《Cell》不同年龄、性别人群的上呼吸道微生物组

发布日期： 2024年08月08日

来源：Cell

文章内容

在最近发表在《Cell》杂志上的一项研究中，荷兰的一组研究人员分析了不同年龄组的鼻咽、口咽和唾液样本，并分析了这些样本的微生物组成，以确定上呼吸道微生物群与宿主健康和环境因素之间的关系。

背景

现在有大量证据证明，人体内的微生物群落对人类健康和疾病起着至关重要的作用。然而，大部分关于微生物群在健康中的作用的研究都集中在肠道微生物群上。研究表明，上呼吸道的微生物群与呼吸道健康密切相关，并在决定呼吸道感染的易感性方面发挥重要作用。

上呼吸道微生物群也影响慢性呼吸道疾病的易感性，包括慢性阻塞性肺病、哮喘和心血管疾病。呼吸道内不同的环境为微生物群落提供了不同的生态位，微生物群落反过来作为病原体的屏障，并与粘膜中的免疫系统相互作用，以保护呼吸系统。

关于研究

在本研究中，研究人员分析了荷兰人群的鼻咽、口咽和唾液样本的微生物组组成和多样性，以表征上呼吸道微生物组在整个生命周期中的变化，并研究其与宿主和环境的关系。

唾液和口咽样本分别来自10岁以下和10岁以上的儿童，代表上呼吸道的口腔生态位，而鼻咽样本则来自所有研究参与者。研究人员确保研究人群是荷兰人口的真实代表，并充分覆盖了居住在疫苗覆盖率较低地区的社区。

通过问卷调查收集社会人口统计数据和疾病状况、疫苗覆盖率、饮食和行为等信息。从所有样品中提取脱氧核糖核酸(DNA)，采用聚合酶链反应(PCR)扩增16S核糖体核糖核酸(rRNA)基因的高变区4。

此外，采用定量PCR法测定样品中的细菌载量。利用生物信息学方法推断扩增子序列变异并进行分类。此外，采用单plex定量PCR检测肺炎链球菌的存在。该工艺使用引物靶向肺炎球菌铁摄取三磷酸腺苷(ATP)合成酶结合盒(ABC)转运体脂蛋白和肺炎球菌自溶素。

采用主坐标分析来评估整个生命周期中微生物群落组成的变化，并观察上呼吸道生态位之间微生物群落的差异。研究人员还计算了α多样性，即口腔和鼻咽部生态位内的微生物多样性。

该研究还包括一个完整的连锁分层聚类来检查口腔和鼻咽部生态位内的群落结构。此外，研究人员还研究了上呼吸道微生物组的变化与环境特征之间的关系，如采样季节、社会经济因素、生活方式、抗生素使用、饮食、家庭组成以及在工作期间与动物、儿童、老年人或患者的接触。

结果

研究发现，上呼吸道，尤其是鼻咽生态位的微生物组组成与年龄密切相关，并随着年龄的增长而成熟。上呼吸道微生物群在不同的生态位内也表现出不同的模式。

年轻个体的鼻咽部微生物群总细菌密度较高，但多样性较低。相比之下，鼻咽生态位表现出相反的模式，老年人的多样性更高，总体细菌密度更低。鼻咽部的共生菌(如Dolosigranulum pigrum和棒状杆菌)的丰度也随着年龄的变化而变化。

此外，鼻咽生态位细菌的密度和多样性在15 - 24岁之间趋于稳定，表明鼻咽微生物组的发育和成熟持续到成年早期。考虑到肠道微生物群在5岁时稳定下来的事实，这一发现令人惊讶。

上呼吸道内的微生物组多样性也存在性别差异，如Lawsonella clevelandensis, Finegoldia magna，棒状杆菌和嗜胃杆菌等细菌在男性中的丰度高于女性。

相比之下，口腔生态位的组成和多样性与吸烟、饮酒和使用抗生素有更强的关联。过去和现在的吸烟者口腔生态位的微生物多样性较低。

结论

综上所述，本研究检测了上呼吸道口腔和鼻咽生态位内的微生物组成和多样性。结果表明，上呼吸道微生物群在鼻咽生态位表现出与年龄和性别相关的发育和成熟模式，而在口腔生态位则与吸烟、抗生素和饮酒等生活方式因素相关。

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