氢气缓解过敏性鼻炎和鼻腔菌群的关系

摘要

背景

过敏性鼻炎（AR）是一种以鼻粘膜中Th2免疫反应为主的过敏反应。细菌感染过程影响Th1和Th2免疫反应之间的平衡，且环境菌群的暴露水平与过敏性鼻炎的发展密切相关。氢气（H2）是一种具有抗炎和抗氧化特性的医用分子。本研究旨在通过H2调节鼻腔菌群平衡的能力，探索其对过敏性鼻炎可能的作用机制。

方法

在过敏性鼻炎患者吸入氢气前后观察血清嗜酸性粒细胞计数（EOS）、免疫球蛋白E（IgE）浓度、视觉模拟量表（VAS）、总鼻症状评分（TNSS）和鼻结膜炎生活质量问卷（RQLQ）。使用皮肤点刺试验（SPT）确定过敏原致敏情况。在吸入氢气前后及正常受试者中使用16S rRNA基因测序检查鼻腔菌群的群落组成和相对丰度。

结果

过敏性鼻炎患者在吸入氢气期间和之后没有出现不良反应，安全性良好，且VAS、TNSS、EOS和IgE显著改善（P < 0.05）。空腔菌群16S rRNA基因测序显示，过敏性鼻炎患者的鼻腔中Ruminococcus和Erysipelotrichaceae菌群的丰度高于正常受试者，其丰度可以在H2吸入后下调。H2显著增加了Blautia_faecis的丰度，并与VAS、TNSS、EOS和IgE呈负相关。

结论

H2可能通过调节鼻腔菌群分布来改善过敏性鼻炎患者的症状。需要更大规模的试验来进一步验证这一假设。

试验注册

该试验已在中国临床试验注册中心注册（注册号ChiCTR2200062253）。

前言

过敏性鼻炎（AR）是一种由特定外部过敏原引起的IgE介导的1型过敏反应，导致鼻腔相应炎症状态，特征是四大主要症状：大量水样鼻涕、鼻塞、鼻痒和打喷嚏。季节性和常年性过敏性鼻炎是一个全球性的健康问题，全球患病率在10%到40%之间，影响2%到25%的儿童和多达40%的成人。健康个体鼻腔中的微生物组成参与维持鼻粘膜的正常免疫反应，菌群失衡会增加过敏性鼻炎的发展风险。微生物群从妊娠期开始通过母体微生物群和免疫反应影响新生儿。剖腹产时缺乏与母体阴道菌群的接触会增加儿童患过敏性鼻炎的风险。失调的微生物群不仅能够破坏呼吸上皮屏障，还能够迁移到上皮下和上皮内区域，促进组织微炎症的发展。气道微生物群还可以影响宿主体内的代谢和稳态，包括上皮细胞生长和修复、炎症和免疫反应，从而影响慢性疾病的发生和发展。

氢气（H2）是一种特殊的抗炎和抗氧化因子，具有易扩散、作用快且无明显副作用的优点。H2抑制了与肥大细胞Fc epsilon RI信号通路相关的酪氨酸磷酸化，抑制其下游信号传导，并减轻小鼠皮肤的I型超敏反应。此外，H2通过抑制LPS/TLR4/NF-κB通路减轻肝损伤，增强肠菌群并强化肠道屏障。另外，H2可以通过提高超氧化物歧化酶（SOD）水平减少嗜酸性粒细胞和淋巴细胞等炎症细胞在粘液和粘膜下层的浸润，从而减轻氧化应激和与过敏性鼻炎相关的过敏症状。尽管这些发现表明微生物群可能在H2对过敏性鼻炎对象的影响中起关键作用，但仍然缺乏直接证据。因此，我们进行这项研究以识别特定细菌群，这些菌群是持续响应H2治疗的特征和预测指标，试图从人类鼻腔微生物群的角度阐述H2的作用机制。

