北京空氣顆粒物相關(guān)微生物群落的縱向調(diào)查

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，全球各大城市都受到廣泛而強(qiáng)烈的空氣顆粒物（PM）污染事件的影響，這些對人類健康具有潛在威脅。雖然空氣顆粒物的理化性質(zhì)已得到廣泛研究，但其相關(guān)的微生物群落仍未充分探索。同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院秦楠研究員與清華大學(xué)朱聽教授、加州大學(xué)圣地亞哥分校Jack A. Gilbert教授合作，對2012年10月至2013年3月（覆蓋幾次嚴(yán)重霧霾事件）北京空氣微小顆粒微生物群落進(jìn)行研究。通過宏基因組測序技術(shù)，揭示了PM2.5和PM10的兩組樣本微生物菌群、病毒和抗性基因的多樣性。近日該成果發(fā)表在開放獲取期刊Genome Biology 上。

近年來，空氣顆粒物DNA提取和宏基因組文庫制備方面取得的研究進(jìn)展，使得鳥槍法宏基因組測序分析可用于低生物量環(huán)境樣本。空氣微生物暴露已確定能夠抵抗和加劇某些疾病的發(fā)生。先前已有對北京空氣顆粒物微生物特征分析的短期研究，但不足以充分觀察該復(fù)雜微生物系統(tǒng)的縱向變化。了解城市空氣中微生物和功能多樣性，特別是在霧霾事件期間，將有助于我們了解與微生物相關(guān)的潛在健康影響。

本研究中，研究人員采用鳥槍法宏基因組測序技術(shù)，對2012年10月至2013年3月期間，來自北京的106個(gè)空氣PM樣本進(jìn)行了分析，該時(shí)期出現(xiàn)了幾個(gè)破紀(jì)錄的霧霾事件，同時(shí)呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率極高。研究發(fā)現(xiàn)，盡管存在相當(dāng)長的時(shí)間變化，但PM2.5和PM10之間的微生物組成和功能潛能是保守的。隨著空氣污染水平的增長，潛在病原體載量（如銅綠假單胞菌、嗜麥芽窄食單胞菌、禽皰疹病毒等）和抗生素耐藥性增加；嚴(yán)重的霧霾事件提升了人在病原菌及抗性基因環(huán)境下的暴露程度。此外，空氣顆粒物還含有若干攜帶抗性基因的細(xì)菌，抗性基因攜帶可移動遺傳元件，可能存在水平基因轉(zhuǎn)移。許多微生物在不同空氣質(zhì)量指數(shù)的樣本中變化明顯，并受顆粒物大小影響；PM2.5顆粒與PM10顆粒微生物群落的差異可能源于顆粒直徑不同，PM2.5顆粒與細(xì)菌大小相似，而PM10顆粒與真菌大小相似。這些發(fā)現(xiàn)將有助于我們更好地理解依賴顆粒物大小的微生物動力學(xué)。同時(shí)，空氣顆粒物也促進(jìn)了短暫的微生物互作，且可能支撐大量的胞外DNA及死亡微生物，使得對微生物群落動態(tài)變化過程的解釋更加復(fù)雜。

空氣顆粒物相關(guān)微生物對人類健康的影響尚需進(jìn)一步研究。通過空氣傳播的病原微生物，及由此產(chǎn)生的感染風(fēng)險(xiǎn)，可以使用宏基因組學(xué)量化，但須以當(dāng)?shù)亓餍胁W(xué)情況為前提。對空氣中微生物的常規(guī)監(jiān)測和定量分析，可為未來風(fēng)險(xiǎn)事件的回顧性研究提供了可能。

本研究系統(tǒng)探究了空氣中的顆粒物可容納豐富且動態(tài)的微生物，包括與潛在健康問題相關(guān)的一系列微生物。為城市空氣顆粒物相關(guān)微生物來源于潛在環(huán)境及哺乳動物提供了更多的證據(jù)；并從微生物角度解釋了，不同空氣污染水平與潛在健康風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。(生物谷Bioon.com）

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