基于宏基因组学的HIV感染者口腔微生态与血液免疫因子的相关性研究

Oral infections are the earliest symptoms of AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome), and can be as an indicator for dentists to diagnose the suspicious infections. After HIV (human immunodeficiency virus), the pathogen of AIDS, infects the human body, some specific alterations occur in both the immune system and the saliva microbiome which aggravate oral infections. Several blood indices in the early stage of treatment have been used clinically to evaluate the immune status, re-adjust the treatment program and improve the prognosis. However, blood tests are invasive and dangerous which are not easy to accept for most patients. Hence, it is indispensable and meaningful to find a biomarker that is easily and noninvasively accessable. Saliva whose component is similar to the blood, as a part of the body fluid, is easy and noninvasive to collect. Therefore, we plan to explore the dynamic changes of saliva microorganisms and proteins before and after anti-retroviral therapy in HIV-infected individuals using techniques of metagenomics and proteomics, and then to study the correlation between microorganisms and proteins of the saliva and immunologic factors of the blood, which aimed to find an easily and noninvasively accessable biomarker that can indicate the immune status and predict the prognosis of disease.

口腔感染是艾滋病最早期的症状之一，常作为口腔医生发现可疑感染者的临床指导依据。研究发现艾滋病致病菌---人类免疫缺陷病毒(HIV)感染机体后，机体免疫功能受到严重损伤，口腔唾液微生态亦发生明显紊乱，加重口腔感染。临床上可在治疗早期，通过血液免疫指标评估机体免疫状况，选择和调整治疗方案，改善预后。然而血液检测具有创伤性和危险性，不易被患者接受。因此，寻找更加简便、无创的生物学指标具有十分重要的意义。唾液作为体液的一种，其成分与血液有50%的相似性，且取材方便、无创伤。因此，本课题组计划运用宏基因组和蛋白质组学的方法，研究口腔唾液微生物和蛋白在HIV感染者治疗前后的动态变化和差异，并与血液中的免疫因子进行相关性分析，从而寻找可代替血液、指示机体免疫状况、预测治疗效果的无创生物学指标。

人类免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus, HIV）感染可导致机体免疫功能减退，从而使机体容易发生各种感染。临床一般借助血液免疫指标评估机体免疫状况，指导治疗方案和评估治疗效果。然而血液检测具有创伤性和危险性，不易被患者接受。因此，寻找更加简便、无创的生物学指标具有十分重要的意义。研究发现，HIV 感染最早期即可出现口腔微生态紊乱。唾液包含了人体多种微生物，且具有取材方便、无创伤等特点，常用来研究口腔微生物的变化。因此，本课题组通过构建含未进行抗逆转录病毒治疗（Antiretroviral therapy，ART）的新发HIV感染者和与其年龄-性别配对的未感染HIV人群的队列，收集非刺激唾液并进行高通量测序，横向观察HIV感染对口腔细菌和真菌微生物群落的影响，同时纵向观察ART治疗前后HIV患者口腔微生物的变化，评估了CD4+T细胞、病毒载量（Viral Load，VL）与特异性口腔微生物的相关性，以期为无创初筛HIV感染和评估ART治疗效果提供科学依据。结果显示，HIV感染可影响唾液细菌微生物群落。此外，随着 ART 治疗时间的延长，HIV 感染者唾液多数细菌微生物物种逐渐趋向HIV未感染者，如链球菌属（Streptococcus）的相对丰度逐渐降低，而奈瑟菌属（Neisseria）的相对丰度逐渐增多。但ART治疗不能将HIV感染者的唾液细菌微生物群落恢复至未感染状态。此外，与细菌微生物相比，HIV感染和ART治疗对唾液真菌微生物群落的影响更为明显。即，HIV感染和ART治疗可显著影响唾液真菌微生物群落的Alpha和Beta多样性。同时，HIV感染可导致轮枝孢属 （Verticillium）等物种的相对丰度降低，ART治疗后，这些菌属相对丰度增高；而被孢霉属（Mortierella）等菌属的变化则刚好相反。相关性分析显示，轮枝孢属与 CD4+T 细胞计数呈正相关，同时与 VL呈负相关，而酵母菌属（Saccharomyces）则与之相反。本研究提示，HIV 感染和ART治疗均可影响唾液微生物的变化，但对唾液真菌微生物群落的影响更为明显。此外，口腔微生物，如奈瑟菌属、轮枝孢属和酵母菌属相对丰度的变化可辅助血液检测进行无创筛查HIV感染和判断ART治疗效果。