《Current Research in Microbial Sciences》：Association between Secondhand Smoke Exposure and Ocular Microbiome Changes in Children
编辑推荐：
目的(Purpose)：探讨二手烟(secondhand smoke, SHS)暴露是否改变儿童眼表微生物组(ocular surface microbiome, OSM)，并探索其潜在功能后果。方法(Methods)：纳入432名3–18岁儿童，其中111名
目的(Purpose)：探讨二手烟(secondhand smoke, SHS)暴露是否改变儿童眼表微生物组(ocular surface microbiome, OSM)，并探索其潜在功能后果。方法(Methods)：纳入432名3–18岁儿童，其中111名SHS暴露者和321名未暴露对照。采集结膜拭子，采用靶向V3–V4区的16S rRNA基因测序进行分析。测序数据使用Qiime2和DADA2处理，分类注释基于SILVA 138数据库。α多样性(Alpha diversity)和β多样性(Beta diversity)分别采用t检验和PERMANOVA比较。差异丰度菌属采用线性判别分析效应大小(Linear discriminant analysis Effect Size, LEfSe)鉴定，预测功能通路采用PICRUSt2结合MetaCyc和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)注释进行分析。结果(Results)：SHS暴露儿童较对照组显示显著改变的α多样性(Chao1、Shannon、Simpson指数)及不同的β多样性。LEfSe分析显示对照组富集乳杆菌属(Lactobacillus)和Rubellimicrobium等数个菌门和菌属，SHS暴露组无显著富集菌 taxa。功能预测显示L-甲硫氨酸补救途径、联苯降解、肝素降解、甲苯降解等代谢通路，以及补体激活、T细胞受体(T cell receptor, TCR)信号通路、B细胞受体(B cell receptor, BCR)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路和转化生长因子-β(transforming growth factor-beta, TGF-β)信号通路等免疫相关通路富集。结论(Conclusion)：儿童SHS暴露与眼表微生物多样性、群落结构及与环境应激和免疫信号相关的预测功能通路的显著改变相关。这些发现凸显了儿童OSM对SHS暴露的敏感性，强调减少环境烟草烟雾以保护儿童眼健康的重要性。
论文解读：儿童二手烟暴露与眼表微生物组改变的关联研究
本文发表于《Current Research in Microbial Sciences》。目前关于眼表微生物组(ocular surface microbiome, OSM)的研究表明，OSM在维持眼表稳态、免疫防御及抵御病原菌方面发挥重要作用，OSM失衡与干眼症、过敏性结膜炎、感染性角膜炎及糖尿病视网膜病变等多种眼疾相关。既往研究显示二手烟(secondhand smoke, SHS)暴露与儿童多种眼疾（如结膜炎、干眼、近视、脉络膜变薄及视网膜神经纤维层变薄）存在关联，且SHS可影响肠道及鼻腔微生物组，但SHS是否影响儿童OSM尚未见报道。鉴于眼表黏膜直接暴露于外部环境，研究人员假设SHS可能通过改变OSM组成参与儿童眼病发生，因此开展本研究以明确SHS暴露对儿童OSM多样性、群落结构及预测功能通路的影响。
研究人员自香港儿童眼研究(Hong Kong Children Eye Study)中招募3–18岁受试者，排除戴角膜接触镜、近期使用抗生素或激素药物、有眼外伤史、先天异常及无法完成检查者。SHS暴露定义为出生后家中至少一名成员每周在室内吸烟≥3天至入组时；其余为未暴露对照。共纳入432名儿童（SHS暴露组111人，对照组321人），年龄与性别均衡匹配（P＞0.05）。采集单眼下睑穹窿结膜拭子，提取DNA后扩增细菌16S rRNA基因V3–V4区并进行Illumina MiSeq高通量测序。生物信息学分析采用Qiime2平台DADA2去噪获得扩增子序列变体(amplicon sequence variant, ASV)表，基于SILVA 138数据库进行物种注释，使用Decontam包去除污染序列。α多样性计算Chao1、Shannon及Simpson指数并用Mann?Whitney U检验比较；β多样性采用Bray?Curtis相异度、Jensen?Shannon Divergence(JSD)及Jaccard距离，通过主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)、非度量多维尺度分析(nonmetric multidimensional scaling, NMDS)展示并用置换多元方差分析(Permutational Multivariate Analysis of Variance, PERMANOVA)检验组间差异。差异丰度分类单元采用LEfSe分析（线性判别分析得分＞2为显著）。微生物功能预测采用PICRUSt2推断，并用MetaCyc和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库注释，差异功能使用edgeR和DESeq2分析。
