導讀

哮喘是一種常見的與過敏相關的慢性呼吸道疾病，影響全球超過 3.5 億患者。在包括澳大利亞、愛爾蘭和英國在內的許多國家，有哮喘癥狀（氣喘或哮鳴音）的人群占 30%以上，對公眾健康構成嚴重威脅。流行病學研究表明，哮喘和過敏的發生主要受環境暴露的影響，包括空氣污染、環境中的過敏原和微生物。一個值得的現象是，在農場或農村地區長大的兒童的哮喘患病率明顯低于城市地區。隨后的研究表明，室內微生物暴露是造成差異的關鍵因素。芬蘭、德國、馬來西亞、中國等多個研究證實了室內微生物組在免疫調節和疾病發展中的重要性。然而，環境微生物種類數量龐大，地理區域間微生物組成也差異巨大。因此，幾乎無法將室內微生物組成作為環境評估和疾病預測的指標性依據。因此，需要一個替代的環境評估指標。

本研究為首次使用高通量非靶向方法來分析室內化學品暴露和哮喘的研究，還評估了室內微生物組和代謝物之間的共出現概率，揭示了室內微生物產生的吲哚及衍生物可能有助于降低哮喘風險，為哮喘的研究提供了新的機制視角。

文章亮點

1

首次用高通量非靶向方法分析室內環境中的植物、微生物的代謝產物和其它化合物。

2

調查發現三個地區哮喘癥狀患病率存在顯著差異，哮喘患病率低的學校中富集許多天然代謝物，而哮喘患病率高的學校中，一些人工合成的化工化合物顯著富集。

3

低哮喘風險的學校環境中富集微生物代謝物和植物代謝物，包括類黃酮/異黃酮類化合物和吲哚及衍生物。

4

高哮喘風險的學校環境中富集的人造化學品，包括殺蟲劑、洗滌劑和工業溶劑等一些化學品在哮喘患病率高的學校中較多，為哮喘的危險因素。

摘要

背景：室內微生物組與哮喘有關，但目前沒有研究對植物代謝物和人造化學品在室內環境中對健康影響的全面描述。

方法: 本研究調查了馬來西亞Johor Bahru、Terengganu和Penang三個地區1290名初中生的哮喘癥狀，每個地區隨機抽取8所初中，每所學校抽取4間教室進行室內灰塵采集，用于高通量微生物組和非靶向代謝組學分析。

結果：調查發現學校中哮喘癥狀患病率存在顯著差異，并且空氣污染和個人因素無法解釋這種差異。在三個地區之間觀察到大規模的微生物組成變化，潛在的保護細菌主要是來自Johor Bahru的放線菌（phylum Actinobacteria）、Terengganu的藍細菌（Cyanobacteria）和Penang的變形桿菌（Proteobacteria）。我們從教室樣本中共檢出2633種化合物。結果顯示哮喘患病率低的學校中富集許多代謝物，包括植物次級代謝物類黃酮/異黃酮類化合物（異甘草素，甲單寧，黃芪林），吲哚及其衍生物（吲哚，1H-吲哚-3-甲醛）和其他代謝物（生物素，沙維酚）。神經網絡分析表明，吲哚衍生物與潛在的保護性微生物類群，包括放線孢子菌（Actinomycetospora），費氏藍細菌（Fischerella）和特呂珀菌（Truepera）共出現概率高，表明這些潛在的保護性細菌和真菌類群可能產生吲哚代謝物。此外，殺蟲劑（2（3H）-苯并噻唑硫酮），芳香劑（2-氨基苯甲酸，異戊酸），洗滌劑/微塑料（鄰苯二甲酸）和工業材料（4，4-磺酰二酚）等一些化學品在高哮喘風險的學校中較富集。

結論：該研究為首個使用高通量非靶向方法來分析室內生物性、化學性化合物并評估其對呼吸健康影響的研究。來自三個地區的一致結果表明，室內代謝物/化學品可成為比室內微生物組更可靠的環境和健康評估指標，為哮喘的預測、預防和控制提供了新的見解。

發表詳情

原文題目：Indoor?microbiome,?microbial?and?plant?metabolites,?chemical?compounds?and?asthma symptoms?in

junior?high?school?students:?a multicentre?association?study

in?Malaysia

發表期刊：European?Respiratory?Journal （IF=33.8）

第一作者：孫峪、張梅

通訊作者：付曦

主要作者單位：廣東藥科大學、華南農業大學

原文鏈接：https://erj.ersjournals.com/content/early/2022/05/17/13993003.00260-2022.long

