過敏性鼻炎（Allergic Rhinitis, AR）是兒童中最常見的慢性免疫性疾病之一，其全球發(fā)病率持續(xù)上升，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。近年來，腸道微生物組在免疫成熟和調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用日益受到重視。盡管細(xì)菌微生物組已被廣泛研究，但作為腸道微生物組中最豐富、且積極參與細(xì)菌互作和宿主免疫調(diào)節(jié)的組成部分——腸道病毒組，特別是噬菌體，在AR背景下的作用仍知之甚少。病毒組不僅直接影響宿主免疫反應(yīng)，還能通過調(diào)節(jié)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)間接參與免疫穩(wěn)態(tài)。多項研究表明，生命早期的病毒定植模式與哮喘等多種免疫相關(guān)疾病存在關(guān)聯(lián)。鑒于病毒組在免疫編程中的關(guān)鍵作用及其與其他過敏性疾病的聯(lián)系，本研究假設(shè)AR患兒的腸道病毒組可能同樣失調(diào)，并通過特定機制參與疾病發(fā)病。利用宏基因組測序技術(shù)，本研究進(jìn)行了病例對照研究，旨在表征AR與健康對照（HC）兒童腸道病毒組的差異，并將病毒組譜與臨床免疫標(biāo)志物（IgE）和環(huán)境暴露因素整合，以探索AR中的病毒-宿主-環(huán)境相互作用。

病毒α多樣性分析顯示，AR組與HC組在操作分類單元（OTU）豐富度或香農(nóng)指數(shù)上均無顯著差異，表明總體病毒載量相當(dāng)。盡管α多樣性無顯著差異，但基于Bray-Curtis距離的主坐標(biāo)分析（PCoA）圖顯示，兩組樣本在主軸上存在聚類趨勢，這提示AR腸道病毒組可能存在潛在的組成差異。然而，基于Bray-Curtis距離的置換多元方差分析（PERMANOVA）未顯示統(tǒng)計學(xué)上的顯著分離，這可能是由于個體間差異大和樣本量有限所致。Procrustes分析進(jìn)一步表明兩組間整體構(gòu)型無顯著差異。

基于158,344個病毒基因（Viral Genes, VGs）的注釋，在門水平，Lenarviricota門在HC組相對豐度顯著更高。在科水平，Mitoviridae科在HC兒童中相對豐度更高。在屬水平，Taranisvirus在AR組中富集，而Mitovirus和Duamitovirus在HC組中顯著更豐富。盡管這些類群的相對豐度較低，但它們在多種檢驗中一致且顯著的差異豐度提示了其生物學(xué)相關(guān)性。

LEfSe分析進(jìn)一步鑒定出在AR或HC兒童中顯著富集的特定病毒類群。在屬水平，Taranisvirus在AR組中持續(xù)富集，強化了其作為促炎噬菌體的潛在作用。相反，Lenarviricota門內(nèi)的幾個類群（如Mitovirus）在HC兒童中顯著富集，這與之前觀察到的其與過敏原敏感性的負(fù)相關(guān)性一致。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了AR兒童腸道病毒組存在結(jié)構(gòu)性失調(diào)，其特征是炎癥噬菌體富集和潛在保護(hù)性真菌病毒耗竭。

利用屬水平病毒組數(shù)據(jù)以及臨床和膳食變量構(gòu)建的隨機森林分類模型顯示出穩(wěn)健的區(qū)分性能，其受試者工作特征曲線下面積（AUC）為0.76。變量重要性分析顯示，總IgE的重要性得分最高，其次是牛奶特異性IgE和塵螨特異性IgE。雖然IgE相關(guān)變量本身與過敏狀態(tài)相關(guān)，但它們在模型中的突出地位強調(diào)了過敏致敏與病毒組組成之間的緊密聯(lián)系。值得注意的是，幾個病毒屬也對分類有顯著貢獻(xiàn)，包括Mitovirus、Taranisvirus和Kahnovirus。

屬水平的Spearman相關(guān)分析揭示了關(guān)鍵病毒屬與臨床指標(biāo)之間的顯著關(guān)聯(lián)。Taranisvirus與總IgE水平呈強正相關(guān)。Kahnovirus與塵螨、Carjivirus與貓毛屑、Lughvirus與狗毛屑、以及未分類的Ackermannviridae科病毒與牛奶也呈正相關(guān)。值得注意的是，Mitovirus與所有測試的過敏原（包括總IgE）均呈負(fù)相關(guān)，提示其潛在的保護(hù)作用。

