【排泄物】来自35年前的“男同”粪便和血液样本，为HIV研究带来重大发现

众所周知的HIV (HIV)是一种攻击人体免疫系统的逆转录病毒，它大量攻击和破坏人体免疫系统中最重要的CD4 T淋巴细胞，使患者在几年、甚至10年以上的潜伏期后发展成为艾滋病(AIDS)患者，最终丧失免疫功能。

自艾滋病大流行开始以来，男男性行为者（MSM）受到HIV-1（全球主要流行的HIV毒株）的影响尤为严重，他们最大的风险因素是接受无保护措施的肛交。研究人员猜测，宿主肠道微生物组和肠道相关免疫系统的不利相互作用可能是MSM中HIV-1的易感因素；而感染HIV-1后肠道微生物组的变化又将对疾病进展产生不利影响。

2021年12月9日，发表在微生物学领域顶刊《Microbiome》（IF=14.65）上的一项最新研究中，来自美国匹兹堡大学的研究团队分析了美国艾滋病大流行早期的男男性行为者的粪便和血液样本，发现在感染HIV-1前几个月，他们的肠道微生物组就已经发生了致病性变化。该研究是第一个将感染HIV前的肠道微生物组组成与HIV易感性和疾病进展联系起来的研究，这一发现对急性HIV-1感染者的临床管理具有重要意义。

人类胃肠道具有肠相关淋巴组织（GALT），它协调宿主微生物共生。无论HIV-1的感染途径如何，病毒都会快速转移至GALT，并迅速攻击并破坏CD4+ T淋巴细胞，导致免疫系统受损，菌群失调。

已知影响肠道微生物组组成的因素很多，包括遗传、饮食、年龄、抗生素使用、性行为和疾病状态。此前已有许多横断面研究表明，在感染HIV-1的人群中发现宿主肠道微生物alpha多样性较低，促炎的变形杆菌（Proteobacteria）和普氏菌（Prevotella）的丰度增加，拟杆菌（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）等参与免疫反应的肠道有益菌的丰度降低。然而，关于早期感染HIV-1的宿主肠道微生物组的变化还鲜有报道。

在这项新研究中，研究人员分析了1984年4月至1985年12月，也就是美国HIV大流行早期参加美国多中心（匹兹堡大学是其中之一）艾滋病队列研究（MACS）的265名未感染HIV-1的男男性行为者（MSM）捐赠的粪便和血液样本。

在研究开始的一年中，有109人感染了HIV，然而科学家们还没找到原因。因此，MACS研究每六个月收集一次志愿者的粪便样本，以试图找出原因。一旦发现HIV呈阳性后，他们将停止再收集。然而，MACS研究团队并没有处理掉已有的样本，而是将它们低温冷冻储存了起来。

该团队表示，科学已经发展到今天的地步，他们现在可以重新研究这些样本，以找出男性感染HIV前后的肠道微生物组和免疫系统中发生了什么。

通过今天的技术手段，研究人员首次描述了这些MSM参与者肠道微生物组、血浆炎症细胞因子和外周血CD4 +的动态变化。

他们发现，在感染HIV-1之前两年一次的随访研究中，研究组和对照组的粪便微生物组组成和多样性存在显著差异。

在感染HIV-1后，与无抗逆转录病毒治疗10年以上且无HIV的参与者相比，随后更快（5年内）发展为艾滋病的参与者粪便中普雷沃氏菌（Prevotellaceae）等促炎细菌相对丰度增加；而四种已知参与免疫反应的细菌的水平较低。

接下来，研究人员分析了感染HIV-1前后几个月肠道微生物组和粪便细菌产物短链脂肪酸和血液中炎症标志物的变化，以评估它们与感染HIV-1和艾滋病早期风险因素的关系。

肠道微生物通过发酵饮食中不易消化的碳水化合物产生短链脂肪酸（SCFA），它对肠道和免疫稳态具有重要作用。肠道SCFA失衡在HIV-1发病机制中发挥了作用。

研究人员发现，在感染HIV-1之前，丙酸盐水平与外周血CD4+/CD8 +比值之间存在显著的正相关。最终感染HIV-1的参与者在感染前的炎症水平高于没有感染病毒的参与者。

研究人员认为，肠道微生物组加剧了免疫反应并促进了炎症，使那些具有不良微生物组特征的男性更容易感染HIV，并且在抗逆转录病毒疗法还没有出现的时候，无法阻止感染HIV-1后发展为艾滋病。

研究共同通讯作者、匹兹堡大学传染病学教授Charles Rinaldo说："据我们所致，这项研究是唯一一项将HIV-1原发感染前后几个月内粪便微生物组与艾滋病发展联系起来的研究。如果肠道微生物组以这种方式影响个体对HIV的易感性，那么它可能会对其他病原体（例如新冠病毒）产生同样的影响。"

研究人员指出，在这些发现被用来为那些希望改善自身微生物组以防止感染HIV的人制定具体指导之前，还需要进行更多研究。