2022-08-05
European Respiratory Journal
影響因子：33.795
近期，派森諾與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東藥科大學(xué)合作，在European Respiratory Journal發(fā)表重要研究成果。該篇文章通過微生物多樣性測序以及非靶代謝組檢測了馬來西亞三處地區(qū)室內(nèi)的微生物及其代謝物。通過對1290名學(xué)生哮喘癥狀的調(diào)查，探究了室內(nèi)代謝物和微生物對健康的影響。
研究背景
哮喘是一種常見的與過敏相關(guān)的慢性呼吸道疾病，全球約3.5億人群受該病的影響，在如澳大利亞、愛爾蘭和英國等，哮喘的流行率＞30%。哮喘和過敏的發(fā)生受遺傳因素和環(huán)境暴露等的影響，環(huán)境因素包括空氣污染、環(huán)境過敏源和微生物等。微生物可向環(huán)境中分泌數(shù)千種化合物，如與人體健康相關(guān)的化合物如脂多糖（LPS）、胞壁酸和微生物揮發(fā)性有機(jī)化合物（MVOCs）。本研究通過對馬來西亞的三個(gè)地區(qū)進(jìn)行微生物多樣性和非靶代謝的研究，確定環(huán)境中的代謝物和微生物，并且收集其中1290名學(xué)生的臨床特征（是否患哮喘），用于評估環(huán)境因素對哮喘的影響。
研究方法
實(shí)驗(yàn)對象：調(diào)查了馬來西亞三個(gè)地區(qū)1290名初中生的哮喘癥狀，每個(gè)地區(qū)隨機(jī)抽取8所初中，每所學(xué)校抽取4間教室進(jìn)行室內(nèi)灰塵采集(包括地板、桌子、椅子、書架和窗簾)，總計(jì)96份樣本
測序以及分析方法：16S rRNA基因和ITS測序+代謝組檢測+QIIME2分析流程
測序平臺：Illumina MiSeq 和 PacBio
研究結(jié)果
1.馬來西亞三個(gè)地區(qū)哮喘癥狀調(diào)查
對馬來西亞三個(gè)地區(qū)哮喘癥狀調(diào)查。三個(gè)地區(qū)哮喘的流行率有所差異。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)室內(nèi)溫度、相對濕度、CO2相對濃度和NO2相對濃度等環(huán)境因子對哮喘流行率的高低沒有顯著影響。
2.三個(gè)地區(qū)微生物樣品的采集
從馬來西亞的三個(gè)地區(qū)（新山市，登嘉樓州，檳城）采集教室粉塵樣本（包括地板、桌子、椅子、書架和窗簾）。來自每個(gè)地區(qū)隨機(jī)挑選8個(gè)初中，每個(gè)初中隨機(jī)采集4個(gè)教室。總計(jì)96份樣本。
微生物多樣性測序結(jié)果顯示，在三個(gè)地區(qū)，細(xì)菌和真菌的豐度不同：如細(xì)菌Ralstonia，Ochrobactrum和Craurococcus在檳城豐度較高（7.8%，2.7%和1.3%），但在新山市（0%，0.02%和0.05%）和登嘉樓州（0.06%，0.42%和0.74%）豐度較低。真菌Wallemia和Candida在新山市（6.6%，12.2%）和登嘉樓州（1.3%，1.8%）豐度較高，但在檳城豐度較低（0.06%，0.03%）。而Penicillium，Cladosporium在新山市豐度較高（10.2%和7.8%）；Fusarium在登嘉樓州豐度較高（2.9%）；Aspergillus在三個(gè)地區(qū)豐度均較高（20.7%，12.7%和12.1%）。
在新山市，15種微生物在哮喘低流行區(qū)豐度，大多來自放線菌門，包括Rubrobacter, Actinomyces，Blastococcus，Janibacter，Actinomycetospora，Pseudokineococcus和Marmoricola。在登嘉樓州，哮喘低流行區(qū)主要的微生物主要來自藍(lán)藻門，包括Chroococcidiopsis，F(xiàn)ischerella，Mastigocoleus，Iphinoe。在檳城，哮喘低流行區(qū)豐度較高的微生物主要來自變形菌門，包括Caulobacter，Bosea，Acidovorax，Undibacterium，uncharacterized (uc) Sphingomonadaceae。
3.非靶代謝組檢測環(huán)境中的微生物
LC-MS共鑒定出2633個(gè)化合物，相較哮喘高流行區(qū)，哮喘低流行區(qū)中，類黃酮、異黃酮類和吲哚及其衍生物富集，黃酮類化合物和吲哚衍生物被報(bào)道擁有潛在的抗炎和抗過敏作用。異甘草素、芒柄花素和6-羥基大豆苷元在兩個(gè)以上中心富集；黃芩苷、黃芪苷、柑橘素、大豆苷元、木犀草素和原花青素僅在1個(gè)中心富集。5 -羥色胺和吲哚-3-羧醛在兩個(gè)以上中心富集；吲哚、L -色氨酸、1H -吲哚-3-乙酰胺和吲哚丙酮酸在1個(gè)中心富集。
對代謝物和菌群經(jīng)過共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)（Co-occurrence）分析，L-色氨酸與Actinomycetospora 和uc Corynebacteriacea顯著相關(guān)；N-乙酰血清素，吲哚與Truepera顯著相關(guān)；吲哚與uc Pleosporaceae顯著相關(guān)；5-甲氧基吲哚乙酸與Fischerella顯著相關(guān)。相關(guān)文獻(xiàn)證明Actinomycetospora和Fischerella能夠產(chǎn)生吲哚衍生物。
其它潛在保護(hù)性代謝物也被鑒定出來，如生物素、萎葉酚、芽子堿、二氫皮質(zhì)醇等。生物素與許多保護(hù)性細(xì)菌密切相關(guān)，包括Actinomyces，Paracoccus和Sphingomonas。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道了這些微生物可以產(chǎn)生生物素。
殺蟲劑、清潔洗滌劑、香水和工業(yè)材料中的危險(xiǎn)品，如2（3H）-苯并噻唑硫醚、2-氨基苯甲酸、異戊酸、鄰苯二甲酸和4，4-磺酰二酚等在新山市、登嘉樓州和檳城中均被檢出，這些危險(xiǎn)品對人體的健康產(chǎn)生不良影響，包括如皮炎、過敏、炎癥以及眼睛和呼吸道的刺激。與新山市相比，檳城被檢出更多的危險(xiǎn)化學(xué)品，這可能解釋了檳城的哮喘流行率更高的原因。
研究結(jié)論
文章通過微生物多樣性測序和非靶代謝組研究了來自馬來西亞三個(gè)地區(qū)96個(gè)中學(xué)教室粉塵中的代謝物和微生物。作者發(fā)現(xiàn)微生物和代謝物對哮喘有顯著的的影響作用。這表明它們可以作為疾病預(yù)測的環(huán)境評估指標(biāo)，為疾病預(yù)防和控制提供新的見解和策略。
以上研究的測序和部分?jǐn)?shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技有限公司完成。如需進(jìn)一步討論，歡迎討論區(qū)留言或者發(fā)郵件給我們喲（郵箱地址：[email protected]）！
文章索引
Sun Y, Zhang M, Ou Z, Meng Y, Chen Y, Lin R, Hashim JH, Hashim Z, Wieslander G, Chen Q, Norb?ck D, Fu X. Indoor microbiome, microbial and plant metabolites, chemical compounds and asthma symptoms in junior high school students: a multicentre association study in Malaysia. Eur Respir J. 2022 May 26:2200260.