通過分析KEGG通路在1級和2級的豐度，比較了AR與HC兒童腸道病毒組的功能潛力。在錯誤發(fā)現(xiàn)率校正后，未觀察到任何主要功能類別（包括代謝、遺傳信息處理、細(xì)胞過程、生物體系統(tǒng)、人類疾病和環(huán)境信息處理）存在顯著差異。為了揭示可能被廣泛通路分類掩蓋的潛在功能變化，進(jìn)一步分析了3級KEGG直系同源物。盡管在嚴(yán)格的FDR校正后沒有通路保持統(tǒng)計學(xué)顯著性，但有幾個通路顯示出名義上的差異，可能反映了AR病毒組中生物學(xué)相關(guān)的調(diào)整。其中，涉及細(xì)菌適應(yīng)和生存的通路，如“陽離子抗菌肽耐藥性”、“泛酸和輔酶A生物合成”和“分枝菌酸生物合成”，在AR組中有富集趨勢。相反，與微生物間通訊和氨基酸合成相關(guān)的通路，包括“群體感應(yīng)”和“賴氨酸生物合成”，名義上下調(diào)。這些細(xì)微的代謝改變表明，AR兒童的腸道病毒組并非功能惰性，而是可能經(jīng)歷精細(xì)的、類群特異的調(diào)節(jié)。

基于Spearman相關(guān)性構(gòu)建的病毒-細(xì)菌共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析揭示了AR組與HC組之間根本不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相互作用模式。在HC兒童中，在AR中耗竭的真菌病毒Mitovirus和Duamitovirus與包括Eubacterium在內(nèi)的幾個細(xì)菌屬呈顯著負(fù)相關(guān)，這種模式提示這些真菌病毒在調(diào)節(jié)細(xì)菌豐度方面具有潛在的調(diào)節(jié)作用，可能有助于維持免疫穩(wěn)態(tài)。相反，AR病毒組的特征是一個促炎的、以噬菌體為中心的網(wǎng)絡(luò)。在AR中富集且與總IgE相關(guān)的Taranisvirus，與具有抗炎特性并產(chǎn)生短鏈脂肪酸的Faecalibacterium屬呈顯著正相關(guān)。矛盾的是，另一種噬菌體Skunavirus與Faecalibacterium呈強負(fù)相關(guān)，表明存在復(fù)雜且可能不穩(wěn)定的噬菌體-細(xì)菌動態(tài)，可能破壞這種有益共生菌的作用。此外，在AR組中，幾種已知的促炎或機會致病細(xì)菌，如Haemophilus和Klebsiella，與Lederbergvirus和Reipivirus等特定噬菌體呈正相關(guān)。這些相互作用可能增強了這些細(xì)菌的生態(tài)適應(yīng)度和免疫激活潛力。這些網(wǎng)絡(luò)分析共同表明，兒科AR中的腸道病毒組失調(diào)涉及病毒-細(xì)菌生態(tài)相互作用的根本性重構(gòu)。

