《Environmental Pollution》：Classroom dust microbiome–metabolome signatures and ocular health in students: Cross-sectional associations with putative pollutant-transformation and microbial functional profiles
编辑推荐：
•380名学生的教室粉尘多组学数据与眼部指标存在关联。•泪膜稳定与芳香族化合物降解代谢物相关（q < 0.05）。•微生物功能谱在异生物质降解途径中富集。•物种—代谢物相互作用表明粉尘具有污染物转化潜力。引言眼部不适是全球学龄儿童和青少年日益严峻的公共卫生问题，可显著损害生活
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380名学生的教室粉尘多组学数据与眼部指标存在关联。
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泪膜稳定与芳香族化合物降解代谢物相关（q < 0.05）。
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微生物功能谱在异生物质降解途径中富集。
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物种—代谢物相互作用表明粉尘具有污染物转化潜力。
引言
眼部不适是全球学龄儿童和青少年日益严峻的公共卫生问题，可显著损害生活质量、学习专注力和整体健康（Morthen等，2021）。维持眼表健康、预防眼部不适的关键在于泪膜的稳定性，该指标可通过泪膜破裂时间（TFBUT）进行客观测量。TFBUT是眼表稳态的关键指标，也是泪膜屏障功能的重要预测因子，临床上广泛用于评估从结膜炎到干眼病（DED）等多种疾病，而干眼病在儿科人群中的患病率日益增高（Uchino等，2008；Wolffsohn等，2017；Donthineni等，2019）。近来的研究合理地将重点放在个体生活方式因素上，电子设备屏幕时间增加已被确认为眼部不适的主要危险因素（Kocami?等，2021；Moon等，2016）。考虑到儿童一天中的大部分时间在室内度过，学校环境本身构成了一个至关重要却尚不充分了解的关键暴露节点。事实上，既往研究已确立室内环境质量——包括学校粉尘中的微生物成分——与学生眼部症状之间的直接联系（Norb?ck等，2017；Fu等，2021a；Fu等，2021b）。然而，尽管存在这些关联，其潜在的生物学机制——即复杂的环境暴露如何被转导为不良的生理反应——在很大程度上仍未被表征。
与居住场所不同，学校教室代表一种独特的室内环境，其特征是高人员密度，以及来自建筑材料、家具、清洁剂和电子设备等多种排放源的复杂混合物。这些排放源持续释放复杂的化学污染物混合物，包括半挥发性有机化合物（SVOCs），如邻苯二甲酸盐、阻燃剂和联苯、二甲苯等芳香烃，这些污染物会沉积于积尘中（Vornanen-Winqvist等，2020；Sun等，2022；Sun等，2023）。然而，孤立评估这些已知的黏膜刺激物（Norb?ck等，2017）可能不够充分，因为教室微生物组构成了一个动态的生物界面，可影响化学环境。尽管微生物降解污染物在工程化生物修复系统中已有充分研究（Elimian等，2025；Pachaiappan等，2022），但尚不清楚本土室内微生物组是否能在原位提供类似的保护性服务。反之，微生物组也可能成为促炎性生物刺激物的来源（Gilbert和Hartmann，2024；Fu等，2022）。因此，我们理解中的一个核心空白在于，这两类相互对立的微生物功能——作为化学危害的"汇"与作为生物刺激物的"源"——在现实环境中如何取得平衡。关键在于，化学污染物与微生物组之间的相互作用，以及污染物是否与微生物组功能状态从保护性向致病性转变相关，尚未在人群健康背景下得到研究。