4.1. Sample Demographics, Sequencing Statistics, and Data Preprocessing
经质控后获得15,779,081条高质量序列，注释为10,930个ASV，平均测序深度36,526条/样本。SHS暴露组与对照组在年龄、性别及ASV数上均无显著差异（均P＞0.05），两组基线具可比性。
4.2. Alpha diversity of ocular microbiome samples
SHS暴露组与对照组相比，Chao1丰富度指数（P＝0.009）、Shannon多样性指数（P＝0.021）及Simpson多样性指数（P＝0.015）均存在显著差异，提示SHS暴露与儿童OSM微生物丰富度和均匀度改变相关。
4.3. Beta diversity of ocular microbiome samples
基于Bray?Curtis、JSD及Jaccard距离的PCoA和NMDS分析均显示两组微生物群落结构显著分离（PERMANOVA P≤0.038），表明SHS暴露儿童具有区别于未暴露儿童的OSM群落整体构成。
4.4. Microbial community composition and structure in controls and SHS exposed children
两组OSM均以厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteriota)为优势菌门，属水平均以葡萄球菌属(Staphylococcus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、未分类奈瑟氏菌科(Neisseriaceae)相关菌属、链球菌属(Streptococcus)及大肠埃希菌–志贺氏菌(Escherichia?Shigella)为优势属。LEfSe分析显示对照组显著富集厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、梭杆菌门(Fusobacteriota)、弯曲菌门(Campilobacterota)及乳杆菌属(Lactobacillus)、Anaerococcus属、Leptotrichia属等十余个菌属；SHS暴露组无任何菌门或菌属显著富集，提示SHS暴露导致部分共生/有益菌减少而非特定致病菌过度生长。
4.5. Predicted functional profiling of microbial communities
基于PICRUSt2的预测功能分析显示，SHS暴露组富集L?甲硫ionine补救周期(L?methionine salvage cycle)、联苯(biphenyl)降解、甲苯(toluene)降解及肝素(heparin)降解等外源物质代谢相关通路；KEGG注释显示免疫相关通路——补体激活系统(complement activation)、T细胞受体(T cell receptor, TCR)信号通路、B细胞受体(B cell receptor, BCR)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen?activated protein kinase, MAPK)信号通路及转化生长因子?β(transforming growth factor?beta, TGF?β)信号通路显著富集。
讨论与结论
本研究表明SHS暴露与儿童OSM的α多样性降低、β多样性偏移、部分共生菌属（如乳杆菌属Lactobacillus、Rubellimicrobium）丢失，以及涉及外源物质代谢和免疫信号调控的预测功能通路改变相关。SHS并非促使特定病原菌显著富集，而是破坏正常共生菌群平衡及潜在保护性功能。预测功能改变提示OSM可能对SHS中芳香烃和醛类等成分产生微生物适应及宿主局部免疫微环境调节，但其具体机制需宏基因组学或代谢组学进一步验证。研究受限于横断面设计无法推断因果，且16S rRNA预测功能仅为推断，未评估室内空气质量及社会经济状况等混杂因素，采样用含苯扎氯铵(benzalkonium chloride, BAK)表面麻醉剂对低生物量OSM的潜在影响亦无法完全排除。
结论：儿童二手烟(secondhand smoke, SHS)暴露与眼表微生物(ocular surface microbiome, OSM)多样性、群落结构及与环境应激和免疫信号相关的预测功能通路的显著改变相关联。这些发现强调了儿童OSM对SHS暴露的敏感性，并凸显了减少环境烟草烟雾暴露以保护儿童眼健康的重要性。
