萨利诺海气溶胶慢性暴露对小鼠肺部炎症及肺肠微生物群落多样性的差异化影响

《Scientific Reports》：Chronic exposure to Salton Sea aerosols elicits pulmonary inflammation and shifts in murine lung and fecal microbiome diversity

　　

摘要

肺部疾病在加州最大内陆湖萨利诺海（Salton Sea）周边地区普遍存在，该湖同时也是空气中颗粒物的重要来源。为探究肺部疾病的根本原因，我们研究了萨利诺海附近收集的粉尘气溶胶时空变化对肺部和大肠菌群暴露的影响。2020至2022年，我们在萨利诺海周边三个不同地点的夏季和秋季收集了粉尘样本。粉尘经过滤去除微生物细胞后，在受控环境室内进行7天的慢性小鼠暴露，随后对小鼠的肺部和粪便样本进行16S rRNA V3-V4扩增子测序。我们验证了长期暴露于气溶胶会引发中性粒细胞性肺部炎症，尤其是暴露于萨利诺海附近威斯特（Wister）站点采集样本的小鼠。我们发现，对于2022年暴露于气溶胶的小鼠，时空变化驱动了其肺部微生物群落组成的差异。暴露于萨利诺海气溶胶的小鼠肺部微生物群落的α多样性和丰富度均有所增加，同时均匀度降低。相比之下，暴露于气溶胶的小鼠肠道微生物群落的多样性和丰富度均有所下降。我们的研究结果表明，长期暴露于萨利诺海东南方向威斯特站点的气溶胶会在小鼠中引发全身性应激反应，其特征为肺部中性粒细胞大量募集、肺部微生物群落多样性增加以及肠道微生物群落多样性降低。气溶胶地表类型频率的后向轨迹分析显示，2020年和2022年威斯特站点采集的气溶胶中来自萨利诺海的贡献度更高。这些发现表明，长期暴露于萨利诺海气溶胶会对宿主的肺部和全身健康产生影响，突出体现在对肺部和肠道微生物群落多样性的显著但相反的影响。此外，这些发现还表明，相对于季节性天气事件，环境气溶胶暴露引发健康后果的能力存在波动。