儿童呼吸道微生物群：上、下气道菌群差异及年龄相关性研究

为探究鼻咽与气管菌群关系，研究人员对 172 名儿童测序分析，发现二者差异大且鼻咽菌群与年龄相关。

　　在人体的呼吸道中，微生物群落就像一个神秘的小世界，它们在人的生命早期就开始 “定居”，并随着宿主一同成长，对人类的呼吸健康起着至关重要的作用。比如，含有特定有益共生微生物的气道微生物群，能在囊性纤维化患者感染铜绿假单胞菌肺炎时减轻炎症；而幼儿的病毒性呼吸道感染，会让上呼吸道中的莫拉克斯氏菌、嗜血杆菌和链球菌增多，增加慢性喘息和日后患哮喘的风险。

不过，目前对于呼吸道微生物群的了解还存在许多谜团。呼吸道分为上、下呼吸道，尽管它们在解剖结构上是连续的，但却有着不同的生态环境，支持着不同的微生物群落生长。此前有研究发现成人口咽部细菌组成与下呼吸道微生物群密切相关，可对于儿童时期，上呼吸道其他部位对下呼吸道微生物组成的影响，却还没有清晰的研究结论。为了揭开这些谜团，来自华盛顿大学医学院、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Pediatric Research》杂志上。

研究人员开展的这项研究，主要聚焦于儿童鼻咽和气管微生物群。他们从费城儿童医院招募了 183 名 SARS-CoV-2 逆转录酶聚合酶链反应（RT-PCR）阴性的儿科患者，这些患者年龄都在 18 岁以下，且需进行择期手术并接受麻醉和气管插管。研究人员收集了 172 名患者的鼻咽拭子和气管吸出物样本，通过 V4 16S rRNA 基因测序技术，分析样本中的微生物组成。同时，利用多种统计分析方法，研究微生物群落的多样性、相关性等特征。

研究结果显示：

1. 菌群特征与聚类分析：对测序数据进行分析后发现，鼻咽和气管的微生物群都由六大主要门组成，分别是厚壁菌门（Bacillota，曾用名 Firmicutes）、放线菌门（Actinomycetota）、变形菌门（Pseudomonadota，曾用名 Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteriodota）、梭杆菌门（Fusobacteriota）和疣微菌门（Verrucomicrobiota）。但在鼻咽拭子样本中，Actinomycetota 出现频率更高；而气管吸出物样本里，Pseudomonadota 更为常见。通过共发生分析发现，鼻咽微生物群中，Dolosigranulum pigrum（ASV3）和棒状杆菌属（Corynebacterium，ASV4）存在正相关，且二者都与金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，ASV2）负相关。气管吸出物微生物群中，存在许多与链球菌属（Streptococcus）相关的正相关关系。此外，研究人员利用狄利克雷多项式建模（Dirichlet multinomial modeling）对菌群进行聚类分析，发现鼻咽微生物群可分为四个不同的簇（NS1 - NS4），气管吸出物微生物群可分为两个簇（TA1 和 TA2）。其中，鼻咽菌群的簇与年龄密切相关，年龄最小的样本多属于 NS1 簇，随着年龄增长，各簇的占比发生变化。而气管吸出物菌群的簇与年龄并无明显关联。
2. 菌群多样性比较：对比鼻咽拭子和气管吸出物微生物群的多样性发现，气管吸出物的平均微生物多样性更高，且二者的多样性并无显著相关性。通过对 80 对匹配样本的分析，无论是用香农多样性指数衡量的 α - 多样性，还是用非加权和加权的 β - 多样性指标衡量，都未发现显著关联。在共发生分析中，17 种同时出现在两个部位的分类单元里，只有两种属于棒状杆菌属的扩增子序列变异（ASV）在同一受试者的鼻咽和气管中显著共发生，但无法确定它们是否为同一菌株。
3. 年龄对菌群的影响：研究人员进一步分析年龄等因素对微生物群的影响。结果发现，年龄与鼻咽拭子微生物群的 α - 多样性呈弱正相关，且能解释鼻咽拭子微生物群非加权 Unifrac 距离的显著差异，而其他因素如季节、手术类型、抗生素或皮质类固醇暴露史等，对鼻咽微生物群多样性和组成并无显著影响。对于气管吸出物微生物群，年龄、性别、种族等因素与 α - 多样性均无显著关系，仅季节对气管吸出物微生物群的非加权 Unifrac 距离有一定影响。

在讨论部分，研究人员指出，此次研究确认了鼻咽和气管微生物群的分类组成，以及鼻咽菌群间的相互作用关系，并且首次发现定义鼻咽菌群的簇与年龄密切相关。然而，该研究也存在一定局限性，如研究的横断面性质、样本量相对较小、缺乏部分关键数据（如疫苗接种状态、详细用药史等），以及样本微生物含量低可能导致污染和偏差等问题。尽管如此，这项研究为理解气道微生物群的发展提供了重要依据。研究表明，鼻咽微生物群与年龄相关，这种关联意味着它可能与个体在整个发育过程中的生理、免疫和行为发展存在联系。如果能通过纵向临床研究完整描述儿童时期鼻咽微生物群的发展模式，将有助于理解微生物群失调的程度和影响，并预测个体患病风险。未来，或许可以通过疫苗接种或益生菌等手段，引导气道微生物群向有益健康的模式发展。

总的来说，这项研究揭示了儿童鼻咽和气管微生物群的特征及差异，发现年龄对鼻咽微生物群的重要影响，为深入研究呼吸道微生物群与人类健康的关系奠定了基础，也为后续研究指明了方向。