季节变化对学龄儿童口咽及鼻咽微生物组的影响：基于"School MicroBE"计划的动态研究

这篇研究通过纵向追踪智利公立学校119名4-13岁儿童在秋、冬、春三季的口腔和鼻咽微生物组（16S rRNA测序），揭示了季节更替下α/β多样性变化规律：鼻咽微生物组α多样性秋冬季显著升高（Chao1指数P<0.0001），并鉴定出以链球菌（Streptococcus）为核心的关键菌群互作网络（共现分析），为儿童呼吸道感染防控和抗生素耐药性（AMR）管理提供了微生物组动态基线数据。

　　

研究背景

在新型病原体涌现和抗生素耐药性（AMR）危机背景下，理解儿童微生物组动态成为公共卫生重点。学校作为高密度接触环境，是研究儿童免疫发育关键期微生物组（MicroBE）演变的理想场所。既往研究表明，鼻咽微生物组与呼吸道感染风险相关，而口腔微生物组则与龋齿等疾病关联，但季节变化对这两个生态位的交互影响尚不明确。

研究方法

智利"Rebeca Matte"公立学校119名4-13岁儿童参与纵向研究，在2023年南半球秋季（4月）、冬季（6月）和春季（9月）分三次采集鼻咽和口腔样本（共341份）。通过16S rRNA基因V3-V4区测序（Illumina NextSeq 2000平台）和DADA2流程分析扩增子序列变异（ASV），采用Chao1/Shannon/Simpson指数评估α多样性，Bray-Curtis距离分析β多样性，并构建Ward法层次聚类和共现网络。

核心发现

微生物组多样性特征

鼻咽样本α多样性显著高于口腔（P<0.0001），且呈现季节性波动：秋季Chao1指数最低（平均6.5），冬季升至9.5，春季保持8.6。口腔微生物组则保持相对稳定。PCoA分析显示鼻咽样本聚类更紧密（PERMANOVA R²=0.45），而口腔样本离散度较高，反映其更高的个体差异性。

关键菌群动态

链球菌（Streptococcus）在两地均占主导（口腔17-40%，鼻咽17-30%），其丰度随季节递增。相反，变形杆菌（Proteus）从秋季的27%骤降至春季消失。莫拉克斯菌（Moraxella）在低龄儿童鼻咽部富集（>40%），而普雷沃菌（Prevotella）仅见于鼻咽样本，迟缓杆菌（Tardiphaga）独特性存在于口腔。

聚类与转归规律

层次聚类识别出鼻咽部13个特征簇（N-I至N-XIII）和口腔9个簇（O-I至O-IX）。链球菌主导的N-XIII簇（占比34%）最稳定，而富含变形杆菌的簇呈现显著季节转归（Fisher检验P=0.006）。网络分析揭示链球菌与莫拉克斯菌的正向互作，以及与葡萄球菌（Staphylococcus）的竞争关系。

机制探讨

鼻咽微生物组秋季低多样性可能与夏季后变应性鼻炎高发相关。变形杆菌的季节性消失伴随奈瑟菌（Neisseria）的上升，暗示生态位竞争。值得注意的是，链球菌作为核心枢纽菌，其与草螺菌（Herbaspirillum）的协同作用可能维持群落稳定性，而破碎化网络则反映冬季呼吸道病毒感染后的菌群紊乱。

研究意义

该研究首次在南半球建立学龄儿童微生物组季节动态基线，为监测病原体暴露和AMR传播提供生物标志物。链球菌-莫拉克斯菌互作网络的解析，为开发针对性的益生菌干预（如抑制化脓链球菌生物膜）奠定理论基础。未来需扩大样本量并整合病毒组数据，以完善"学校作为哨点"的公共卫生预警模型。