在本研究中，通过鼻吸入给予过敏性鼻炎患者高浓度的H2。研究观察了治疗前后视觉模拟量表（VAS）、总鼻症状评分（TNSS）和鼻结膜炎生活质量问卷（RQLQ）评分的变化，以及临床指标包括血清嗜酸性粒细胞计数（EOS）和免疫球蛋白E（IgE）水平的变化。此外，研究使用16S rRNA基因测序分析H2对过敏性鼻炎患者鼻腔菌群分布的影响，以进一步探讨H2治疗过敏性鼻炎的机制。

材料和方法

纳入和排除标准

过敏性鼻炎组纳入标准：

1) 由医院临床医生结合临床表现、血清IgE检测结果和过敏原皮肤点刺试验（SPT）确诊为过敏性鼻炎，并符合《中国过敏性鼻炎诊断和治疗指南（2022年，修订版）》的诊断标准。

2) 年龄≥18岁，能够提供知情同意。

3) 参与研究的患者需要在停止抗生素和类固醇激素超过4周后进行研究，包括鼻内类固醇激素。

排除标准：

1) 合并鼻窦炎、鼻息肉或鼻肿瘤。

2) 合并恶性肿瘤。

3) 合并严重心脏、肝脏和肾脏功能疾病。

4) 凝血异常。

5) 文盲、自我意识差和合作差。

6) 合并精神疾病或严重沟通障碍。

研究对象：

从2022年4月到2023年7月在医院耳鼻喉科门诊就诊的30例过敏性鼻炎患者被选为测试组。所有患者均为单纯持续性过敏性鼻炎，不伴有其他过敏性疾病。在同一时期进行体检的30名健康个体被选为健康对照组（HC）。实验组根据氢气吸入前后分为HI前组和HI后组。测试组患者中男性6例，女性24例，年龄18–47岁，平均年龄30岁。对照组患者中男性8例，女性22例，年龄18–47岁，平均年龄30岁。两组患者在性别、年龄和BMI等一般信息方面的差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。研究方案遵守赫尔辛基宣言的伦理指南。

标本收集：

严格遵循无菌操作，受试者被置于仰卧位，采样前用碘蒸气消毒口鼻周围的皮肤，并在鼻内镜的指导下，将一次性无菌棉签放置到公共鼻腔区域，旋转至少6圈直到棉签饱和，采集双侧鼻腔，然后取出并放入液氮瓶中，然后在15分钟内放入−80°C的冰箱中保存，直到提取DNA。

氢气吸入治疗：

通过氢氧雾化器（上海阿斯克莱皮厄斯医疗科技有限公司，型号AMS-H-03）制备66.6%浓度的H2，过敏性鼻炎患者每天吸入氢气3小时，连续4周。

观察指标：

使用VAS、TNSS和RQLQ评分评估过敏性鼻炎患者H2治疗前后临床症状的严重程度。

VAS评分：根据患者上周的症状（鼻塞、流鼻涕、鼻子痒、打喷嚏）使用0–10 cm的模拟量表评分：0 cm：0分，无症状；1–3 cm：1–3分，轻度；4–6 cm：4–6分，中度；7–10 cm：7–10分，重度。

TNSS评分：0–3分（0=无症状；1=轻度；2=中度；3=重度）：轻度：无症状引起明显不适；中度：症状引起不适但不影响日常生活或干扰睡眠；重度：症状干扰日常生活活动和睡眠状态，将每种症状的分数相加得到TNSS总分。

RQLQ 评分： RQLQ（鼻炎生活质量问卷）评分用于评估过敏性鼻炎患者的生活质量。它包括7个维度和28个项目，每个维度单独评分，总分即为RQLQ评分。

H2治疗过敏性鼻炎患者的临床疗效观察：

为了观察H2在治疗过敏性鼻炎（过敏性鼻炎）患者中的临床疗效。症状缓解率 = (治疗前VAS评分 - 治疗后VAS评分) / 治疗前VAS评分，症状缓解率 >65% 被视为显著，25% - 65% 被视为有效，<25% 被视为无效，总有效 = 显著 + 有效。

