《Environmental Microbiology Reports》：Bacterial Communities as Modulators of Innate Immune Signalling: An In Vitro Perspective on Toll-Like Receptor Activation
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本文通过整合高通量测序与体外TLR（Toll样受体）报告系统，揭示了职业环境（如垃圾分选厂）中低丰度但高免疫诱导性细菌类群对TLR2/TLR4信号通路的显著驱动作用，强调了“菌群-免疫”互作在职业性微生物暴露风险评估中的关键价值。
1 引言
职业环境（如农业、垃圾管理、医疗保健）中的微生物暴露可能干扰机体免疫稳态。垃圾分选厂作为有机质富集场所，其空气中可吸入粉尘携带的复杂细菌群落，可通过Toll样受体（TLR）激活天然免疫反应。TLR作为模式识别受体（PRR），表达于单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞表面，在识别病原相关分子模式（PAMP）后触发NFκB通路，促进促炎细胞因子分泌，并桥接天然免疫与适应性免疫。然而，微生物群落的免疫调节潜力高度依赖于其物种组成及关键类群的配体亲和性。本研究通过体外TLR报告系统，结合16S rRNA测序，解析垃圾分选厂细菌群落中驱动TLR2/TLR4激活的关键分类单元。
2 结果
2.1 多样性指数与TLR激活的相关性
ACE丰富度指数与TLR4激活呈显著负相关，提示高物种丰富度可能抑制TLR4信号。Shannon多样性指数与TLR2（负相关）和TLR4（正相关）激活趋势相反，但未达统计学显著性。
2.2 激活TLR2与TLR4的细菌类群
在1110个物种水平分类单元中，87个（8%）与TLR激活显著相关，其中55个关联TLR2，76个关联TLR4，44个为共有类群。TLR2相关类群以革兰氏阴性菌（71%）为主，主要来自拟杆菌门（Bacteroidota，24种）和厚壁菌门（Firmicutes，12种）；TLR4相关类群中63%为革兰氏阴性菌，以拟杆菌门（30种）和变形菌门（Proteobacteria，13种）为主。值得注意的是，放线菌门（Actinobacteriota）与厚壁菌门（均为革兰氏阳性）类群均显示与TLR4正相关，暗示非经典激活途径。
2.3 ASV丰度与TLR激活的菌门层级分析
87个关键类群对应296个扩增子序列变异（ASV）。线性回归显示，多数菌门中ASV相对丰度与TLR激活呈正相关，但疣微菌门（Verrucomicrobiota）与TLR4激活负相关，表明低丰度高诱导性ASV可能主导TLR4信号。
2.4 变形菌门与TLR激活的关联分析
变形菌门中低丰度类群（如Roseomonas frigidaque、Koukoulia aurantiaca）与高强度TLR激活相关。同一物种内不同菌株亦呈现异质性：例如Anaerococcus vaginalis两个低丰度（<0.04%）ASV均显著激活TLR2/TLR4，而Desulfovibrio desulfuricans六种菌株中，总丰度与TLR激活负相关，提示菌株特异性配体特性。
3 讨论
研究揭示职业环境细菌群落中仅少数类群（约8%）驱动TLR激活，且低丰度、高亲和力类群（如革兰氏阴性菌的LPS、革兰氏阳性菌的脂蛋白）主导信号输出。TLR2激活主要关联革兰氏阳性菌的脂磷壁酸（LTA）及脂蛋白，而TLR4以革兰氏阴性菌LPS为主要配体。然而，放线菌与厚壁菌门对TLR4的激活提示可能存在间接机制（如宿主介质介导）或非典型配体交叉反应。
负相关类群（如Desulfovibrio desulfuricans、Bacteroides spp.）可能通过修饰脂质A结构或竞争性结合抑制TLR信号，体现菌群免疫调节的双向性。体外模型虽简化了吞噬作用与细胞因子反馈环路（如IL-1β/TNFα放大效应），但为解析关键病原相关分子模式（PAMP）提供可控平台。结果支持在职业健康风险评估中关注高诱导性类群（如Escherichia–Shigella、Pseudomonas），而非仅依赖总微生物负荷。
4 结论
细菌群落中低丰度、高免疫原性类群 disproportionate 驱动TLR激活，且革兰氏阳性/阴性菌均参与TLR2/TLR4信号调节。研究倡导基于配体-分类单元精准关联的职业性微生物风险策略。
4.1 研究局限性
16S rRNA V4/V5区测序可能存在引物偏好性；体外模型缺乏吞噬细胞处理及组织微环境，限制体内外推。
5 材料与方法
研究纳入挪威6家垃圾分选厂的55名工人全工班个人空气样本，通过16S测序与TLR报告基因检测（HEK细胞系）分析菌群-免疫关联。数据分析采用R语言（phyloseq、vegan包），显著性设定为p<0.05。
作者贡献与致谢（略）
基金与伦理声明（略）
