加利福尼亚州干涸的萨尔顿海产生的尘埃不仅气味难闻。加州大学河滨分校的科学家发现，吸入这种尘埃能迅速重塑肺部内的微观世界。
(Linton Freund/UCR)
此前研究已表明基因或细菌疾病会影响肺部微生物，但此次发现首次证实科学家观察到由环境暴露而非疾病引发的此类变化。
发表在《mSphere》期刊的这项研究表明，吸入采集自浅水内陆湖附近的空气中尘埃，会改变原本健康小鼠的微生物群落结构和免疫反应。
“即使经过过滤去除活性细菌或真菌的萨尔顿海尘埃，仍在改变肺部存活的微生物种类，”加州大学河滨分校真菌学家、研究主要作者米娅·马尔茨（Mia Maltz）表示，“它正在深刻改变我们的内部环境。”
科学家已深入研究肠道微生物组，将其与消化、免疫甚至精神状态相联系。相比之下，肺部微生物组虽日益被视为整体健康的关键，但理解仍显不足。
(Linton Freund/UCR)
“我们的实验室研究发现，萨尔顿海产生的尘埃会对肺部健康产生显著影响，这可能是周边社区哮喘高发的主要因素，”加州大学河滨分校生物医学科学杰出教授、研究作者大卫·罗（David Lo）指出。
研究人员合作设计了模拟真实空气条件的暴露舱。团队采集了距萨尔顿海近远不同的尘埃样本，随后在为期一周的系列试验中让小鼠接触气溶胶颗粒。
深度分析前已出现不良效应的迹象。
“萨尔顿海居民长期怀疑环境与呼吸道疾病相关，我们在野外工作中也切实感受到高温、尘埃和刺鼻空气的影响，”加州大学河滨分校研究生、论文共同第一作者塔莉莎·托帕西奥（Talyssa Topacio）表示。
(Linton Freund/UCR)
“这种尘埃气味确实糟糕，”加州大学河滨分校环境微生物学家、研究作者艾玛·阿罗森（Emma Aronson）补充道，“实验室处理时气味极其难闻。”
暴露于海尘的小鼠中，铜绿假单胞菌和葡萄球菌等细菌大量增殖，二者均与呼吸道炎症相关。受影响最严重的样本富含产生脂多糖（LPS）的细菌——这种外膜分子残留物已知会触发免疫反应。
“我们认为LPS等微生物产物是引发炎症的部分原因，”马尔茨解释道，“如同吸入死细菌的化学指纹。”
部分尘埃样本毒性尤为强烈。在某次实验中，高达60%的肺部免疫细胞显示中性粒细胞活化标志，表明剧烈炎症；而呼吸过滤空气的小鼠，中性粒细胞水平仅为10%至15%。
阿罗森指出，该发现挑战了肺科学的长期假设：“我们曾在囊性纤维化或感染者身上观察到此类微生物变化，但这些小鼠并无基础疾病。初始状态完全健康，变化依然发生了。”
随着萨尔顿海湖床持续干涸，更多有毒沉积物进入大气。研究团队正调查当地儿童是否出现类似微生物变化。
“长期吸入尘埃可能对肺部造成慢性损伤，这些关于肺部微生物组改变潜力的研究，是识别哮喘及其他慢性疾病致病因素的重要第一步，”罗强调。
该研究也引发更广泛思考：若尘埃能改变肺部微生物，烟雾、尾气或电子烟气溶胶是否亦然？研究人员计划测试其他暴露源是否导致类似破坏。
本研究依托马尔茨历时四年开发的从宿主组织分离微生物DNA的方法，首次实现对肺部微生物组的深度观察。下一步将确定保护性菌种是否正在消失，以及微生物组的显著变化能持续多久。
“我们才刚开始理解尘埃暴露如何改变肺部微生物组，”马尔茨坦言，“尚不清楚变化持续时间或是否可逆，这是另一个重大疑问。”
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