过敏性鼻炎患者在H2治疗前后的IgE（IU/ml）和EOS（×10^9/L）血液实验室指标水平进行了测试。

皮肤点刺试验（SPT）： 根据标准实践进行，使用生理盐水作为阴性对照溶液，0.1%盐酸组胺作为阳性对照溶液。每一滴都用消毒的、一次性的、过敏原单尖金属穿刺针垂直刺入皮肤（只要不出血）。1秒后提起并丢弃针头，2-3分钟后擦去滴液。结果在10-20分钟后读取，但在此期间应多次观察反应：如果有一个被红斑包围的黄色皮节丘疹，则测试反应呈阳性。

微生物群落分析：

从受试者的总鼻分泌物中测序16S rRNA基因。使用文库构建试剂盒The NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit（Cat. No. E7645B）制备扩增子文库。构建的文库通过Qubit（Qubit@ 2.0荧光计）和Q-PCR进行量化，文库合格后，使用NovaSeq6000进行PE250高通量测序。使用QIIME2（版本QIIME2-202202）软件分析16S rRNA数据，并使用DADA2模块进行噪声减少，以100%相似性量化分类单位的可操作阈值，从而获得最终的ASVs（扩增子序列变体）。使用QIIME2软件与Silva 138.1数据库进行物种注释。QIIME2分析过程的默认参数最小阈值为0.7。基于操作分类单元的分析，使用样本序列的随机抽样计算α-多样性指数Chao1和Shannon，并绘制稀疏曲线。使用无偏UniFrac分析（Lozupone和Knight, 2005）确定样本间微生物群落是否存在显著差异。

统计方法：

数据使用SPSS 22.0软件进行统计分析。测量值以x±s表示，使用t检验或秩和检验；计数资料以例数或率表示，使用χ^2检验；等级信息使用秩和检验。P < 0.05被认为是统计学上的显著差异。符号∗，∗∗和∗∗∗分别表示P值<0.05，<0.01和<0.001。

结果：

基线特征： 实验组和健康对照组患者之间的年龄（P = 0.96）、性别（P = 0.54）和BMI（P = 0.83）没有统计学上的显著差异（表1）。

表1. HI前组和HC组之间的基线分析

H2治疗前后临床疗效指标的数据分析：

在过敏性鼻炎（AR）患者中，比较了氢吸入前后VAS、TNSS和RQLQ指数的变化。结果显示，VAS20和TNSS21评分显著降低，具有统计学意义（P = 0.005, P = 0.003），而RQLQ评分没有统计学上的显著差异（P = 0.692）（图1）。在本实验参与的30名过敏性鼻炎患者中，经过4周的H2干预后，12名患者的H2治疗效果显著，平均症状缓解率为81.25%；9名患者有效，平均症状缓解率为38.67%；9名患者无效，平均症状缓解率为15.33%。这表明，过敏性鼻炎患者通过鼻吸入氢气在过敏性鼻炎治疗中具有显著的临床疗效。

图1. HI前与HI后组VAS、TNSS、RQLQ、EOS和IgE的比较

治疗前后RQLQ评分没有显著差异，我们考虑到RQLQ在VAS和TNSS评分中加入了几个非鼻部症状因素，包括情感以及活动、睡眠和其他复杂因素。

实验室指标的比较

H2干预后过敏性鼻炎患者的EOS和IgE指数显著下降，差值的平均值分别为-0.145和-142.8，具有统计学意义（P = 0.002, P = 0.013）（图1）。这表明吸入氢气能够降低过敏性鼻炎患者血液中的EOS和IgE水平，并改善过敏性鼻炎患者的过敏症状。

α多样性分析

通过16S rRNA测序从三组中共获得9204个α多样性分析（ASVs），其中三组拥有相同数量的ASVs为1378个，过敏性鼻炎组特有的ASVs数量为2403个，HI后组特有的ASVs数量为1738个，HC组特有的ASVs数量为1632个。HC组和HI后组的特有ASVs数量显著少于HI前组（图2A）。

图2. HI前、HI后和HC组鼻部菌群α多样性的比较

对HI前、HI后和HC组鼻部菌群的α多样性进行比较。Chao1指数（P = 0.031, P = 0.001）、observed_otus指数（P = 0.029, P = 0.001）和Shannon指数（P = 0.033, P = 0.011）在HI前组中均高于HC和HI后组，且差异均具有统计学意义。由此可以看出，HI后组的菌群α-多样性与HC组相似（图2B, C, D）。这表明过敏性鼻炎患者在H2干预后的鼻腔菌群平衡被调节得更加接近正常受试者的菌群丰度水平。

