图片来源:查尔斯·里纳尔多博士，匹兹堡大学传染病学教授
资料来源:匹兹堡大学
已有大量研究提示肠道微生物对宿主的影响深远。肠道微生物组在HIV感染/艾滋病中扮演什么角色？两位科学家在一次聊天中意识到，在生命科学领域技术高速发展、研究方法多样的今天，可以站在新的角度重新研究过去采集并保留下来的样本，从中寻找新的发现。
科学家们分析了从1984年春天开始采集的粪便和血液样本——这些样本来自当时在国家卫生研究院(NIH)资助的多中心艾滋病队列研究(MACS)中登记的男同性恋，该研究四个地点中包括匹兹堡——当时艾滋病正在折磨并导致参与者的朋友死亡，但科学家们还不确定原因（即HIV病毒与艾滋病相关），所以多中心艾滋病队列研究每六个月收集志愿者的粪便样本，试图找出原因。一旦发现HIV病毒，他们就停止收集此类样本，但所幸研究团队并没有扔掉已有的样本，而是将它们冷冻起来，并储存在生物容器中。
“当时，一个新的研究方向持续受关注，将微生物组与免疫反应联系在一起，”皮尔达是资深合著者，现任美国国立卫生研究院国家儿童健康和人类发展研究所(NICHD)生物统计和生物信息学分部主任。我们俩都意识到，庆幸的是，MACS保存了大量珍贵的标本。科学已经发展到这样的程度，我们现在可以重新访问这个生物存储库，以找出男性感染艾滋病毒前后的微生物组和免疫系统中发生了什么。”。
这项研究是在匹兹堡大学进行的，利用从20世纪80年代初HIV/艾滋病流行开始时保存下来的病人样本——包括从265名参加MACS时没有携带艾滋病毒的参与者处采集保存下来的血液和粪便样本，这些在参与者中109人在第一年感染了病毒，其他人则没有——以现有的技术进行分析，包括对 16S rRNA 基因的可变区进行测序来分析微生物种群（Illuminar Miseq）；稳定同位素稀释液相色谱质谱法测定粪便短链脂肪酸 (SCFA)：乙酸盐、丁酸盐、丙酸盐和戊酸盐的含量；Luminex xMAp 平台和R&D ELISA试剂盒等方法对血浆炎性细胞因子进行测定等。这是第一次将感染前肠道微生物组的组成与艾滋病毒的易感性和发展联系起来。
人类胃肠 (GI) 道具有肠道相关淋巴组织 (GALT)，可协调宿主-微生物共生。肠道微生物组在维持肠道相关淋巴组织 稳态、防止微生物迁移和全身免疫激活方面也具有重要作用。无论 HIV-1 感染的途径如何，病毒都会快速移动到 肠道相关淋巴组织并快速复制。这会导致 CD4 + T 细胞快速而严重的耗竭、免疫激活和肠道微生物群失调。这些致病变化可导致微生物迁移、全身免疫激活和疾病进展。
与MSW（异性恋）相比，MSM（男男性行为者）无论是否感染 HIV-1，MSM 都有独特的粪便微生物组。该研究结果表明，与未感染的参与者相比，感染 HIV-1的109名MSM在感染前（HIV血清转换）几个月就存在肠道微生物组的致病性变化，这与血液中炎症生物标志物的增加和患艾滋病的风险有关。感染艾滋病毒的参与者体内的普氏菌(prevotella stercorea，一种促进炎症的细菌)的相对丰度更高，而已知参与免疫反应的四种拟杆菌（Bacteroides）的水平更低。与此同时，最终感染艾滋病毒的参与者在感染前的血液样本的炎症水平高于没有感染艾滋病毒的参与者。最快发展成艾滋病的人其肠道微生物组成最差。研究发表在今天的《Microbiome》。
匹兹堡大学传染病学教授、资深合著者查尔斯·里纳尔多博士说:“在感染艾滋病毒之前，这些人的肠道内发生了一些变化，这与没有感染艾滋病毒的人不同。”“他们不仅有更大的风险获得艾滋病毒，而且一旦艾滋病毒呈阳性，他们比微生物组正常的人有更大的风险发展为艾滋病。这一发现帮助我们了解，在我们有抗病毒药物控制艾滋病毒之前，男性对艾滋病毒易感性的根本原因是什么。它还可能对疾病治疗甚至预防产生影响。”
科学家们认为，肠道微生物群加剧了免疫反应，促进了炎症，使那些微生物群状况不佳的男性更容易感染艾滋病毒，而且在抗逆转录病毒疗法出现之前，阻止艾滋病发展为全面艾滋病的能力更低。里纳尔多说:“据我们的团队所知，这种研究以前从未针对艾滋病毒进行过。”“如果肠道微生物群以这种方式影响一个人对艾滋病毒的易感性，它可能也会对其他病原体产生同样的影响，如COVID-19。”
科学家们指出，在这些发现被用来为那些希望改善自身微生物群以防止艾滋病感染的人们制定具体指导之前，还需要进行更多的研究。“但我们知道，一般来说，富含水果、蔬菜和纤维的饮食通常会导致更健康的肠道微生物群。”“我会告诉任何想要改善健康状况的人，考虑改善饮食。”