《Virologica Sinica》：Age-related pharyngeal microbiome and host transcriptomic signatures underlying fever responses in RSV bronchiolitis
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呼吸道合胞病毒（RSV）细支气管炎是婴儿期住院的首要原因，并表现出显著的年龄依赖性临床异质性。发热随年龄增长而日益常见，然而，发热表型在整个婴儿期是否反映一致的炎症与免疫表型仍不明确。在这项针对因RSV细支气管炎住院婴儿的前瞻性队列研究中，研究人员整合分析了临
呼吸道合胞病毒（RSV）细支气管炎是婴儿期住院的首要原因，并表现出显著的年龄依赖性临床异质性。发热随年龄增长而日益常见，然而，发热表型在整个婴儿期是否反映一致的炎症与免疫表型仍不明确。在这项针对因RSV细支气管炎住院婴儿的前瞻性队列研究中，研究人员整合分析了临床特征、咽部微生物组组成、宿主转录组谱以及宿主-微生物互作网络，尤其关注与发热相关模式中的年龄相关变异。
在临床层面，发热患病率在整个婴儿期呈现出明显的年龄依赖性升高。与此相对应，典范对应分析（CCA）显示，年龄和发热是与咽部微生物组组成及宿主基因表达变异相关的主导梯度。尽管在发热-年龄互作模型中，在整体微生物和宿主转录组水平未观察到显著的年龄依赖相关性，但在不同年龄组中仍观察到与发热相关的微生物和宿主反应的不同模式。具体而言，排序基因集富集分析（GSEA）表明，婴儿早期的发热患儿显示出宿主防御相关程序的相对减弱；而年龄较大的婴儿则表现出更强的抗病毒和炎症效应通路富集；婴儿晚期则呈现出更具选择性的调控与信号相关模式。整合宿主-微生物网络分析进一步描绘出与发热相关的互作结构在发育过程中的一致性轨迹：该轨迹由婴儿早期高度致密互联的调控网络，逐步演变为随年龄增长而出现的模块化、选择性耦联、以宿主为中心的构型。
综上，在RSV细支气管炎中，发热反应不应被解释为贯穿整个婴儿期的单一生物学表型；这些结果支持在儿童RSV感染中对发热进行年龄感知型解读。
该文发表于《Virologica Sinica》，围绕呼吸道合胞病毒（RSV）细支气管炎患儿发热表型的年龄依赖性生物学基础展开，重点解析婴儿早期不同发育阶段中，发热与咽部微生物组、宿主转录组及宿主-微生物互作网络之间的关系。研究背景在于，RSV是全球婴幼儿急性下呼吸道感染最常见病原之一，也是婴儿住院的重要原因。既往研究已认识到RSV细支气管炎并非单一临床实体，而是具有明显异质性：低月龄婴儿更易表现为呼吸窘迫和低氧血症，而发热则随月龄增加而更常见。虽然发热常被视作感染中全身炎症激活的标志，但婴儿期免疫系统尚处快速成熟阶段，因此不同年龄患儿的发热是否代表相同的炎症过程与免疫状态，仍缺乏整合性证据。已有研究分别提示气道微生物群和宿主转录反应均参与RSV感染临床表型塑造，但多数工作聚焦单组学或混合年龄总体人群，对发热相关特征是否随发育阶段改变关注不足。因此，开展本研究具有明确必要性，即从年龄分层视角重新理解RSV细支气管炎中的发热含义，避免将其简单等同于统一的炎症严重度指标。
研究人员据此开展了一项前瞻性观察性研究，纳入2020年10月1日至2021年9月30日期间在武汉儿童医院住院、实验室确诊RSV感染且年龄≤24个月的细支气管炎患儿，共83例。研究结果显示，发热在临床上具有稳健的年龄梯度，1–3个月患儿发热比例仅17.6%，而13–24个月升至76.0%。在多组学层面，年龄是解释咽部微生物组和宿主转录组总体差异的共同主导因素，发热也具有一定解释力；然而统一校正模型并未支持显著的全局性“发热×年龄”互作效应。进一步的年龄分层分析表明，不同年龄阶段的发热对应着不同的生物学背景：婴儿早期缺乏典型炎症转录激活，婴儿中期呈现应激适应与部分抗病毒混合特征，7–12个月阶段则出现更强的先天免疫、抗病毒与炎症效应通路活化，13–24个月阶段则转向较为选择性的免疫调控与信号整合模式。宿主-微生物网络也呈现发育性重组，从低月龄的致密广泛耦联网络，转变为年龄增长后的模块化、宿主中心化网络结构。研究的重要意义在于，它证明RSV细支气管炎中的发热不是贯穿整个婴儿期的统一炎症表型，而是与免疫成熟过程密切相关的发育依赖性现象，为临床上基于年龄解读发热提供了多组学依据。