β多样性分析

LEfSe分析

在科级水平上，HI前组的主要高丰度群落是Chitinophagaceae、Oscillospiraceae、Eubacterium_coprostanoligenes_group、ClostridiavadinBB60_group和Nocardioidaceae；HI后组的主要高丰度群落是Enterobacteriaceae、Mitochondria；HC组的主要高丰度群落是Corynebacteriaceae、Propionibacteriaceae、Rhodocyclaceae、Erwiniaceae。

在属级水平上，HI前组的主要高丰度群落是Eubacterium_coprostanoligenes_group、Muribaculaceae、ClostridiavadinBB60_group、Nocardioides；HI后组的主要高丰度群落是Escherichia_Shigella、Moraxella、Mitochondria；HC组的主要高丰度群落是Cutibacterium、Peptoniphilus（图3）。

图3. HI前、HI后和HC组鼻部菌群高丰度比较

上述结果表明，过敏性鼻炎患者与正常受试者之间鼻部菌群的分布存在显著差异，且过敏性鼻炎患者在H2治疗前后鼻部菌群的分布也有显著变化。这表明H2可以影响过敏性鼻炎患者的鼻部菌群分布。

Metastat分析

在科级水平上，Acidaminococcaceae（P = 0.026, P = 0.007）、SC-I-84（P = 0.009, P = 0.022）、TRA3-20（P = 0.022, P = 0.007）在HI前组中的相对丰度显著高于HC和HI后组，且差异具有统计学意义。过敏性鼻炎患者在H2干预后的鼻部菌群相对丰度接近正常水平（图4B–D）。

图4. HI前和HI后组以及HC组之间在科、属和种级别上具有统计学差异的细菌

在属级水平上，Chitinophaga在HI前组中丰度显著较低，是HC、HI前和HI后组之间显著不同的细菌（p < 0.05）（图4A）。H2干预导致过敏性鼻炎患者鼻腔中其相对丰度显著增加（p < 0.05）。Erysipelotrichaceae（P < 0.001, P = 0.003）和Steroidobacter（P < 0.001, P = 0.038）在HI前组中丰度显著增加，是HI前和HC及HI后组之间显著不同的细菌（图4E和F）。H2干预导致上述两属在过敏性鼻炎患者鼻腔中的相对丰度显著减少（P = 0.003, P = 0.038）（图4E和F）。

在种级水平上，Marseilla_massiliensis是HI前和HC组之间及HI前和HI后组之间具有显著差异的细菌。Marseilla_massiliensis在HI前组中的相对丰度显著增加（P = 0.008），而在HI后组中的相对丰度显著降低（P = 0.008）（图4G）。这表明通过给予过敏性鼻炎患者鼻腔吸入H2，可以调节其鼻部菌群的失调。

我们在科、属和种级别上证明了Acidaminococcaceae、SC-I-84、TRA3-20、Erysipelotrichaceae、Steroidobacter和Marseilla_massiliensis在这一过程中发挥了关键作用，并且这些菌群丰度的下调有助于恢复过敏性鼻炎患者鼻部菌群平衡至正常受试者的水平。

T检验分析

在门级水平上，HI前和HC组之间的主要差异细菌为Actinobacteriota、Bacteroidota、Acidobacteriota、Verrucomicrobiota、Chloroflexi和Gemmatimonadota，其中Bacteroidota、Acidobacteriota、Verrucomicrobiota和Gemmatimonadota也是HI前和HI后组之间的主要差异细菌（P = 0.019, P = 0.002, P = 0.005, P = 0.002）。此外，这些细菌在HI前组中的相对丰度高于HC和HI后组（图5A和B）。

图5. HI前组与HI后组之间以及HI前组与HC组之间在门、科、属和种级别上显著不同的细菌（A–G）。通过网络图表示HI前、HC和HI后组之间的模块度、聚类系数和网络图密度（H–J）

