《Pathology - Research and Practice》：Mechanism of
Legionella pneumophila-Induced Liver Injury via Gut Microbiota Translocation under Immunosuppression
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军团菌肺炎通过肠道菌群失调引发系统性损伤，免疫抑制宿主中观察到肠道-肝脏轴细菌移位（Anoxybacillus kestanbolensis和Geobacillus vulcani），导致肝细胞凋亡和肝损伤加剧，揭示肠道菌群在全身炎症和多器官衰竭中的关键作用。
作者：吕德娟、平朝强、贾丹丹、刘家怡、王浩天、宋毅、蔡旭
哈尔滨医科大学第四附属医院松北呼吸内科，中国黑龙江省哈尔滨市150023
摘要
军团病在免疫功能低下的患者中存在显著的临床挑战，其多器官功能障碍的发病机制仍不明确。通过使用免疫抑制的豚鼠模型，我们发现嗜肺军团菌（Lp）感染会引发超出肺部损伤的系统性病理反应。研究结果表明，Lp感染不仅会引起严重的肺部炎症和内皮屏障破坏，还会通过肠道微生物群失衡引发肠道-肝脏轴的损伤。宏基因组测序显示，感染后肠道和肝脏组织中克斯坦博尔无氧杆菌（Anoxybacillus kestanbolensis）和火山地杆菌（Geobacillus vulcani）显著富集，表明细菌发生了转移。这种细菌扩散与肝细胞凋亡增加和肝脏损伤加剧有关。从机制上讲，Lp感染会破坏肠道上皮完整性，促进肠道病原体的转移，并激活肝脏的凋亡途径，从而加重全身炎症和多器官衰竭。这些发现揭示了肠道微生物群-肠道-肝脏轴在Lp诱导的全身性损伤中的关键作用，并为免疫功能低下的患者提供了潜在的治疗靶点。
引言
军团病是一种主要由Lp引起的严重肺炎，对免疫功能低下的个体构成日益严重的公共卫生威胁。流行病学研究表明，过去十年中感染病例显著增加，其中嗜肺军团菌血清群1（Lp1）占大多数病例，且在免疫缺陷宿主体内的死亡率超过80%。这种脆弱性突显了T细胞介导的免疫在控制军团菌感染中的关键作用。诊断上的困难进一步增加了治疗的复杂性，包括非特异性的放射学表现和多变的症状，常常导致治疗延误和预后不良[1],[2]。
除了肺部病变外，越来越多的证据表明肠道微生物群是全身免疫稳态的关键调节者。通过微生物代谢物和免疫调节途径在肠道-肺部轴上的双向相互作用，显著影响呼吸系统疾病的发病机制。临床研究表明，肠道菌群失衡（表现为促炎菌群（如梭菌属）的增加和保护性短链脂肪酸（SCFA）产生菌的减少）与COPD等疾病的肺功能受损有关[3],[4]。我们的初步数据也支持这一观点，发现Lp感染会导致豚鼠肠道微生物群发生显著改变，破坏厚壁菌门/拟杆菌门的比例并降低α多样性。这些观察结果表明肺-肠道通信在军团菌发病机制中起作用，但具体因果机制和功能后果仍需进一步阐明。
细菌转移（BT）是一种将肠道功能障碍与全身性疾病联系起来的机制。肠道上皮屏障的破坏使微生物能够扩散到肠道外部位，已证实的后果包括通过小胶质细胞激活引起的神经炎症和通过肠道-视网膜轴引起的眼部病变[5],[6]。同样，在肝细胞癌中，肠道来源的肺炎克雷伯菌通过门脉循环转移到肝脏，通过PBP1B–TLR4信号通路促进肿瘤进展[7]。
在这项研究中，我们假设Lp感染期间也存在类似的细菌转移机制。我们发现Lp感染会诱导特定细菌（克斯坦博尔无氧杆菌和火山地杆菌）向肝脏转移。这种细菌扩散与肝细胞凋亡增加和Caspase-3活性升高相关。虽然我们的结果证实了细菌从肺部向肝脏的功能性转移，但涉及的分子介质（包括紧密连接蛋白的调节、免疫细胞浸润和特定信号通路）仍不清楚。阐明这些机制对于开发新的治疗策略以减轻严重军团病的症状至关重要。
章节摘录
Lp菌株的分离与培养
临床分离的Lp1菌株来自中国医科大学圣井医院的呼吸道标本。根据WS 394-2012协议通过玻片凝集法确认血清群。原始培养在添加了BCYE生长因子（0.2% α-酮戊二酸、0.04% L-半胱氨酸、0.025% 焦磷酸铁）的活性炭酵母提取物（CYE）琼脂上进行，并在37°C、5% CO?条件下培养96小时。细菌悬浮液在磷酸盐缓冲液中制备。
系统性免疫抑制会加剧Lp感染引起的过度炎症和淋巴细胞减少
为了研究免疫抑制（Im）条件下Lp感染的全身效应，我们监测了四个实验组的生理和免疫学参数。两个Lp感染组（Lp组和Im+Lp组）从6小时开始出现显著发热，峰值出现在48小时，并在72小时消退（图1A，S1A）。同时，这些组从24小时起出现明显的体重下降（图1B，S1B）。血清细胞因子分析显示TNF-α、IL-6、IFN-γ和IL-1β显著升高。
讨论
免疫抑制（如器官移植、化疗或HIV等疾病所致）是军团菌感染的已知风险因素[9],[10]。在免疫功能低下的豚鼠中感染Lp后，我们观察到全身性表现，包括发热、肺水肿和体重下降，以及中性粒细胞与淋巴细胞比例下降和促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ）升高，这与临床报告一致。值得注意的是，一项为期15年的回顾性研究也发现了类似现象
结论
通过建立免疫抑制的豚鼠Lp感染模型，本研究提供了系统性的证据，支持肠道-肝脏轴在军团病多器官损伤中的关键作用。我们发现Lp感染不仅会引发严重的全身性炎症反应和肺部损伤，还会促进肺部病原体在肠道和肝脏中的转移和定植，这一过程通过16S rRNA测序得到证实。这些事件表明
作者贡献
吕德娟、平朝强、贾丹丹和王浩天负责实验；吕德娟、刘家怡和宋毅分析数据；吕德娟和蔡旭设计研究并撰写论文；蔡旭监督研究。
资助
本研究得到了哈尔滨医科大学第四附属医院杰出青年基金（HYDSYYXQN202101）和黑龙江省医学发展基金（2024QY03）的支持。
CRediT作者贡献声明
刘家怡：方法学、数据管理。
蔡旭：写作-审稿与编辑、写作-初稿撰写、数据可视化、研究监督、资金获取、数据管理、概念构思。
王浩天：资源获取、资金获取、数据分析。
宋毅：写作-初稿撰写、研究监督、概念构思。
吕德娟：项目管理、方法学、数据管理。
平朝强：项目管理、研究实施。
贾丹丹：方法学、研究实施。
利益冲突声明
作者声明与本文的发表无关任何利益冲突。没有任何财务、个人或职业利益影响本研究的工作或其结果。
