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シカゴ地域のアレルギー疾患患者の寝室の空気中のマイクロバイオームとアレルゲンの同時測定
Concurrent measurement of microbiome and allergens in the air of bedrooms of allergy disease patients in the Chicago area.
PMID: 31159879 PMCID: PMC6547563. DOI: 10.1186/s40168-019-0695-5.
抄録
室内空気の粒子状成分と生物学的成分は、人間の健康、特に喘息などの免疫性呼吸器疾患に大きな影響を与えます。アレルゲン、微生物群集、室内生活環境との関係をより深く調べるために、我々はシカゴ地域の65軒の住宅の寝室を、患者に優しいInspirotec社の動電式空気サンプリング装置23を使用してサンプリングした。サンプリング装置は、16S rRNAアンプリコン配列データを研究のすべてのサンプルについて生成できるように、十分な微生物物質を捕捉しました。HEPAフィルターの存在も、空気サンプリング装置が置かれた高さも、微生物群集のプロファイルには何ら影響を与えなかった。31OTUのコア微生物群はサンプルの4分の3以上に存在し、各寝室の相対的な配列数の約45％を占めていた。最も豊富な単一生物はブドウ球菌であり、その他の中核的な分類群はヒトと屋外の両方に関連するものであった。細菌αの多様性は、窓が開いていると報告されている寝室、近くに花のある植物がある寝室、犬がいる家庭で顕著に増加した。Porphyromonas、Moraxella、Sutterella、およびClostridiumは、Neisseraceae科の菌とともに犬がいる家庭で有意に濃縮されていたが、興味深いことに、猫は微生物の多様性や相対的な豊富さに有意な影響を示さなかった。犬のアレルゲン負荷は細菌αの多様性と有意に相関していたが、アレルゲン負荷と有意に相関した分類群は、犬のいる家庭で濃縮された分類群と排他的に重複していなかった。アレルゲン負荷は細菌α多様性と正の相関を示したが、アスペルギルス属のアレルゲン負荷は負の相関を示した。また、Alternariaアレルゲン負荷は窓を開けていることと有意な相関があった。微生物群集は、農村部、郊外、都市部の住宅間で有意に区別され、物理的に近い住宅の方が有意に類似した微生物群集を維持していた。同じサンプルから、アレルゲン負荷と空気中の微生物群集との間に有意な関連を決定することが可能であり、これらの関連が家庭や近隣の特性に関連していることを実証した。
The particulate and biological components of indoor air have a substantial impact on human health, especially immune respiratory conditions such as asthma. To better explore the relationship between allergens, the microbial community, and the indoor living environment, we sampled the bedrooms of 65 homes in the Chicago area using 23the patient-friendly Inspirotec electrokinetic air sampling device, which collects airborne particles for characterization of both allergens and microbial DNA. The sampling device captured sufficient microbial material to enable 16S rRNA amplicon sequencing data to be generated for every sample in the study. Neither the presence of HEPA filters nor the height at which the air sampling device was placed had any influence on the microbial community profile. A core microbiota of 31 OTUs was present in more than three quarters of the samples, comprising around 45% of the relative sequence counts in each bedroom. The most abundant single organisms were Staphylococcus, with other core taxa both human and outdoor-associated. Bacterial alpha diversity was significantly increased in bedrooms that reported having open windows, those with flowering plants in the vicinity, and those in homes occupied by dogs. Porphyromonas, Moraxella, Sutterella, and Clostridium, along with family Neisseraceae, were significantly enriched in homes with dogs; interestingly, cats did not show a significant impact on microbial diversity or relative abundance. While dog allergen load was significantly correlated with bacterial alpha diversity, the taxa that significantly correlated with allergen burden did not exclusively overlap with those enriched in homes with dogs. Alternaria allergen load was positively correlated with bacterial alpha diversity, while Aspergillus allergen load was negatively correlated. The Alternaria allergen load was also significantly correlated with open windows. Microbial communities were significantly differentiated between rural, suburban, and urban homes and houses that were physically closer to each other maintained significantly more similar microbiota. We have demonstrated that it is possible to determine significant associations between allergen burden and the microbiota in air from the same sample and that these associations relate to the characteristics of the home and neighborhoods.