差异性代谢产物生成是病原体破坏囊性纤维化气道微生物群的基础

囊性纤维化（CF）是一种多系统疾病，其特征是气道中黏液积聚，从而促进病原体定植，导致呼吸系统急性加重、肺功能衰竭和死亡。不依赖培养的方法已揭示，CF气道中栖息着复杂的微生物群，包括机会性病原体以及定植于口咽部的细菌。在此，我们重新分析了5,260个16S rRNA基因微生物群数据集，以推断CF微生物群成员之间的生态关联。我们发现，病原体一旦存在，则更有可能增殖并占据优势，而口咽部细菌则更有可能形成持久性群落。此外，我们发现，更高的多样性和不断增加的推断相互作用数量与肺功能呈正相关。相反，病原体之间以及病原体与口咽部细菌之间均呈负相关，这提示病原体可能会扰乱微生物群。 为验证这些预测，我们从96名CF患者中培养获得了1,597株细菌分离株，并针对八种具有代表性的CF病原菌和口咽部细菌进行了12,542次共培养实验。其中23%的相互作用导致生长抑制。尽管假单胞菌分离株平均而言表现出最强的抑制作用，但我们观察到不同分离株之间的活性存在差异。随后，我们证实铜绿假单胞菌分离株——即使是来自同一供体和同一时间点的分离株——其代谢组和生物活性谱也存在显著差异，并且这些差异与突变的获得相关。总之，我们的结果表明，病原体可能部分通过差异性的代谢物产生来扰乱CF微生物群并大量增殖。此外，这些数据强调，为了全面捕捉微生物群落内由化学介导的相互作用图景，对多个分离株进行表征是必要的。

囊性纤维化（CF）是一种多系统疾病，其特征为气道中黏液积聚，从而促进病原体定植，导致呼吸系统急性加重、肺功能衰竭及死亡。不依赖培养的方法已揭示，CF气道中存在复杂的微生物群，包括机会致病菌以及定植于口咽部的细菌。在此，我们重新分析了5,260个16S rRNA基因微生物群数据集，以推断CF微生物群成员之间的生态关联。我们发现，病原体一旦存在，更有可能增殖并占据优势；而口咽部细菌则更有可能形成持续存在的群落。此外，我们发现，更高的多样性和不断增加的推断相互作用数量与肺功能呈正相关。相反，病原体彼此之间以及与口咽部细菌之间均呈负相关，这表明它们可能会扰乱微生物群。

为验证这些预测，我们从96名CF患者中培养获得了1,597株细菌分离株，并针对8种具有代表性的CF病原菌和口咽部细菌进行了12,542次共培养实验。其中23%的相互作用导致生长抑制。尽管假单胞菌分离株平均而言表现出最强的抑制作用，我们仍观察到不同分离株之间存在可变的活性。随后，我们证实铜绿假单胞菌分离株——即使是来自同一供体和同一时间点的分离株——在其代谢组和生物活性谱方面也表现出显著差异，且这些差异与突变的获得相关。综上，我们的结果表明，病原体可能部分通过差异性的代谢物产生来扰乱CF微生物群并大量增殖。此外，这些数据强调，为了全面捕捉微生物群落内由化学介导的相互作用全貌，对多个分离株进行表征是必要的。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.16.738945v1?rss=1

🏷️ 囊性纤维化 气道微生物群 铜绿假单胞菌 代谢产物差异 微生物相互作用