在科级水平上，HI前组与HC组之间的主要差异细菌为Propionibacteriaceae、Oscillospiraceae、Clostridia_vadinBB60_group、Acholeplasmataceae和Gemmatimonadaceae。其中，Clostridia_vadinBB60_group和Gemmatimonadaceae也是HI前组与HI后组之间的主要差异细菌（P = 0.022, P = 0.006, P = 0.006, P = 0.002）。此外，这些细菌的相对丰度在HI前组中高于HC和HI后组（图5C和D）。

在属级水平上，HI前组与HC组之间的主要差异细菌为Cutibacterium、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Lachnospiraceae_UCG-001、Clostridia_vadinBB60_group、Anaeroplasma、Ruminococcus、Eubacterium_xylanophilum_group，其中Clostridia_vadinBB60_group、Ruminococcus、Eubacterium_xylanophilum_group也是HI前组与HI后组之间的主要差异细菌（P = 0.022, P = 0.013, P = 0.047），并且这些细菌的相对丰度在过敏性鼻炎组中高于HC和HI后组（图5E和F）。

在种级水平上，HI后组与HI前组之间的主要差异细菌为Blautia_faecis（P = 0.024）（图5G）。这种细菌的丰度在HI后组中较HI前组显著增加，表明H2干预有利于鼻腔中这种细菌的定植。

此外，在科级和属级水平上，我们还发现了由于H2干预而显著增加的细菌。在科级水平上，Enterobacteriaceae在HI后组中的丰度显著高于HI前组（P = 0.002）（图5D）。在属级水平上，Escherichia_Shigella和Curtobacterium在HI后组中的丰度显著高于HI前组（P = 0.003, P = 0.048, P = 0.005）（图5F）。这表明，过敏性鼻炎患者在接受H2吸入治疗后鼻部症状的改善可能与这些菌群的重新分布有关。

网络分析

网络图的关键参数值，如网络图直径、模块度、聚类系数、网络图密度和平均度，在HI前、HI后和HC组中分别为0.26, 0.55, 0.06, 44.27, 3.47; 0.37, 0.44, 0.04, 26.62, 3.99; 0.39, 0.45, 0.04, 28.89和3.99。这些关键参数在HI后组和HC组之间非常相似，而HI前组显著高于HC组（图5H, I, 5J）。H2对鼻菌群的调节是一个极其复杂的过程，不同细菌之间可能存在相互促进或抑制的复杂关系，网络图显示Blautia与WPS-2呈正相关，Myxococcota与Firmicutes呈负相关，与Proteobacteria呈正相关，Actinobacteriota与Firmicutes呈正相关，Bacteroidota与Actinobacteriota呈正相关，Acidobacteriota与Firmicutes和Bcteroidota呈正相关，Verrucomicrobiota与Bcteroidota、Proteobacteria呈正相关，Chloroflexi与Acidobacteriota呈正相关，Gemmatimonadota与Verrucomicrobiota呈正相关。

此外，Actinobacteriota、Bacteroidota、Acidobacteriota、Verrucomicrobiota、Chloroflexi和Gemmatimonadota在HI前组中的相对丰度显著较高，表明这些细菌在过敏性鼻炎的发病机制中起重要作用，可能在过敏性鼻炎的诊断中具有生物标志物作用。过敏性鼻炎患者在H2治疗后的鼻菌群分布趋于与HC组一致，表明其在调节鼻菌群平衡中起重要作用（图5H, I, 5J）。

鼻菌群与环境因素的相关性分析

利用Spearman相关系数进行的相关性分析揭示了不同鼻菌群的相对丰度与不同环境因素之间的显著正相关或负相关关系，并且过敏性鼻炎患者具有与疾病各个方面相关的独特的微生物特征。

在门级水平上，WPS-2、Synergistota和Sumerlaeota与RQLQ显著负相关（P = 0.021, P = 0.044, P = 0.029）。Verrucomicrobiota与鼻塞、鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS、TNSS、EOS、IgE显著正相关（P = 0.033, P = 0.003, P = 0.024, P = 0.011, P = 0.006, P = 0.015, P = 0.044, P = 0.025）。Acidobacteriota、Gemmatimonadaceae和Chloroflexi与IgE显著正相关（P = 0.004, P = 0.011, P = 0.003）（图6A）。 

