[发明专利]与免疫恢复相关的肠道菌群及其应用

说明书

本发明提供与免疫恢复相关的肠道菌群及其应用。本发明首次发现特定肠道细菌物种具有促进机体免疫恢复的作用。本发明提供的与免疫恢复相关的生物标志物包括32种肠道细菌物种，右旋乳酸脱氢酶、以及18个乳酸菌物种。利用该生物标志物可以对患者免疫受损后的免疫恢复预后进行风险评估，具有较高的准确性、敏感性和特异性，且样本采集便捷、不会造成机体损伤、检测方便快速、可进行定期检测，同时这些肠道物种可以用来开发预防及治疗性产品，辅助免疫功能受损患者的治疗，以降低其免疫恢复不良的发生率。

技术领域

本发明涉及微生物组学和医学分子生物学技术领域，具体地说，涉及与免疫恢复相关的肠道菌群及其应用。

背景技术

CD4+细胞(CD4+T细胞)受损，计数下降是HIV感染后最主要的病理改变和导致获得性免疫缺陷综合症(AIDS)的主要原因。因此，治疗HIV感染最主要的目标即为恢复患者的CD4+细胞计数。抗逆转录病毒治疗(ART)能有效抑制HIV感染者的病毒复制，使大多数患者CD4+细胞计数恢复正常(500/mm³)，称为免疫恢复者(免疫应答者，immune responders，IRs)。然而，即使经过多年的抗逆转录病毒治疗，15-20％的患者的CD4+细胞计数仍低于500/mm3，这些患者被称为免疫恢复不良者(免疫无应答者，immune non-responders，INRs)。在INRs中，即使改变ART方案或增加剂量也不能使CD4+细胞计数恢复正常。导致免疫恢复不良的相关的因素包括ART开始时间、最低CD4细胞计数、治疗前病毒载量、年龄和机体系统炎症。如果患者体内持续存在炎症状态，表现为CD8+T细胞计数增加，CD4/CD8比值降低(1)，血浆IL-6、CRP升高，提示患者免疫恢复不良，且死亡风险增高。

近年来，肠道微生物组逐渐被认为是HIV感染患者中与炎症和CD4恢复相关的重要因素。肠道菌群失调，即肠道微生物群失调和肠道通透性增加导致全身炎症增强，常见于慢性疾病，如肥胖症和焦虑症。在HIV感染者中，肠道相关淋巴组织是HIV病毒攻击CD4+细胞的主要部位，一些证据表明，肠道CD4+T细胞的数量减少与肠道失调、肠粘膜屏障功能受损和系统炎症有关。即使ART能完全控制病毒复制，肠道失调和全身炎症仍然持续存在，尤其是在INRs中，并增加了发生炎症性非艾滋病合并症(如心血管疾病、糖尿病、肝脂肪变性和癌症)的风险。然而，肠道微生物群的哪些组成部分以及它们如何影响HIV患者以及其他免疫受损患者的恢复过程尚未厘清。

因此，发现肠道菌群中参与或影响机体免疫恢复过程的关键物种和机制，并开发相应的诊断或预后评估方法，以及通过纠正肠道失调促进免疫恢复的治疗策略是改善HIV感染患者，以及其他免疫受损患者预后的亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供与免疫恢复相关的肠道菌群及其应用。

本发明通过对大量HIV感染后免疫受损患者的粪便样本进行宏基因组shotgun测序分析发现，与免疫恢复不良患者样本相比，免疫恢复患者的肠道菌群中与链球菌属、Gemella菌属相关联的一组乳酸菌功能集群在丰度上显著富集，这些乳酸菌携带的右旋乳酸脱氢酶(D-LDH)在肠道局部产生更多乳酸，并刺激肠粘膜淋巴组织和系统CD4+细胞的增生，从而使患者的免疫功能更快恢复。利用这些乳酸菌及其功能集群中的物种在肠道菌群中的丰度，可以构建随机森林分类器(预测模型)，用于判断免疫受损后恢复情况。此外，利用这些物种中的一种或几种预防性灌胃治疗免疫受损小鼠，可以有效帮助其免疫快速恢复。基于此，本发明通过宏基因组研究和筛选获得与免疫受损后恢复能力相关的肠道细菌物种，可以作为生物标志物的组合构建预后诊断模型，对于免疫受损后恢复能力的预后判断具有较好的作用，还可以作为治疗或预防免疫恢复不良的药物或益生菌，改善免疫受损患者的预后。