相反，室内微生物组造成危害的潜力则更为明确，大多数研究聚焦于其作为过敏原和病原体的来源作用，或其通过释放微生物相关分子模式（MAMPs）——如脂多糖（LPS）——以及各类生物活性代谢物而引发炎症反应的作用（Gilbert和Hartmann，2024；Fu等，2022；Belkaid和Hand，2014）。然而，即便在这一领域，知识空白依然存在：能够诱导原本良性微生物群落进入促炎或应激代谢状态的具体环境触发因素——例如化学污染物暴露——尚缺乏充分表征。因此，室内微生物组在理论上具有双重潜力，既可充当化学危害的净"汇"，也可充当生物刺激物的净"源"。理解这些功能的平衡，以及导致功能差异的环境因素，构成了我们对儿童环境健康理解中一个重大且尚未表征的空白。
为弥补这一关键知识空白，本研究旨在探究将教室微生物组与室内化学暴露相关健康风险联系起来的潜在生物学机制。我们假设微生物组的功能状态——具体而言，在保护性生物修复状态与有害性应激反应状态之间的转换——是影响其对学生眼部健康净影响的关键因素。为检验这一假设，我们采用了一种整合多组学方法，在真实学校环境中结合了鸟枪法宏基因组学与非靶向代谢组学。我们的具体目标有三：（1）表征与教室层面眼部健康概况相关的微生物功能途径和粉尘代谢物，其中"低风险"和"高风险"教室操作性定义为眼部刺激症状和/或泪膜不稳定性患病率较低或较高的教室；（2）识别与眼部刺激相关的特定污染物和微生物来源分子；以及（3）构建环境—微生物—健康轴的整合模型。通过为这些相互作用提供详细的机制基础，本研究为制定基于证据的儿童环境健康改善策略提供了新颖见解。
章节摘要
研究人群与伦理审批
本横断面研究于2017年春季在印度尼西亚两座城市开展：雅加达郊区的德波克（位于爪哇岛）和位于苏门答腊岛南端的朗中。从8所初中（每座城市各4所）中，我们随机选取每所学校4个二年级班级，共计32个参与教室。这些班级中的380名学生均受邀参与本研究（图1）。本研究获得伦理委员会审查批准……
研究人群、教室特征与眼部健康分组
共计32个教室的380名初中学生参与了本研究。研究人群平均年龄为13.45（±0.65）岁，以女性为主（64.5%）。自报眼部刺激症状的患病率（定义为过去三个月内每周出现症状）为15.5%（n = 59）。基于客观临床测量，该队列的中位泪膜破裂时间（TFBUT）为12.5秒（四分位距：7.6至14.9秒）。采用临床截断值……
讨论
据我们所知，本研究首次提供了教室粉尘宏基因组与代谢组整合表征，并将其与儿童眼部健康相关联。其优势包括多组学设计、采用泪膜稳定性的客观临床测量指标，以及在真实环境中关注脆弱儿科人群。核心发现是，教室层面的微生物基因含量谱和推测标注的化学特征与……
结论
在本横断面多组学研究中，教室层面的微生物基因含量谱和推测标注的化学特征与印尼学生的眼部健康指标存在关联。泪膜更稳定的教室表现出与芳香族化合物和异生物质转化一致的代谢物特征，以及降解途径富集的微生物功能谱；而自报眼部刺激症状的关联在……之后大多减弱。
CRediT作者贡献声明
傅曦：撰写—审阅与编辑、撰写—原稿撰写、监督、项目管理、方法学、调查研究、概念框架。何浩贤：撰写—原稿撰写、可视化、软件、方法学、调查研究、形式化分析、数据整理。李翠萍：撰写—审阅与编辑、调查研究、数据整理。黄启静：调查研究、数据整理。卜永奇：资源、调查研究。张冬梅：资源、调查研究。贾马尔·希沙姆·哈希姆：撰写—审阅与……
伦理声明
所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并同意发表本文。参与者的隐私权已得到尊重。
本研究在研究所在地的相关法律、监管框架和指南下开展并得到遵守。本研究经印度尼西亚大学公共卫生学院研究与社区参与伦理委员会批准（批准编号……）。
资金
本研究由国家自然科学基金委员会（42377106, 42307541）和食品安全与质量重点实验室开放项目（NK202403）资助。
利益冲突声明
作者声明，不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
傅曦|何浩贤|李翠萍|黄启静|卜永奇|张冬梅|贾马尔·希沙姆·哈希姆|扎伊丽娜·哈希姆|班邦·维斯普里约诺|洛丽塔·萨里|萨特里亚·普拉塔马|古尼尔·维斯兰德尔|丹·诺尔贝克|孙雨
