Nature Medicine：王璋/林立丰/关伟杰/郑雪燕/孙九峰揭示环境污染暴露通过呼吸道菌群紊乱影响呼吸健康指标

接触环境污染会影响呼吸系统健康。呼吸道微生物生态系统在暴露与呼吸健康相互作用中的作用尚不清楚。

2023年6月22日，华南师范大学王璋、广东省疾病预防控制中心林立丰、孙九峰、郑雪燕和广州医科大学关伟杰共同通讯在Nature Medicine 在线发表了题为“The airway microbiome mediates the interaction between environmental exposure and respiratory health in humans”的研究论文，该研究通过全省范围的慢性阻塞性肺疾病监测项目，对中国广东省1,651名家庭成员的诱导痰进行了基于人群的细菌(n = 1,651)和真菌(n=719)分类群和宏基因组(n=1,128)调查。

该研究发现，吸烟和较高的PM2.5浓度分别通过细菌和真菌群落的中介与肺功能损害相关，并且这些暴露与慢性阻塞性肺病相似的领域间微生物相互作用增强有关。奈瑟菌的富集与高呼吸症状负担风险增加2.25倍相关，同时曲霉菌的升高与职业污染有关。该研究还开发了一个个性化的基于微生物组的健康指数，该指数与暴露、呼吸道症状和疾病相关，具有推广到全球数据集的潜力。该研究结果可能为环境风险预防提供信息，并指导利用气道微生物组的干预措施。

接触环境毒物，包括香烟烟雾、生物燃料以及空气和职业污染物，是对公众健康的主要威胁。接触与呼吸道症状加重和肺功能损害有关，导致全球气道疾病负担不断增加。呼吸道内有一个由细菌、真菌和病毒组成的微生物群落，其破坏与各种呼吸系统疾病有关。暴露会引起宿主免疫失调和炎症的级联反应，这可能共同塑造气道微生物群，导致自我延续的炎症-生态失调循环，易导致疾病发作。尽管有证据表明暴露会改变肠道微生物群，但关于气道微生物群如何与暴露和呼吸健康相互作用的知识缺乏。

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是中国最常见的慢性气道疾病，也是世界范围内发病率和死亡率的主要原因之一。虽然不可逆气流限制是诊断COPD的标准，但暴露引发的肺损伤可能早于肺功能异常，而且仍有相当大比例的人肺功能正常，但暴露于污染中并有记录的呼吸道症状，这代表了COPD的“高危”人群。识别早期COPD的生态扰动可能允许实施降低风险的策略，这可能有助于改变COPD的病程。了解气道微生物组如何在暴露于污染物或由于疾病而偏离其正常状态需要建立健康的微生物组特征，然而，难以从健康个体获得下气道标本阻碍了对其特征的描述。作为一种无创手术，痰液诱导仍然是大规模取样气道微生物组最实用的方法之一，尽管痰液中下气道微生物组的相对代表是可变的，难以量化。

职业污染与呼吸道症状之间气道微生物群的相互作用（图源自Nature Medicine）

该研究通过利用全省范围内的COPD监测项目，对1,651名成人参与者进行了基于人群的痰微生物组调查，以巢式方式在中国最发达的省份广东的六个地区(包括城市和农村地区)取样。个体通过暴露类型、肺活量测定、呼吸症状和是否存在呼吸道疾病进行表型分析。研究发现72.9%的参与者没有自我报告的气道疾病，也没有肺活量测定诊断的COPD，代表了“气道健康”人群。对细菌(16S rRNA基因测序)、真菌分类群(内部转录间隔(ITS)测序)和宏基因组进行了深入分析，旨在阐明气道微生物组如何在暴露与呼吸健康之间相互作用。

通过人群规模的调查，我们评估了气道细菌和真菌微生物组与地理、暴露、健康结果和气道疾病的关系。地理主要与气道微生物组相关，扩大了其对人类微生物组的已知影响。尽管存在这些差异，但在本研究中调查的各个地点，环境-微生物组-宿主关系总体上是一致的。据推测，气道微生物组不仅介导暴露与呼吸健康之间的关联，而且可能特异性地与暴露因素相互作用以改变这些关联。

总之，该研究证明了气道微生物组与环境暴露、健康结果和疾病相关的关键作用。暴露-微生物组-健康结果的相互作用可能有助于确定暴露对呼吸健康影响的微生物风险因素。气道微生物组在塑造个体暴露易感性方面的重要性应该为实施基于微生物组的环境风险分层提供信息，并为针对微生物组的风险预防干预开辟新的途径。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41591-023-02424-2