背景
上呼吸道和下呼吸道具有不同的环境和反应，影响微生物定植，但研究两者之间的关系技术上具有挑战性。我们旨在识别从婴儿期到儿童期鼻咽部和气管中定植菌群之间的关系。
方法
我们采用V4 16S rRNA基因测序方法，对172名年龄在20周至18岁之间的受试者收集的鼻咽拭子和气管吸出物进行谱型分析。这些样本是在2020年的20周内从参与横断面研究的受试者中收集的，在进行选择性手术前采集。经过提取、测序和质量控制后，我们研究了172个鼻咽拭子中的147个和172个气管吸出物中的95个，包括80对匹配的样本。
结果
测序数据显示，鼻咽部由少数高度丰富的菌群定植，而气管吸出物则表现出更大的多样性。鼻咽部的定植模式与儿童期的年龄相关。
结论
我们的数据表明，只有相对较少的物种同时定植于鼻咽道和气管。此外，我们观察到鼻咽部微生物群的组成随年龄变化，提示可能存在一个发育过程中的鼻咽部微生物群的变化模式。
影响
- 儿童期呼吸道微生物群在呼吸健康和免疫发展中起重要作用。
- 在这项工作中，我们报告了一组从婴儿到18岁的儿童的配对鼻咽拭子和气管吸出物样本。
- 我们发现上呼吸道和下呼吸道微生物群不太可能共享菌种，并且在多样性方面没有相关性。
- 我们显示，上呼吸道微生物群的组成与年龄强相关，在儿童期和青春期有一个典型的发育轨迹。
- 我们的结果有助于理解呼吸道微生物群的组装，并可用于预测幼儿的呼吸道疾病。
引言
呼吸道的微生物群在生命早期建立，与宿主共同发展，并是人类呼吸健康的重要调节器。例如，含有特定健康相关共生微生物的呼吸道微生物群已被证明可以减少囊性纤维化患者铜绿假单胞菌肺炎期间的炎症。另一方面，幼儿的病毒性呼吸道感染会导致鼻咽部莫拉克氏菌、嗜血杆菌和链球菌的富集，这些细菌本身与慢性喘息和随后哮喘的发展风险增加有关。上呼吸道微生物群也被认为在许多其他疾病的发病率和严重程度中起作用，包括中耳炎、鼻窦炎，甚至可能是几种神经系统疾病。
呼吸道微生物群的组成及其对宿主健康的影响受到宿主内在因素和外部因素的影响。宿主内在因素如pH值、表面积和气体分压在呼吸道各处不同，形成了不同的环境，支持多种微生物的生长。此外，年龄也会影响上呼吸道微生物群的组成，鼻咽部微生物群从婴儿期到成年早期逐渐发展。外部因素包括出生方式和婴儿期喂养、儿童时期的家居和学校/托儿所环境，以及成年后吸烟、抗生素和感染的暴露。这些因素在关键发育阶段决定了细菌如何播种和繁殖。此外，季节、温度和湿度等特征继续塑造着社区组成的快速波动。了解这些因素如何定义健康的呼吸道微生物群对于识别向失调发展的偏离至关重要。
呼吸道在概念上分为两个区域：喉以上的黏膜表面（包括鼻孔、鼻腔、口鼻咽和喉咽）构成上呼吸道（URT），喉以下的黏膜表面（包括气管、支气管和延伸至肺泡的小气道）构成下呼吸道（LRT）。尽管解剖学上连续，URT和LRT在上皮细胞群体、免疫屏障和环境现象方面存在差异，支持不同的生态。例如，URT的微生物群在原本连续的黏膜上以不同的空间模式定植，以响应不同的上皮和宿主内在特征。因此，URT群落组成的首要决定因素是对环境生态位的适应。另一方面，LRT微生物群的组成对生物地理学的依赖性较低，相同的菌种可以在整个LRT中检测到，尽管最生态丰富的群落属于上气管。微生物群落丰度和丰富度随着解剖深度进入LRT而降低，支持一种模型，即通过吸入引入菌种和通过纤毛清除、咳嗽或先天免疫细胞吞噬排出菌种是塑造群落组成的主要因素，而不是区域生态位的差异。先前的研究发现，成人咽部细菌组成与LRT微生物群密切相关。然而，上呼吸道其他部位对下呼吸道组成的影响尚未得到很好的记录，特别是在儿科发育过程中。
在这项研究中，我们查看了172名儿科受试者在选择性门诊手术期间收集的鼻咽拭子和气管吸出物。这些样本最初是作为一项研究的一部分收集的，目的是确定SARS-CoV-2在上呼吸道和LRT之间的逆转录酶聚合酶链反应结果的一致性。我们使用V4 16S rRNA基因测序来探索宿主与鼻咽和气管微生物群的关系。
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