图6. HI前、HI后和HC组中鼻菌群与环境因素的相关性分析

在科级水平上，Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Bacillaceae、Oscillospiraceae和Beijerinckiaceae与RQLQ呈负相关（P = 0.02, P = 0.019, P = 0.007, P = 0.011, P = 0.047）。Enterobacteriaceae与鼻塞、鼻涕、瘙痒、VAS和TNSS呈负相关（P = 0.011, P = 0.002, P = 0.004, P < 0.001, P = 0.002）。Micrococcaceae与鼻涕、打喷嚏、VAS、TNSS、EOS和IgE呈正相关（P = 0.018, P = 0.044, P = 0.045, P = 0.048, P = 0.019, P = 0.039）。Muribaculaceae与鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS和IgE呈正相关（P = 0.006, P = 0.021, P = 0.012, P = 0.008, P = 0.007）（见图6B）。

在属级水平上，Escherichia. Shigella与鼻塞、鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS和TNSS呈负相关（P = 0.002, P = 0.005, P = 0.008, P = 0.007, P < 0.001, P = 0.003）。Moraxella与鼻涕、瘙痒、打喷嚏和VAS呈负相关（P = 0.045, P = 0.021, P = 0.027, P = 0.02）。Blautia与鼻塞、RQLQ呈负相关（P = 0.035, P = 0.014）。Lachnospiraceae_NK4A136_group与鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS和IgE呈正相关（P = 0.005, P = 0.008, P = 0.026, P = 0.029, P = 0.011）。Dubosiella与鼻塞、鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS和TNSS呈正相关（P = 0.021, P = 0.013, P = 0.03, P = 0.015, P = 0.005, P = 0.029, P = 0.53）。Muribaculaceae与鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS和IgE呈正相关（P = 0.008, P = 0.023, P = 0.017, P = 0.01, P = 0.009）（见图6C-E和L）。

在种级水平上，Blautia_faecis与鼻塞、鼻涕、打喷嚏、VAS、TNSS和RQLQ呈负相关（P = 0.002, P = 0.036, P = 0.027, P = 0.01, P = 0.014, P = 0.011）。Weissella_viridescens与鼻塞、鼻涕、VAS、TNSS、EOS和IgE呈负相关（P < 0.001, P = 0.04, P = 0.025, P = 0.014, P = 0.031, P = 0.019）。Enterococcus_cecorum、Tyzzerella_sp和Blautia_caecimuris与RQLQ呈负相关（P = 0.003, P = 0.015, P = 0.003）（见图6D）。

以上结果表明，过敏性鼻炎患者的鼻菌群与鼻部症状以及IgE和EOS显著相关。上调Acidobacteriota、Verrucomicrobiota、Chloroflexi、Gemmatimonadota、Chitinophagaceae、Eubacterium_coprostanoligenes_group、Nocardioidaceae和Muribaculaceae菌群的相对丰度可能会促进过敏性鼻炎患者鼻部症状的发展。相反，上调Enterobacteriaceae、Escherichia. Shigella、Moraxella、Blautia_faecis和Blautia_caecimuris菌群的相对丰度可能在抑制过敏性鼻炎患者的鼻部症状方面发挥作用。H2可以通过调节鼻腔内特定菌群的丰度来影响患者的鼻部症状和血液参数。

功能分析

我们通过T检验分析了三组之间菌落功能的差异。火山图显示了HI前、HC和HI后各组中不同细菌功能类别的显著差异（见图7A和B）。这表明，过敏性鼻炎患者的鼻菌群功能与正常受试者显著不同，且H2干预可以影响过敏性鼻炎患者鼻菌群的功能。

