儿童慢性鼻窦炎伴鼻息肉的微生物-代谢互作机制：链球菌、13′-羟基-α-生育酚与谷胱甘肽代谢的关联研究

《Journal of Inflammation Research》：Multi-Omics Reveal the Potential Associations of Streptococcus, 13′-Hydroxy-Alpha-Tocopherol and Glutathione Metabolism in Children with Chronic Rhinosinusitis with Nasal Polyps

本研究通过多组学技术揭示儿童慢性鼻窦炎伴鼻息肉（CRSwNP）患者鼻腔微生态失调特征，发现链球菌属丰度上升与代谢物13′-羟基-α-生育酚（13′-Hydroxy-alpha-tocopherol）显著正相关，且谷胱甘肽代谢通路关键蛋白GCLM、GGCT表达下调。研究提示氧化应激失衡可能是儿童CRSwNP的重要发病机制，为探索新型生物标志物提供新视角。

　　

研究背景与方法概述

儿童慢性鼻窦炎伴鼻息肉（CRSwNP）是严重影响生活质量的慢性炎症性疾病，其发病机制尚未完全阐明。本研究采用多组学整合分析策略，收集20例CRSwNP患儿和19例健康对照者的鼻腔分泌物样本，通过宏基因组学、非靶向代谢组学和蛋白质组学技术，系统探索鼻腔微生物群落结构、代谢物谱及蛋白质表达模式的改变。

微生物群落特征分析

宏基因组分析显示，CRSwNP组微生物α多样性（Shannon指数）显著高于对照组（P<0.01）。主坐标分析（PCoA）表明两组微生物群落结构存在显著差异（PC1=65.12%，PC2=17.79%）。在属水平上，86个微生物群落在CRSwNP组中显著上调，包括链球菌（Streptococcus）、韦荣球菌（Veillonella）和普雷沃菌（Prevotella）；而葡萄球菌（Staphylococcus）等8个菌群丰度下降。LEfSe分析进一步确认链球菌等17个属在CRSwNP组中特异性富集。

代谢组学特征与通路富集

代谢组学检测发现982个差异代谢物（P<0.05），其中354个在CRSwNP组上调，628个下调。显著上调代谢物包括13′-羟基-α-生育酚、羟基脱氧鸟苷（DNA氧化损伤标志物）等；下调代谢物涉及磷脂类如PS(22:1(13z)/PGJ₂)。KEGG富集分析提示差异代谢物主要富集于胆固醇代谢和初级胆汁酸生物合成通路。

微生物-代谢物关联网络

整合分析发现21个微生物物种与52个代谢物存在显著相关性（|CC|>0.8，P<0.05）。其中链球菌与13′-羟基-α-生育酚呈显著正相关，随机森林模型验证该代谢物对CRSwNP具有较高诊断价值（AUC>0.7）。

蛋白质组学与功能注释

蛋白质组学鉴定出5620个蛋白质，其中735个存在差异表达（46个上调，689个下调）。谷胱甘肽代谢通路关键酶GCLM（谷氨酸-半胱氨酸连接酶调节亚基）和GGCT（γ-谷氨酰环化转移酶）显著下调。GO和KEGG分析显示差异蛋白显著富集于蛋白酶体降解、谷胱甘肽代谢、细胞色素P450药物代谢等通路。

多组学整合与机制探讨

相关性分析显示，13′-羟基-α-生育酚与GCLM（CC=?0.592，P=0.00072）和GGCT（CC=?0.526，P=0.00338）呈强负相关。链球菌感染可能通过产生H₂O₂等活性氧（ROS）诱发氧化应激，导致鼻腔上皮细胞损伤；而13′-羟基-α-生育酚作为脂溶性抗氧化剂可能代偿性上调以清除自由基。同时，谷胱甘肽合成关键酶下调进一步削弱抗氧化防御能力，形成氧化-抗氧化失衡微环境。

研究局限与展望

本研究样本量较小，且对照组选自鼻骨骨折患儿，虽通过标准化采样减少偏差，但仍需扩大样本验证。未来需通过靶向质谱验证候选分子功能，并利用体外模型深入探讨链球菌-13′-羟基-α-生育酚-谷胱甘肽代谢轴在CRSwNP发病中的作用。

结论

儿童CRSwNP患者鼻腔微环境中存在链球菌富集、13′-羟基-α-生育酚上调与谷胱甘肽代谢抑制的关联特征，提示氧化应激失衡可能参与疾病发生发展。13′-羟基-α-生育酚有望成为潜在的小分子生物标志物，为儿童CRSwNP的机制研究和临床诊断提供新方向。