本研究通過LEfSe和隨機森林模型，鑒定出Taranisvirus和Mitovirus等在AR與HC兒童間差異豐度的病毒屬。然而，我們承認(rèn)將屬水平分類學(xué)生物標(biāo)志物篩選應(yīng)用于病毒組的局限性，鑒于噬菌體具有廣泛的遺傳多樣性和宿主特異性。病毒屬內(nèi)的高度遺傳變異性意味著該水平的差異豐度可能不會直接轉(zhuǎn)化為明確的生理或生物學(xué)意義，這與細(xì)菌群落分析中屬水平類群通常代表功能更一致的群體不同。因此，本研究發(fā)現(xiàn)的顯著性并不在于特定的“生物標(biāo)志物”屬本身，而在于它們共同為AR中存在結(jié)構(gòu)改變的腸道病毒組提供了證據(jù)。更具機制信息的方法應(yīng)是在病毒基因水平分析病毒，或理想情況下，將噬菌體與其細(xì)菌宿主聯(lián)系起來，以推斷哪些細(xì)菌種群可能受到調(diào)節(jié)。本研究采用BLASTP比對NCBI非冗余蛋白數(shù)據(jù)庫進(jìn)行病毒注釋，而非基于網(wǎng)絡(luò)的工具。這一選擇是基于最大化注釋覆蓋率和利用精心策劃的參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行探索性生物標(biāo)志物識別的目的。本研究的一個基本挑戰(zhàn)是通過總DNA宏基因組學(xué)無法區(qū)分來自游離病毒顆粒的DNA與整合到細(xì)菌宿主基因組中的前噬菌體的DNA。為解決此問題，我們納入了生物信息學(xué)過濾步驟，旨在去除與已知腸道細(xì)菌前噬菌體數(shù)據(jù)庫具有高度相似性的序列。雖然這種方法無法明確區(qū)分這兩種病毒生命狀態(tài)，但它使我們分析的數(shù)據(jù)集富集了更可能代表病毒顆粒相關(guān)或活躍切除的噬菌體DNA序列，從而提供了對活躍病毒組部分更保守且可能更相關(guān)的概況。我們的宏基因組分析揭示了AR兒童中先前未被認(rèn)識的腸道病毒組失調(diào)模式，該模式與IgE介導(dǎo)的免疫反應(yīng)相關(guān)。研究結(jié)果表明，AR兒童可能表現(xiàn)出腸道病毒組的組成差異，其特征是特定噬菌體的富集和真菌病毒的耗竭，而非整體病毒多樣性或功能能力的變化。這些組成變化與IgE水平和環(huán)境過敏原密切相關(guān)，表明病毒組在調(diào)節(jié)AR免疫反應(yīng)中的潛在作用。值得注意的是，我們發(fā)現(xiàn)Taranisvirus在AR兒童中顯著富集，并與總IgE強相關(guān)。作為肌尾病毒科成員，Taranisvirus可能通過溫和噬菌體活動（如溶原性轉(zhuǎn)換）影響宿主免疫，從而改變細(xì)菌表型并促進(jìn)促炎狀態(tài)。這與過敏性疾病中“噬菌體-IgE軸”的新興概念相符。相反，注釋為真菌病毒的序列（特別是Mitovirus和Duamitovirus）在AR兒童中耗竭。作為專性感染真菌的病毒，它們的存在可能反映了更健康的真菌組結(jié)構(gòu)或膳食真菌攝入，通過跨界相互作用潛在賦予抗過敏致敏的保護(hù)作用。我們的隨機森林模型確定總IgE、牛奶和塵螨為頂級區(qū)分因素，這與先前AR風(fēng)險因素的流行病學(xué)和傘式綜述一致。我們承認(rèn)，在預(yù)測過敏狀態(tài)的模型中包含IgE（過敏的定義特征）可能部分解釋了其高重要性得分。盡管如此，病毒屬（如Mitovirus和Taranisvirus）的重要貢獻(xiàn)表明，病毒組組成提供了超越經(jīng)典免疫標(biāo)志物的補充信息。與更詳細(xì)的功能分析一致，我們觀察到特定3級KEGG通路存在名義差異，盡管在經(jīng)過多重檢驗校正后，更廣泛的層次水平上缺乏顯著差異。“陽離子抗菌肽耐藥性”等通路的名義上調(diào)表明，AR腸道病毒組可能選擇性富集感染具有此類防御機制的細(xì)菌的噬菌體，從而可能培育出對宿主免疫壓力更具抵抗力的細(xì)菌群落。此外，“群體感應(yīng)”的下調(diào)可能反映了噬菌體誘導(dǎo)的細(xì)菌群落協(xié)調(diào)和生物膜形成的破壞。這些精細(xì)尺度的功能變化，雖然需要驗證，但與以下假設(shè)一致：噬菌體-細(xì)菌相互作用在不劇烈改變病毒組整體功能潛力的前提下，微調(diào)代謝和免疫功能。基于我們的病毒-細(xì)菌共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，AR中的腸道病毒組失調(diào)超出了組成變化，涵蓋了生態(tài)相互作用的根本性重構(gòu)。這種系統(tǒng)水平的視角表明，與疾病相關(guān)的改變嵌入在一個功能失調(diào)的相互作用組中——一個重新配置的病毒和細(xì)菌關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可能共同破壞黏膜免疫穩(wěn)態(tài)。觀察到的特定拓?fù)淠Ｊ綖榧膊∵M(jìn)展提供了合理的生態(tài)機制。因此，AR腸道生態(tài)系統(tǒng)似乎不僅在病毒成員上受到擾動，而且在其微生物群落的高階組織上也受到擾動。這種重構(gòu)的相互作用組可能通過聚合途徑影響宿主：通過裂解或溶原性轉(zhuǎn)換塑造細(xì)菌種群；調(diào)節(jié)細(xì)菌功能輸出，包括短鏈脂肪酸等免疫調(diào)節(jié)代謝物的產(chǎn)生；以及增強條件致病菌的生態(tài)位適應(yīng)性。

本研究首次提供了兒童AR患者腸道病毒組失調(diào)的證據(jù)。這種失調(diào)的特征不僅在于促炎噬菌體的富集和保護(hù)性真菌病毒的耗竭，還在于病毒-細(xì)菌相互作用網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。這些改變與IgE水平和過敏原敏感性相關(guān)，表明病毒組可能通過直接免疫調(diào)節(jié)和間接生態(tài)重構(gòu)腸道微生物組兩種方式影響AR的發(fā)病機制。這些發(fā)現(xiàn)指出腸道病毒組是過敏性炎癥的潛在貢獻(xiàn)者，并可作為進(jìn)一步研究作為治療靶點（如噬菌體療法或病毒組補充）的候選對象。需要進(jìn)一步的縱向和機制研究來驗證這些關(guān)聯(lián)并闡明因果關(guān)系。