結果

馬來西亞三個地區哮喘癥狀患病率

調查對象為來自馬來西亞Johor Bahru，Terengganu和Penang的1290名初中生，年齡范圍在14-15歲。調查發現學校中哮喘癥狀（氣喘）患病率存在很大差異。例如，Terengganu隨機抽取的8所學校中哮喘患病率分別為12.7%、20.0%、14.3%、29.9%、8.9%、8.7%、5.6%和9.1%。在整個研究中，將每個地區哮喘患病率高的四所學校定義為高哮喘風險學校，其余四所學校定義為低哮喘風險學校。三個地區高哮喘風險學校與低哮喘風險學校的哮喘患病率具有顯著差異，P<0.01（Johor Bahru：P=0.0007；Terengganu：P=0.0004；Penang：P=0.002）。

研究進一步探索了可以解釋學校哮喘患病率差異的個人和環境特征。高哮喘風險學校和低哮喘風險學校的學生年齡和性別沒有差異（p > 0.05）。同樣，建筑的年限、學校位置、相對濕度、可見的室內潮濕/霉菌、室內NO₂濃度、和塵螨、蟑螂和貓的過敏原濃度在哮喘癥狀高低的學校之間沒有差異（p >0.05）。Johor Bahru和Penang的室內CO₂濃度在高哮喘風險學校和低哮喘風險學校之間沒有差異，但在Terengganu有顯著差異（p = 0.03）。然而，CO₂濃度差異很小（在高哮喘風險學校的濃度為420 ppm ，在低哮喘風險學校的濃度為434 ppm），濃度遠低于標準水平（1000 ppm）。因此，室內CO₂濃度的微小變化不太可能解釋哮喘患病率的變化。低哮喘風險學校的PM10濃度明顯高于高哮喘風險學校（p <0.001），與預期相矛盾，無法解釋這種現象。因此，還需要進一步探明是哪種因素暴露導致三個地區學校高低哮喘差異大。

三個地區以及高/低哮喘風險學校中的特征室內微生物

應用非培養高通量技術表征了Johor Bahru，Terengganu和Penang的室內微生物和化學品暴露，發現各地區間室內微生物存在強烈的地理差異。例如，細菌屬Ralstonia，Ochrobactrum和Craurococcus在Penang以高豐度存在（7.8%，2.7%和1.3%），但在Johor Bahru和Terengganu的豐度較低（0%，0.06%；0.02%，0.42%；0.05%， 0.74%）。真菌屬曲霉菌在三個地區豐度都較高（20.7%，12.7%和12.1%），但許多其他真菌分類群顯示出顯著的地理模式。例如，Johor Bahru和Terengganu豐度較高（6.6%，12.2%；1.3%，1.8%）的Wallemia和念珠菌（Candida）在Penang的豐度較低（0.06%和0.03%）。常見的霉菌種類，青霉菌和Cladosporium，僅在Johor Bahru（10.2%和7.8%）以高豐度出現。鐮刀菌僅在Terengganu以高豐度出現（2.9%，其他兩個地區為0.3%，0.009%）。PCA和PLS-DA圖可以看出Johor Bahru，Terengganu和Penang的室內代謝物/化合物分別位于圖的右側、左上角和左下側，表明三個地區的代謝物/化合物存在地理差異。

在哮喘高/低患病率的學校中富含室內微生物

研究通過LEfSe進一步探索在哮喘高/低風險學校中富集的潛在室內微生物。在Johor Bahru，15個細菌分類群在低哮喘學校中富集，一半以上來自放線菌門，包括魯氏桿菌(Rubrobacteria)，放線菌（Actinomyces），囊球菌（Blastococcus），Janibacter， Actinomycetospora，Pseudokineococcus和Marmoricola。?

在Terengganu，低哮喘群中富集的細菌主要來自藍細菌門（Cyanobacteria），包括Chroococcidiopsis，Fischerella，Mastigocoleus和Iphinoe，而在Penang，低哮喘學校中富集的細菌主要來自門變形桿菌（Proteobacteria），包括Caulobacter、Bosea、Acidovorax、Undibacterium等。結果表明，三個地區沒有共同的潛在保護性細菌分類群。對于真菌，潛在的保護性真菌分類群全部來自子囊菌門（Ascomycota）和擔子菌（Basidiomycota）。

高哮喘學校中富集的細菌分類群在地區之間也有所不同。在Johor Bahru的高哮喘學校中富集了Catellicoccus和Ignatzschineria，在Terengganu富集了Methylobacterium，Bacillus，Sphingomonas和Pandoea，在Pennag富集的菌為Roseomonas。

