径改变的高度一致性

 尽管细菌物种组成存在显著的区域差异，但功能宏基因组分析发现微生物功能途径的改变在三个队列中具有高度一致性，尤其在发展为获得性免疫缺陷综合征（AIDS）的个体中加剧。

* 趋同扰动： 代谢过程（包括氨基酸代谢、脂质生物合成和氧化还原平衡）存在趋同扰动。

* 生化影响： 这表明，无论微生物的物种身份如何，HIV 引起的生态失调的生化影响具有共同性，可能解释了 HIV 进展中观察到的全身炎症和免疫功能障碍。

3. ART 方案的地理依赖性效应与分子机制

 研究发现，作为 HIV 管理基石的 ART 疗法，特别是常用的非核苷逆转录酶抑制剂（NNRTI）依非韦伦（Efavirenz），以一种地理依赖性的方式影响肠道微生物组。

* 依非韦伦的脱靶效应（非洲队列）： 在乌干达和博茨瓦纳队列中，依非韦伦的使用与普雷沃氏菌属（Prevotella）的显著枯竭以及细菌种间代谢网络的破坏相关。普雷沃氏菌通常被认为与粘膜免疫调节有关。

* 美国队列差异： 这种变化在美国队列中则不明显或不存在，再次强调了环境和宿主因素对治疗效果的调节作用。

* 分子机制： 计算建模和体外实验提出了一个新假设：依非韦伦可能交叉抑制参与细菌抗噬菌体防御机制的原核逆转录酶。这种抑制会损害微生物的生存和群落平衡，从而解释了普雷沃氏菌的减少。

4. 临床关联：微生物组变化与下游并发症

 这项研究将依非韦伦相关的普雷沃氏菌消耗与炎症和动脉粥样硬化标志物的加剧紧密联系起来，这些并发症在非洲队列中尤为明显。

* 机制桥梁： 这一发现将 ART 诱导的肠道微生物组变化与非艾滋病定义疾病（如心血管疾病，其主要驱动因素是 HIV 感染者的慢性全身炎症）的下游临床后遗症联系起来。

* 治疗警示： 这强调了在选择 ART 治疗方案时，特别是在某些方案占主导地位的资源有限环境中，必须考虑其微生物组后果。

结论与重要意义

A. 挑战与新的认知

 这项里程碑式的研究决定性地拓宽了对 HIV 和 ART 疗法如何重塑不同环境和遗传背景下人群肠道微生物组的理解。

* 挑战旧假设： 它挑战了 ART 效应普遍有益或仅侧重于病毒抑制的简单概念，阐明了治疗对受地理和宿主背景影响的共生生态系统施加不同生物力量的分层景观。

* 核心见解： 揭示了特定于地理的分类学修改但功能上的共同性，以及识别了与广泛使用的 ART 药物相关的有害微生物组效应。

B. 对未来研究和临床实践的启示

 这项工作为推进个性化和全球健康提供了变革性潜力：

* 精准医疗： 倡导将微生物组分析和地理背景整合到临床决策中，以微生物组知情、地理定制的 HIV 治疗策略来减轻并发症并改善全球患者的治疗效果。

* 治疗创新： 发现了针对可改变微生物途径或减轻 ART 脱靶效应的治疗创新机会，例如开发辅助微生物组调节干预措施（如益生元或靶向噬菌体疗法）。

* 全球合作： 再次体现了国际合作研究的力量，其模型为弥合全球健康差异和定制尊重生物和文化异质性的医疗干预措施树立了典范。

最终，承认和质疑传染病、微生物组生态学、地理学和药理学的复杂界面，是推进艾滋病毒医学未来的关键。

文章标题:Global multi-cohort study: the remodeling mechanism of HIV on the intestinal microbiome.

作者: paperplaneTH