微生物學 微生物與免疫學 科學報導

鼻腔內微環境和菌種間交互作用,影響鼻腔菌相和金黃色葡萄球菌的帶原

人體中藏有不少菌落的棲息地,各有著截然不同的菌相分布和功能。而人體的鼻腔,作為迅速轉變的外在環境以及精密調節的呼吸道和鼻竇的中介站,其具有三大功能包含了呼吸、嗅覺和免疫。在其中過濾大分子的鼻前庭(nasal vestibule or anterior naris,AN)含有皮脂腺,是相對乾燥的。另一方面,潮濕的鼻黏膜層(nasal mucosa),困住細菌等小分子,將其送至口咽,扮演免疫的角色。兩者的微環境的差異導致其菌相的相異。

在過往的研究中,扮演院內感染的頭號殺手金黃色葡萄球菌(S. aureus)主要分布在鼻腔。而檢驗鼻腔的菌種變得十分迫切且必要。由近年來的研究和新技術(16S rDNA seguencing),本篇論文除了針對鼻前庭的菌相進行研究,額外增加對黏膜層的兩處middle meatus (MM)、sphenoethmoidal recess(SR)之檢驗。而AN和MM/SR的微環境差異,除了前述的濕度、皮脂的分布外,其上皮分別由扁平上皮和呼吸道上皮(pseudostratified columnar epithelium)所構成。(圖一)

在分別針對有S. aureus的持續感染者和非持續感染者的AN/MM/SR進行檢驗後,分析其菌種的分布(圖一),可以得到不少結論。黏膜層(MM/SR)的物種豐富度和香農指標(Shannon indice)都較高,而分布的菌相也有差異,這是由其微環境差異所致(如 Propionibacterium acnes以皮脂腺的分泌物作為介質,在AN分布較多),推估和其扮演免疫的功能也有關係。

持續感染S. aureus的風險因子包含宿主本身的基因因素,其中包含葡糖糖皮質素受器的多樣性,會進一步影響免疫系統。在比較持續感染者和非持續者的差異後,除了顯著提升的金黃色葡萄球菌比例外,其餘包括仍占多數的放射菌門(Actinobacteria),顯著上升的變形菌門(Proteobacteria)和下降的厚壁菌門(Firmicutes)。進一步研究發現,菌種間的交互作用(Interspecific Interactions)對於金黃色葡萄球菌的菌落形成也有很大的關係,C. accolens 和 C. pseudodiphtheriticum,會分別促進和抑制金黃色葡萄球菌(圖二、圖三),和病患是否形成持續感染有很大的關係。而這樣的菌落組成的形式或許和宿主免疫系統的篩選有關聯。

本篇論文透過細膩的分析,探討微環境和菌種間交互作用,和金黃色葡萄球菌的感染的關係。身體中菌相的分布在近年來的研究中和免疫的關聯性益發密切。

圖一。

圖二:在 carrier和 non-carrier的菌種分布

 

圖三:四張小圖中顯示,在右下角為塗盤的菌株,而中央為共同培養的菌株

參考文獻及圖片來源

  1. Yan, M., Pamp, S. J., Fukuyama, J., Hwang, P. H., Cho, D. Y., Holmes, S., & Relman, D. A. (2013). Nasal microenvironments and interspecific interactions influence nasal microbiota complexity and S. aureus carriage. Cell host & microbe14(6), 631-640.
    https://doi.org/10.1016/j.chom.2013.11.005

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