原文圖S2：在馬來西亞三個地區高/低哮喘風險學校富集的微生物，H為高哮喘風險學校，L為低哮喘風險學校。僅展示了LDA>3的菌群。

潛在的保護性代謝物及其與微生物的關聯

本研究總共對2633種代謝物/化合物進行了分析。其中，三類代謝物幾乎完全富集于低哮喘學校（p <0.01，FDR <0.1，FC >2），包括類黃酮、異黃酮類化合物和吲哚及其衍生物。類黃酮和異黃酮類化合物是一類重要的植物次級代謝物，廣泛存在于植物，水果和蔬菜中。3種類黃酮和異黃酮類化合物包括異甘肽素、甲苯磺酸和6-羥基大豆苷元，在兩個或多個地區富集。其他類黃酮代謝物，包括黃芪素、黃芪林、橘皮素、大豆苷元、木犀草素和原花青素B2。吲哚及其衍生物是微生物、植物和動物中常見的一類小信號分子。5-羥色胺和吲哚-3-甲醛在兩個或多個地區富集，其他代謝物包括吲哚，L-色氨酸，1H-吲哚-3-乙酰胺和吲哚丙酮酸鹽。黃酮類化合物和吲哚衍生物在低哮喘組中明顯富集，表明它們通過吸入對哮喘發揮著抗炎和抗過敏作用。神經網絡分析表明，吲哚及其衍生物與許多潛在的保護性微生物分類群共同存在，例如L-色氨酸與放線菌孢子和uc Corynebacteriacea，N-乙酰血清素和吲哚與Truepera，吲哚與uc Pleosporaceae，5-甲氧基吲哚乙酸酯與Fischerella，表明這些微生物可能產生以上代謝物。

該研究還鑒定出其他潛在的保護性代謝物，包括生物素，沙維酚，依哥寧，二氫皮質醇等不同代謝類別的代謝產物。生物素與許多保護性細菌密切相關，包括放線菌，副球菌等。結果與先前的實驗結果一致，即這些微生物分類群能夠產生生物素。

原文圖1：神經網絡分析低哮喘風險學校富集的菌群與吲哚以及衍生物的共出現概率

對哮喘有潛在風險的化合物

將在高哮喘風險學校中顯著富集的化學物質（p < 0.01，FDR < 0.1，FC > 2）定義為潛在風險環境化合物。在Johor Bahru、Terengganu和Penang中富集著以下化合物：2（3H）-苯并噻唑噻酮、2-氨基苯甲酸和異戊酸、鄰苯二甲酸和4，4-磺酰基二苯酚。這些化合物主要運用在殺蟲劑、清潔劑、香水和工業材料中。在化合物全球統一分類和標簽制度（GHS）已將其歸類為危險化學品，并報告了會對健康產生不良影響，包括皮炎，超敏反應，炎癥，眼睛和呼吸道刺激等。此外，在Penang檢測到的危險化學品數量更多，這可能是與Johor Bahru和Terengganu相比哮喘癥狀的總體患病率偏高有關。

討論

該研究首次利用高通量非靶向方法來分析室內代謝物/化合物暴露對哮喘的影響。天然代謝物，包括微生物代謝物和植物代謝物，主要對哮喘有保護作用，而人造化學品，包括殺蟲劑、洗滌劑和工業溶劑，主要為哮喘的危險因素。神經網絡分析室內微生物和代謝物間的共出現概率，揭示了室內微生物產生的吲哚和衍生物可能會減少哮喘的發展。相較于室內菌群，代謝物/化合物能更好的解釋在馬來西亞三個地區高/低哮喘風險學校具有的差異。

作者簡介

孫峪，華南農業大學教授，主要圍繞全球范圍室內微生物、代謝物及其健康效應（哮喘、鼻炎、病態建筑綜合征）開展研究。發表科研論文36篇，累計影響因子超過200，總引用超過500。以第一和通訊作者在European Respiratory Journal, Nature Communications，Microbiome，Genome Research，Environment International，Science of the Total Environment，mSystems，Environmental Research等國際知名期刊發表多篇科研論文。

付曦，醫學博士，畢業于瑞典烏普薩拉大學職業與環境醫學專業，廣東藥科大學高層次引進人才，現為公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系研究生導師，健康管理中心專家組成員。發表SCI論文22篇，近3年以第一或通訊作者發表了SCI論文16篇，包含中科院一區論文9篇，累積影響因子100+。主要研究方向為室內環境微生物及微生物代謝物對哮喘、過敏等慢性炎癥類疾病的健康效應,特定室內環境中微生物組的組成特點及特征代謝物等。擔任中國環境科學學會室內環境與健康分會青委會委員，科研公眾號“環境微生物組與健康”主編，我國首個微生物組學期刊《iMeta》青年編委。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的ERJ | 马来西亚三城室内环境微生物/代谢产物与初中生哮喘的关联的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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