BMC Biology | 健康人群與疾病人群上呼吸道的微生物組

2021-01-20 微生態

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推薦:江舜堯

編譯:艾奧裡亞

編輯:小菌菌


格拉茨醫科大學(Medical University ofGraz)Christina Kumpitsch等人於2019年11月7日在BMC Biology上發表題目為《The microbiome of the upper respiratory tract in health and disease》的文章。Christine Moissl-Eichinger擔任該研究通訊作者。該綜述的目的是通過總結上呼吸道微生物群的研究現狀,探討了相關方法學問題(如取樣方法、取樣部位等),揭示細菌組成、免疫系統和某些疾病之間的聯繫,了解常用治療方法對上呼吸道微生物群的影響,為找出目前我們認識的空白提供理論基礎。

人類微生物群是一個複雜的微生物群落,這些微生物與人類生活的環境息息相關。由於微生物的生態位特異性,微生物的組成和功能因人體部位(如胃腸道、皮膚和呼吸道)的不同而不同。人類上呼吸道(URT)為微生物定殖提供了多種生態位。定殖的微生物群落的形成取決於其內部特定位置的不同特徵,同樣也取決於與外部和內在因素(如衰老、疾病、免疫反應、嗅覺功能和吸菸等生活習慣)的相互作用。本文中總結了目前關於URT微生物群在健康和疾病方面的了解,討論方法學問題,並考慮鼻腔微生物群用於醫學診斷和作為治療目標的潛力。

總結與展望

對URT微生物群的研究已經揭示了其動態生態位特異性組成、微生物與宿主的免疫、嗅覺和化學感覺系統之間的相互作用,以及與年齡、生活方式和疾病相關的變化。然而,相關領域的研究仍處於起步階段。目前關於URT微生物群的多數認知都是基於培養試驗,其針對的僅是一小部分可培養的微生物群落,或通過16S rRNA測序對樣本中的微生物進行測序研究。這些研究提供了關於細菌群落的多樣性和分類學組成的基本信息。隨著技術的發展,Oxford Nanopore以及Pacific Bioscience (PacBio)技術允許在種水平上進行更加精確的分析,同時相關技術已經成功地應用於分析健康的鼻腔微生物群。宏基因組學作為微生物組研究的新方法,它提供了對微生物基因組和功能的研究,目前被越來越廣泛的應用。非靶向的宏基因組學也可以給出對URT的古菌微生物群落、真菌生物群落和病毒體的研究,儘管由於這些成分中許多成分的豐度較低,有針對性的方法在捕獲它們的全部多樣性方面可能更有效。

確定所檢測到的與疾病相關的微生物群中的變化或異常是否是標記物或驅動因素是一個重大挑戰。目前,重要的是如何更好的在疾病相關部位進行取樣,以儘量減少來自鄰近部位的汙染。進一步研究微生物和宿主之間的相互作用和競爭關係也可能有助於指導在追求因果關係和治療目標時的合理選擇。然而,建立因果關係並證明所提議的治療方法的有效性需要其他方法,如動物模型和臨床試驗。

目前無論是醫生還是患者來說,對於微生物主導的療法有很高的期望,然而大多數來自基礎研究或臨床試驗的現有知識遠遠無法應用於醫療。我們在這篇綜述中調查的結果表明,在填補了目前的研究空白的前提下,我們有理由對URT微生物群研究中出現的治療解決方案保持樂觀。

文中重要圖片說明:


圖1| 上呼吸道(a)及其鼻旁竇(b)。


圖2| 健康受試者鼻粘液掃描電子顯微照片,顯示各種結構。紅色箭頭指向細菌狀結構,黃色箭頭顯示有痰的區域。


圖3| 嬰兒期和不同年齡段的鼻腔微生物組分。


圖4 | 鼻微生物群落組分的相互影響。


表1 | 主動吸菸和被動吸菸對上呼吸道菌群(URT)的影響。

表2 | 慢性鼻竇炎患者鼻腔內微生物群的研究。


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