研究人员采用的关键技术方法主要包括：首先，在武汉儿童医院建立前瞻性住院患儿队列，收集符合标准的RSV细支气管炎婴儿临床资料与入院24小时内咽拭子样本；其次，实施宏转录组测序（metatranscriptomic sequencing），同步获取宿主转录信息与微生物分类学信息；再次，利用典范对应分析（CCA）、置换多元方差分析（PERMANOVA）、主坐标分析（PCoA）、Logistic回归及主成分相关模型评估年龄、发热及协变量对多组学特征的影响；随后，使用差异表达分析与排序基因集富集分析（GSEA）解析年龄分层后的发热相关宿主通路变化；最后，基于DIABLO框架、块稀疏偏最小二乘判别分析（block sPLS-DA）及Spearman相关构建宿主-微生物互作网络，以比较不同年龄组发热相关网络架构。
在研究结果部分，论文首先在“Clinical characteristics and age-dependent fever prevalence in RSV bronchiolitis”中说明，83例患儿中位年龄为7.12个月，发热占53.0%，呼吸困难占48.2%，部分患儿需要补氧。通过四个年龄层分组分析，研究人员发现发热发生率随年龄显著上升。经调整氧疗、抗生素使用和病程后，年龄无论作为分类变量还是连续变量，均与发热独立相关；排除早产儿后的敏感性分析结果一致。这一部分明确建立了发热的临床年龄梯度，是全文后续组学比较的基础。
在“Aage and fever as dominant gradients explaining pharyngeal microbiome and host transcriptomic variation but no robust global fever-by-age interaction effects”中，研究人员通过CCA发现，咽部微生物组中年龄是最强解释变量，其次为发热和病程；在宿主转录组中，年龄同样解释了显著比例变异，且抗生素暴露也对微生物组和宿主转录组均有影响。由于年龄对发热预测作用显著，研究人员进一步构建统一校正模型，在微生物组层面以Bray-Curtis距离、在宿主转录组层面以欧氏距离进行PERMANOVA检验。结果表明，年龄组与微生物群落整体结构独立相关，而发热主效应在微生物组中不显著；宿主转录组整体结构主要受发热和抗生素暴露影响，但在微生物组与转录组两个层面均未发现稳健的全局性发热与年龄互作效应。该结果提示，年龄是贯穿各组学层面的主导结构因素，而非存在统一显著的年龄修饰型发热全局效应。
在“Modest and age-specific fever-associated alterations in the pharyngeal microbiome”中，研究人员描述了RSV细支气管炎患儿咽部微生物组的总体构成。群落在个体间高度异质，但普遍以Streptococcus为主，另有Rothia、Veillonella、Toxoplasma、Staphylococcus、Prevotella、Gemella和Neisseria等不同程度贡献。层次聚类未显示按年龄或发热状态严格分离的离散微生物簇。年龄分层后，发热与否在各组α多样性差异均较小；β多样性差异仅在1–3个月组和7–12个月组显著。进一步特征层面分析显示，1–3个月和4–6个月组无显著发热相关属水平信号；7–12个月组出现多个与发热显著相关的属，如Akanthomyces、Ustilaginoidea，以及与无热相关的Phascolarctobacterium；13–24个月组则仅少数属呈名义显著关联。研究人员据此认为，发热相关微生物差异总体较弱、依赖年龄背景，未形成跨年龄保守一致的发热特异性微生物特征。
在“Age-stratified host transcriptional programs associated with fever”中，研究人员鉴于单基因多重校正后显著结果有限，转而使用GSEA从通路层面解析不同年龄中发热相关的宿主转录程序。在1–3个月组，发热并未伴随典型抗病毒或炎症通路的协调富集，正向富集更多涉及细胞外结构组织、细胞黏附、谷氨酸能信号和感觉/神经活性信号，负向富集则涉及病毒进入、囊泡运输和宿主细胞加工过程，提示早期婴儿发热并不对应强烈经典炎症程序。4–6个月组则呈过渡性混合特征，正向富集主要是蛋白质质量控制、未折叠蛋白反应、RNA加工调控与泛素依赖蛋白降解等应激适应程序，KEGG层面则见抗原加工与呈递、内吞、自噬和内质网蛋白加工富集。7–12个月组中，发热相关程序明显转向广泛且协调的免疫激活，富集包括巨自噬、内体运输、免疫反应激活信号及先天免疫反应调节，KEGG中亦出现多种感染相关免疫通路富集，体现出强烈宿主防御模块活化。13–24个月组仍保持免疫相关特征，但更偏向选择性和调控性，涉及抗原加工与呈递、先天免疫反应调控、细胞因子刺激应答调节及T细胞活化，同时伴随部分神经活性信号、脂质代谢调节和PI3K-Akt相关通路的负向富集。该部分清晰揭示发热相关宿主反应并非恒定不变，而是在发育过程中逐步由减弱、防御不足状态转向更成熟的炎症效应与调控平衡状态。
