高端养老机构关键功能空间环境微生物组的组成特征与健康关联研究

《Microbiology Spectrum》：Microbial landscape: composition and health associations of environmental microbiome in key functional spaces of premium elderly care facilities

本研究通过16S rRNA基因测序技术，系统解析了高端养老机构六大功能空间（餐饮区、医疗区、卧室等）的微生物群落结构，揭示了湿度、人流量等环境因子对机会性病原体（如Pseudomonas）和有益菌（如Lactobacillus）分布的关键影响，为空间特异性微生物管理策略提供了生态学依据。

　　

研究背景与意义

随着全球人口老龄化加剧，养老机构成为老年人长期居住的重要环境。老年人因免疫衰老（immunosenescence）更易受环境微生物影响，然而高端养老机构中不同功能空间的微生物组特征及其健康关联尚不明确。本研究聚焦于中国四地（济南、青岛、福州、上海）的高端养老机构，通过多维度微生物生态分析，填补了该领域的知识空白。

研究方法与设计

研究采集了320份表面和空气样本，覆盖餐饮区、医疗设施、卧室、卫生间、娱乐室和走廊六大功能空间。采用16S rRNA基因V3–V4区测序（Illumina MiSeq平台），结合环境参数（温湿度、CO₂、人流量）同步监测，通过QIIME 2、DADA2和Silva数据库进行生物信息学分析，并利用PICRUSt2预测功能潜能。

微生物群落的空间分异

分析显示，不同功能空间的微生物组成存在显著差异（PERMANOVA，R²= 0.26）。餐饮区和娱乐室微生物多样性最高（Shannon指数：6.07 ± 0.37），以厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）为主；医疗区和卫生间多样性较低，但机会性病原体（如_Pseudomonas和_Klebsiella）相对丰度较高。表面样本以皮肤来源菌属（如_{Staphylococcus}）为主，空气样本则富集环境菌属（如_Sphingomonas）。

环境因子的驱动作用

距离冗余分析（db-RDA）表明，相对湿度（解释13.8%的群落变异）和人流量是微生物结构的核心驱动因子。湿度与_Enterobacter、_Klebsiella呈正相关，而温度与_{Lactobacillus}、_{Bifidobacterium}等有益菌关联密切。CO₂浓度升高时，人源菌属（如_{Staphylococcus}）丰度显著增加，反映人类活动对微生物传播的直接影响。

核心微生物组与功能预测

研究鉴定出83个核心ASVs（占群落总量的42.7%），以变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门和放线菌门为优势类群。功能预测显示，医疗区和卫生间微生物组富含抗生素抗性基因（ARG）和异生物质降解通路，而餐饮区则富集碳水化合物代谢相关基因。值得注意的是，_{Lactobacillus}与_{Staphylococcus aureus}的丰度呈负相关，暗示潜在的生境竞争关系。

健康启示与管理策略

机会性病原体在医疗区和卫生间的富集提示需加强针对性消毒和湿度控制（如保持相对湿度<50%）；而餐饮区有益菌的活跃则支持“微生物平衡”管理理念，避免过度消杀。研究主张从“病原体中心”策略转向“生态导向”的微生物管理，通过空间定制化通风、清洁计划及环境参数实时监测，优化老年人群健康微环境。

局限与展望

当前研究未涵盖真菌、病毒等非细菌成员，且功能预测基于基因组推断，需通过宏基因组学或代谢组学验证。未来应整合纵向健康数据，探索环境微生物组与老年宿主免疫的交互机制，为精准干预提供依据。