研究结果如下：
1.研究队列的基本特征（见表1）
研究纳入珠江医院小儿血液科ALL患儿49例，其中男28例，女21例。中位年龄为5.2岁（1-14岁）。在VDLD诱导化疗期间，29名（59%）患儿并发感染，均发生在T1至T2时间点之间，其中10名患者为细菌感染，4名患者为病毒感染，1名患者为真菌感染。
2.在诱导化疗期间，微生物多样性发生了巨大变化
在诱导化疗期间，我们评估了α和β多样性。α多样性指数用于衡量微生物群落中不同物种的总量（丰富度）和/或物种相对丰度平衡程度（均匀度），在诱导化疗期间持续降低。也就是说，T2时的Chao1指数（表示丰富度）和观察到的物种数量（表示丰富度）明显低于T0和T1时间点（图1A，B）。T2时的Simpson指数（表示均匀度）和Shannon指数（表示丰富度和均匀度）也明显低于T0时间点（图1C，D）。β多样性通过基于系统发育树的相似度和距离计算，衡量了两个微生物群落组成之间的差异。在诱导化疗期间，肠道微生物群的组成逐渐发生变化（图1E）。我们基于Bray-Curtis距离计算微生物差异，这是一种量化两个微生物群落组成差异程度的指标，我们发现T0和T2之间的微生物群落组成发生了显著变化。
图1诱导化疗期间ALL患儿肠道微生物群α-和β-多样性变化
3.诱导化疗期间，肠道微生物成分发生了显著变化
为进一步探索化疗过程中特定微生物变化，我们对不同分类水平上微生物群落的组成进行了分析。在丰度水平上，放线菌的相对丰度随时间减少，而变形菌在诱导化疗期间增加（图2A，B）。在物种层面，大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和脆弱拟杆菌的相对丰度增加，而长双歧杆菌的丰度在诱导化疗期间持续减少（图2C，D）。为了识别出相对丰度和生物学意义有差异的细菌物种，我们使用LEfSe分析发现，放线菌（p = 0.0016）、长双歧杆菌（p = 0.0409）和放丝菌（p = 0.0364）在T0具有最高LDA分数；拟双歧杆菌（p = 0.0399）和蓝叶菌（p = 0.0324）在T1具有最高LDA分数；γ蛋白杆菌（p = 0.0164）在T2具有最高LDA分数（图2E，F）。血培养阳性（大肠杆菌和肺炎克雷伯菌）的三名受试者（表1）中，肠道微生物群的相对丰度非常高（约为20%和40%，数据未显示），这表明这些病原体源自肠道。
图2在诱导化疗期间，肠道微生物分布发生了显著变化
4.诱导化疗期间，微生物代谢途径的变化
为了进一步探究在诱导化疗过程中肠道微生物群的生物学意义，我们利用HUMAnN 3.0分析了来自宏基因组数据的功能通路丰度。最丰富的微生物途径包括(i) L-缬氨酸合成、(ii) 蔗糖合成 II 和 (iii) 5-氨基咪唑核苷酸合成超级途径（图3A、B）。超级类别1和超级类别2中最丰富的通路分别为生物合成和氨基酸生物合成（补充图S2A-D）。我们还进行了LEfSe分析，发现蔗糖合成 II 和 5-氨基咪唑核苷酸合成 II 在T2时下调，而核糖磷酸戊糖途径、C4 类型光合作用碳同化循环和硫酸盐诱导 I（同化）在T2时上调（图3C、D）。在超级类别1中，生物合成途径下调，而前体代谢产物和能量生成在T2时上调（补充图S2E、F）。在超级类别2中，氨基酸生物合成下调，而脂肪酸和脂质生物合成在T2时上调（补充图S2G、H）。
图3诱导化疗期间微生物代谢途径的变化
5.基线长双歧杆菌的相对丰度可以预测诱导化疗期间的感染
为了调查在诱导化疗期间基线阶段物种的相对丰度是否能够预测感染并发症，我们对具有最高丰度的前20种物种进行了多次单变量分析，并使用ROC曲线评估了预测模型的性能（附表1）。我们发现长双歧杆菌的AUC值最高，达到0.720（95% CI：0.5632–0.8768，p = 0.0187）（图4）。
图4长双歧杆菌的相对丰度
本研究结论：
在化疗期间，微生物多样性和组成发生了显著改变，大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和长双歧杆菌是最突出的物种。微生物代谢途径在化疗过程中也发生了显著改变，包括丙酮酸发酵生成乙酸和乳酸的途径，以及同化硫酸盐还原途径。基于ALL患儿在T0时点的长双歧杆菌特征 (ROC) 模型可以预测化疗第一个月的感染的并发症，曲线下面积(AUC)为0.720。我们的研究为化疗期间儿童ALL的微生物和功能特征的急性变化提供了新的见解。基础肠道微生物群可能是化疗期间感染的潜在生物标志物。
第一作者
王晖迪 检验医学部
南方医科大学珠江医院2021级博士研究生
研究方向为肠道微生态与神经系统疾病
博士期间以第一作者或共同第一作者发表SCI论文8篇
获邀参加2023年11月在英国伦敦举行的“Neurology & Brain Disorders”国际学术会议作汇报并获得大学国际学术会议项目资助
入选2023年度中国优秀博士研究生暨国家自然科学基金委-中德科学中心“林岛”学者计划
共同第一作者
张亚芥 小儿血液科
南方医科大学珠江医院小儿血液科主治医师
安徽医科大学硕士研究生
熟悉儿科常见病、多发病的诊治
擅长儿童白血病、淋巴瘤及实体肿瘤疾病的诊治
发表学术论文8篇
参与儿童白血病肠道菌群、髓母细胞瘤节拍治疗等多项研究
共同通讯作者
何彦 检验医学部
南方医科大学珠江医院检验医学部教授
广东省医学检验临床医学研究中心副主任，博导、博士后合作导师
国家优青，国家重点研发计划课题负责人
中国临床微生态研究协作组（CALM）、IVD World Today联合发起人
Gut Microbes（IF=12.2）副主编
从事微生态医学、检验新标志物/新技术在重大疾病的诊治防研究
杨丽华 小儿血液科
南方医科大学珠江医院儿科中心副主任
主要研究方向：儿童化疗药物的毒理学及遗传药理学
供稿: 张亚芥
审核：杨丽华
编辑：胡炯华