在“Transcriptional features of immune- and inflammation-related genes across age strata associated with fever”中，研究人员针对免疫和炎症相关基因进行定向描述分析，以补充通路结果。在1–3个月组，发热患儿多种参与先天免疫防御和髓系炎症反应的基因表达降低，包括FCGR3B、CXCR2、CXCL1及若干S100家族成员。4–6个月组中，同一功能模块内基因并未呈现一致方向变化，而是显示明显基因层面异质性。7–12个月组的发热患儿则表现为多种先天免疫激活、趋化因子信号及炎症放大相关基因上调，例如IL1B、TNF、CXCL16以及干扰素应答基因。13–24个月组的发热表达模式更加选择性，更多关联免疫调控、上皮反应与信号转导，而不是广泛炎症级联。作者强调，这些基因层面发现主要用于描述与生成假说，不能视作稳健的全转录组差异表达证据，但它们与GSEA揭示的年龄依赖模式具有良好一致性。
在“Developmental progression of fever-associated host-microbe immune networks”中，研究人员进一步整合宿主与微生物数据，分析不同年龄层发热相关网络结构如何变化。1–3个月组的网络高度致密但专业化较弱，多个微生物类群与宿主调控基因之间存在广泛耦联，体现早期网络的广泛连接特征。4–6个月组则发生明显结构重组，宿主与微生物成分间出现更清楚的模块分隔，其中一个模块由Moineauvirus相关微生物信号及NF-κB、MAPK等信号调控相关宿主基因构成，显示中期婴儿网络向信号组织化与模块化过渡。7–12个月组网络节点减少，结构更加精炼并以宿主为中心，多个宿主基因形成枢纽，而微生物节点连接度较低、无主导性微生物枢纽，提示在该阶段发热更体现宿主免疫效应程序的组织化主导。13–24个月组网络进一步演化为模块化但整合性增强的构型，以信号整合、细胞骨架组织、膜运输、蛋白加工、代谢适应及转录/非编码RNA调控相关基因为中心，微生物信号嵌入既定宿主模块而非主导整体结构。研究人员同时指出，这些网络基于相关性，仅具描述与假设生成意义，不代表直接生物学作用或因果关系。
在讨论部分，论文将上述结果置于RSV免疫发育背景下加以整合。研究认为，发热在RSV细支气管炎中的意义随年龄而变化。宿主转录层面显示，从早期婴儿对经典炎症程序的相对缺失，到较大婴儿出现更强的抗病毒和炎症效应富集，说明发热本质上是受发育阶段制约的免疫表型，而非统一感染反应。与此相比，微生物组变化幅度较小且高度依赖情境，提示微生物组成本身不太可能单独决定发热，更可能嵌入到年龄特异性的宿主免疫背景中。基于网络分析，作者提出一种与发热相关的免疫成熟框架：早期婴儿发热少见且缺乏协调炎症激活；中期婴儿随免疫信号能力增强而出现过渡状态；较后期婴儿则表现出更高发热发生率及更明显炎症放大；之后免疫反应进入伴有调节反馈与稳定化的重塑阶段。研究同时坦陈其局限性，包括横断面设计不能推断个体内时间轨迹、年龄和发热分层后样本量下降影响统计效能、抗生素暴露可能干扰微生物组和转录组关联、部分临床与环境变量缺失、咽部样本不能完全代表下气道状态，以及网络分析仅能反映相关性而非因果性。
结论部分可概括翻译为：总之，RSV细支气管炎中的发热反应表现出明确而稳健的临床年龄梯度，但其相关微生物组与宿主转录特征在整个婴儿期并不一致。尽管统一校正的组学模型未支持强烈的全局性发热-年龄互作效应，年龄分层分析仍识别出与发热状态相关的、具有发育异质性的通路层面、基因层面及宿主-微生物网络模式。这些发现支持在儿童RSV感染中以更具年龄感知性的方式解读发热，并提示RSV细支气管炎中的发热表现反映的是婴儿早期不同阶段中异质性的生物学背景，而非单一共享的炎症状态。