图7. HI前、HI后和HC组之间菌群功能存在显著差异

KEGG分析显示，LacI家族转录调节因子（K02529）和ParB家族（K03497）的功能丰度在过敏性鼻炎患者中高于正常水平（P=0.011, P=0.012），并且在氢吸入后显著下调（图7C和D）。这表明H2干预能够通过调节其功能，促进特定鼻腔菌群功能向正常人类水平的恢复。

讨论

过敏性鼻炎的临床发病率高，目前的临床治疗主要基于药物如糖皮质激素和抗组胺药，但药物治疗总是伴随着更多的副作用和耐药性的出现。因此，我们探索了一种新颖的非药物治疗方法，即通过经鼻吸入高浓度H2（66.6%）来治疗过敏性鼻炎。大量的细胞、动物模型和人类临床患者研究已经相继证明了H2对包括神经退行性疾病、代谢疾病、心血管和脑血管疾病、炎症、肿瘤等在内的多种疾病具有潜在的治疗效果。呼吸道微生物群可以影响宿主体内的代谢和稳态，包括上皮细胞的生长和修复、炎症和免疫反应，从而影响慢性疾病的发病和进展。鼻腔菌群在过敏性鼻炎的发病机制中起着关键作用。因此，我们利用氢气治疗过敏性鼻炎患者，并关注氢气对过敏性鼻炎患者鼻腔菌群分布的影响。在这个实验中，过敏性鼻炎患者通过鼻腔吸入高浓度H2治疗了4周，每天氢吸入3小时后，鼻腔症状以及血液参数显著改善，并且经过H2干预后，鼻腔菌群的分布恢复到了正常水平，患者在治疗过程中对H2耐受良好，没有显著的不良反应。

H2可以有效改善过敏性鼻炎症状。Yu等人通过增加超氧化物歧化酶（SOD）水平，使用富氢水减轻了过敏性鼻炎小鼠模型中的氧化应激和过敏症状。Fang S等人证明，吸入高浓度H2（40%）减少了包括嗜酸性粒细胞和淋巴细胞在内的炎症细胞向黏膜和黏膜下的浸润。连续7天氢吸入治疗后，过敏性鼻炎患者的VAS评分从26.4降至9.4，TNSS评分从16.1降至5.6，差异有统计学意义（P<0.01），EOS水平和血清总IgE也显著下降，这表明吸入H2在临床指标和实验室测试中都有显著疗效。

H2在调节菌群分布方面起作用。大量研究表明，H2通过调节菌群平衡在多种疾病中改善病情。在治疗急性酒精性肝损伤时，H2通过阻断肝脏LPS/TLR4/NF-κB通路的激活，减少氧化应激和炎症，从而减轻肝脏损伤，同时改善肠道菌群并加强肠道屏障。在空腹血糖受损（IFG）患者中，富氢水可能通过改变肠道微生物群及其产生的生物标志物的水平，改善IFG患者的代谢异常和肠道菌群失调。富氢水还显示出治疗阿尔茨海默病的潜力，通过减少高度磷酸化的tau蛋白和神经前体纤维缠结，降低炎症反应，改善大脑能量代谢紊乱和肠道菌群失衡。在我们目前的研究中，发现经鼻吸入高达66.6%的H2在过敏性鼻炎患者中显著下调了患者鼻腔菌群的Alpha多样性和Beta多样性。因此，我们可以得出结论，H2可以调节鼻腔微生物群并促进鼻腔菌群的正常化。

H2通过调节鼻腔菌群影响鼻黏膜的免疫功能。已有研究表明，微生物群的变化会影响气道黏膜的免疫功能。嗜酸性粒细胞、TH17基因表达和过敏炎症的标志物都与气道微生物群组成的差异有关。革兰氏阳性菌通过增强树突状细胞（DC）的成熟和炎症Th1、Th2及Th17反应，激活Th2型免疫反应。在我们目前的研究中，过敏性鼻炎组的Ruminococcus相对丰度显著高于对照组和HI组（P<0.05）。Ruminococcus是一种革兰氏阳性厌氧菌，能有效诱导CD4+ T细胞产生IL-17。IL-17中的IL-17E是Th2型免疫反应的趋化因子，调节黏膜免疫，促进Th2细胞分化和免疫反应反应，加剧变态反应，同时也影响Th17细胞的分化。基于这些发现，H2可以通过下调Ruminococcus的丰度来抑制Th2型免疫反应，减轻鼻腔过敏反应。

