《Current Research in Microbial Sciences》：Extreme Temperature Exposure Induces Lung-Gut Dysbiosis in Healthy Mice
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本研究针对极端温度事件对肺-肠轴微生物稳态的影响机制尚不明确的问题，通过暴露健康小鼠于低温（10°C）、高温（40°C）及温度波动（40°C?10°C）环境，结合16S rDNA测序、短链脂肪酸（SCFAs）检测、炎症指标评估及蛋白质组学分析，系统揭示了温度应激导致肺与肠道菌群结构紊乱、血清SCFAs代谢失衡、肠道炎症激活及多通路蛋白表达异常的现象，为气候敏感性疾病的风险机制提供了实验依据。
随着全球气候持续变暖，极端高温与低温事件频发，已成为威胁公共健康的重要环境因素。世界气象组织数据显示，2015–2024年是有记录以来最热的十年，亚洲地区尤为突出。2024年全球65岁以上人群因高温导致的死亡率激增167%，热相关疾病（如中风、急性呼吸窘迫综合征）及寒冷诱发慢性肺病急性加重等问题日益凸显。然而，极端温度如何通过调控人体内微生态系统——尤其是肺与肠道间密切互作的“肺-肠轴”（lung-gut axis）——影响健康，尚缺乏机制性研究。为此，台北医学大学研究团队在《Current Research in Microbial Sciences》发表论文，通过模拟真实气候条件，系统探讨了极端温度对健康小鼠肺-肠微生物组及其相关生物通路的影响。
研究团队采用B6.SftpcCreERT2/+ROSA26SorCAG-tdTomato转基因小鼠，建立了一套精准控温的动物暴露系统，在恒定湿度（65%）下，将小鼠分为四组：常温（22°C）对照组、低温（10°C）组、高温（40°C）组以及温度波动（40°C 2小时/10°C 2小时）组，每天暴露4小时，连续7天。关键技术方法包括：16S rDNA测序分析肺与肠道菌群组成；气相色谱-质谱联用（GC-MS）定量血清短链脂肪酸（SCFAs）；酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肠道白细胞介素-6（IL-6）、角质细胞衍生趋化因子（KC）及乳酸脱氢酶（LDH）水平；以及液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进行肺与肠道组织的蛋白质组学 profiling。
3.1 温度对小鼠肺微生物组的影响
通过α多样性与β多样性分析发现，低温与温度波动组小鼠肺部菌群丰富度显著降低。在门水平上，低温暴露使肺内Deferribacterota和Desulfobacterota丰度上升，而Firmicutes和Verrucomicrobiota下降；温度波动则显著增加Desulfobacterota与Patescibacteria，降低Verrucomicrobiota与Firmicutes。这些结果表明极端温度可导致呼吸道微生物生态失衡。
3.2 温度对小鼠粪便微生物组的影响
温度波动显著降低肠道菌群α多样性。高温促进Verrucomicrobiota增殖，低温则使Firmicutes上升；温度波动条件下，Desulfobacterota与Patescibacteria显著富集。说明不同温度模式对肠道菌群结构产生特异性扰动。
3.3 SCFAs与炎症指标的变化
低温组小鼠血清中丁酸（butyric acid）与戊酸（pentanoic acid）水平显著降低；高温组肠道KC浓度明显升高，提示炎症激活。相关性分析显示，肺与肠道菌群多个门水平 taxa 与SCFAs、LDH及IL-6存在显著关联，如肺Desulfobacterota与丙酸、己酸呈正相关，肠道Campilobacterota与甲酸、己酸负相关。
3.4 肺与肠道差异蛋白质组谱
蛋白质组学鉴定出肺组织167个、肠道组织145个温度波动相关差异表达蛋白（DEPs）。高温暴露在肠道引发最显著蛋白表达变化，而低温在肺组织中引起更高异质性。热图聚类显示，温度波动在肺与肠道均激活了独特的蛋白表达模式。
3.5 代谢、免疫、细胞应激与损伤通路富集
功能通路分析表明，三类温度处理均激活肺部葡萄糖代谢，抑制肠道脂肪酸酰基辅酶A生物合成；温度波动还影响三酰甘油与磷脂合成通路。细胞应激方面，高温激活肺与肠道的免疫原性细胞死亡信号，温度波动扰乱线粒体自噬（mitophage）与巨自噬（macroautophagy）通路。免疫反应上，中性粒细胞脱颗粒在各温度组均被激活，高温还特异诱导肺补体 cascade 与肠道Fcγ受体介导的吞噬作用。
研究结论指出，极端温度暴露通过改变肺-肠微生物组成、减少有益SCFAs、诱发肠道局部炎症及多器官蛋白表达失调，破坏宿主-微生物稳态。这些发现不仅揭示了气候极端事件影响健康的潜在微生物-代谢-免疫机制，也为未来制定温度敏感人群的健康干预策略提供了科学依据。该研究强调，在气候变化背景下，维持微生物组稳定性可能是预防相关疾病的重要方向。
