近年來，隨著研究不斷深入，腸道菌群作為“第二基因組”在維護宿主健康中發揮著重要作用，已越來越被學界認同和普通大眾了解。

近日，中科院昆明動物研究所計算生物與醫學生態學科組首次通過理論建模分析，揭示由艾滋病病毒(HIV)和猴免疫缺陷病毒(SIV)感染所觸發的腸道菌群遷移模式及概率，引起了學界的高度關注。研究成果近日在線發表于微生物學領域重要期刊《歐洲微生物學會微生物生態學》上。

逃離“大本營”后果很嚴重

“越來越多的人已經認識到腸道菌群對人體機能及健康的重要性，然而，腸道菌群還有鮮為人知的另一方面，那就是從腸道逃逸的菌群可能會有極端危險性。”中科院昆明動物研究所研究員馬占山提示說，在健康人體中，腸道菌群會受到腸黏膜屏障的嚴密控制，同時免疫系統也嚴陣以待，此時它們各司其職，表現得忠誠友善。

但一旦受到宿主內外環境的影響，尤其是免疫系統出現漏洞，或受到類似遭受HIV/SIV病原體攻擊時，腸黏膜屏障極易出現損傷，此時腸道菌群很可能會逃離“大本營”。而且讓人吃驚的是，一些菌群還會掉轉槍頭，對自己的“老東家”下手。

在馬占山帶領下，中科院昆明動物研究所計算生物與醫學生態學學科組博士生李文迪的最新一項研究，試圖解答受HIV/SIV病毒感染后，腸道菌群中微生物逃逸是有計劃、有組織地逃逸，還是近乎無序地隨機游離，以及人們是否可以從理論上估計出遷移概率以及遷移比例。

通過理論建模分析，并依據美國國立衛生研究院(NIH)學者所提供的實驗數據進行驗證， 研究組首次對這些前沿問題做出了回答。

CD4細胞是人體免疫系統中的一種重要免疫細胞，它們也是艾滋病病毒的攻擊對象;而T淋巴細胞來源于骨髓的淋巴干細胞，在胸腺中分化、發育成熟后，通過淋巴和血液循環而分布到全身的免疫器官和組織中，發揮免疫功能。

“當患者——菌群宿主感染了HIV/SIV后，胃腸道黏膜中兩種重要的免疫細胞(CD4細胞和T細胞)會迅速衰減，黏膜免疫被過度激活，持續性的炎癥反應誘發上皮細胞凋亡和緊密連接中斷，從而使得黏膜上皮細胞完整性被破壞。”李文迪介紹，與此同時，腸道內環境紊亂，也會讓人體內部棲息的菌群失調，一方面益生菌數量驟減，一方面機會性病原菌逐漸占據主導地位。“正是這一系列的免疫病理過程，最終導致胃腸道內微生物發生逃逸。”

“菌群易位”讓患者雪上加霜

研究組通過分析感染SIV獼猴的腸道、腸系膜淋巴結和肝臟多組織的菌群數據，發現微生物從胃腸道逃逸到其他組織的過程，與物理學中的“隨機游動”相類似。“雖然腸道微生物逃逸很可能是由于SIV感染導致的，但逃逸的過程是隨機的、并非有組織的確定性遷移。”李文迪說。

此外，他們還發現，菌群從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結或肝臟的概率顯著高于菌群在胃腸道內部的擴散率，并且胃腸道菌群中有接近23%的菌門和55%的菌屬可能會從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結和肝臟。

研究發現，受病毒感染后，腸道菌群中微生物逃逸，即“菌群易位”與SIV感染過程中機體出現的慢性炎癥密切相關。

此外，易位到其他組織的微生物很可能會觸發自身免疫，從而增加了病毒感染者患退行性疾病的風險。

“我們在研究中揭示微生物易位模式的同時，也加深了目前對組織菌群的認識——直到不久前，人們還認為，人體的許多組織是完全無菌的環境。然而，最近的研究卻逐漸改變了對這一觀點的認知。”馬占山提示，除胃腸道外，肺、乳腺組織、健康的胎盤、肝膽系統、前列腺甚至血液中都發現了微生物菌群的存在，其中一些菌群可能是自身攜帶的正常菌群，有些則可能是通過微生物易位或外界感染所形成的。頂尖學術期刊《科學》雜志不久前還發表了以色列魏茨曼科學研究所領銜的一項發現，即人類腫瘤中也存在大量細菌。

“對組織菌群的研究雖然起步較晚，但其重要性不言而喻。”李文迪說，特別是在腫瘤的相關研究中，越來越多的證據表明微生物通過代謝和與宿主細胞的相互作用，參與調節了腫瘤發生的微環境。

研究組利用理論模型，初步解讀了組織微生物菌群的形成和維系的潛在生態學機制，為日后相關領域的研究提供了理論基礎。

關鍵詞： 艾滋病