H2在调节菌群平衡方面起着重要作用。过敏性鼻炎患者鼻腔中的Erysipelotrichaceae丰度显著高于正常受试者（p < 0.05），且H2干预显著降低了过敏性鼻炎患者鼻腔中的相对丰度（p < 0.05）。Erysipelotrichaceae的相对丰度与肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平呈正相关，而TNF-α的异常增加会增加鼻黏膜屏障的通透性，破坏鼻上皮屏障，并诱导机体对病原体、过敏原和有害刺激产生过度的免疫应激反应，这可能导致过敏性症状如鼻痒、打喷嚏和流鼻涕的发生。Dubosiella是Erysipelotrichaceae的一种，其相对丰度与鼻塞、鼻涕、瘙痒、打喷嚏、VAS评分和TNSS评分呈显著正相关。因此，吸入H2可以减少Erysipelotrichaceae的丰度，从而降低鼻腔中TNF-α的浓度，改善鼻上皮屏障功能，有效改善过敏性鼻炎症状。

H2可以通过影响菌群中与碳水化合物代谢相关的基因表达来影响宿主鼻腔的微环境。LacI家族转录调控因子是细菌转录调控网络的重要组成部分，广泛分布于某些能感知糖效应并调控碳水化合物利用基因及碳水化合物代谢的细菌谱系。通过PICRUSt2预测细菌功能，发现过敏性鼻炎患者的鼻腔菌群中高度表达由噬菌体功能基因编码的LacI家族转录调控因子，而在正常受试者和氢吸入后的患者中这一因子的表达明显缺乏。LacI家族转录调控因子可以抑制乳酸乳球菌中的半乳糖代谢基因通路的表达，进而影响半乳糖代谢的水平。在过敏性鼻炎患者的鼻腔菌群中高度表达的LacI家族转录调控因子可以改变鼻腔菌群的碳水化合物代谢水平，影响鼻腔菌群的微环境，并促进过敏性鼻炎症状。H2可以通过抑制其表达水平来缓解过敏性鼻炎症状。

Blautia在哺乳动物的粪便和肠道中广泛分布，能够利用H2、CO2和碳水化合物作为能量来源。紧密连接（TJs）是黏液、微生物群、表面液体和邻近上皮细胞之间连接复合体的重要组成部分，高葡萄糖水平可以通过降低连接蛋白的表达下调TJ蛋白。由此，我们合理推断Blautia促进脂质和葡萄糖代谢，并参与改善葡萄糖和脂质稳态，从而通过调节局部代谢水平、上调TJ蛋白和增强过敏性鼻炎患者的鼻上皮屏障功能来对抗病原菌，改善过敏性鼻炎症状。Blautia在维持肠道环境平衡和防止炎症方面发挥作用，通过上调调节性T细胞和循环短链脂肪酸（SCFAs）的浓度，以及参与铁螯合和营养获取、化学通讯和防御反应等生物过程。我们的发现显示，氢吸入后，过敏性鼻炎患者鼻腔中Blautia的相对丰度显著增加，Blautia_faecis与鼻塞、鼻涕、打喷嚏、VAS评分、TNSS评分和RQLQ呈显著负相关。WPS-2与Blautia呈显著正相关，且WPS-2与RQLQ呈显著负相关。由此，我们预测WPS和Blautia都是鼻腔中的益生菌。H2可以为鼻腔中的Blautia提供更大的能量来源，导致其在鼻腔中的丰度显著增加，并上调TJ蛋白，从而增强鼻上皮屏障功能，减少有害细菌在鼻腔中的入侵。

总结而言，H2可以通过调节特定菌群的丰度和菌群功能基因的表达，影响Th2型免疫反应和鼻黏膜上皮屏障的渗透性，从而有效治疗过敏性鼻炎。

结论

H2可能通过调节鼻腔菌群的分布来改善过敏性鼻炎患者的症状。需要更大样本量的试验来进一步验证这一假设。