家畜農場とCOPD患者およびコントロールの中咽頭微生物叢からの大気汚染

家畜農場からの大気汚染は、慢性閉塞性肺疾患（COPD）患者の呼吸器の健康に影響を与えることが知られています。しかし、この関係の背後にあるメカニズムは、よく理解されていないままです。大気汚染物質は、気道微生物叢の調節を通じて呼吸器の健康に影響を与える可能性があると仮定しています。したがって、大気汚染曝露と、家畜密度の高い領域でのCOPD患者とコントロールの中咽頭微生物叢（OPM）組成との関連を研究しました。中咽頭スワブは、99のコミュニティベース（ほとんどが軽度の）COPDケースと184のコントロール（ベースライン）から、および6週と12週間後に収集されました。参加者は非喫煙者または元喫煙者でした。自宅の住所での年間平均家畜関連の屋外大気汚染は、分散モデリングを使用して予測されました。OPM組成は、すべてのベースラインサンプルで16S RRNAベースのシーケンスと、ランダムに選択された20の被験者（n = 323サンプル）の6週間および12週間の繰り返しサンプルを使用して分析されました。サンプリング日ごとに撮影されたネガティブコントロールスワブのランダムな選択も、下流分析に含まれていました。農場を排出されたエンドトキシンとPM10レベルの両方は、COPD患者のOPM豊富さの増加と関連していましたが（P <0.05）、対照ではありませんでした。COPDケースコントロールステータスは、既知の交絡因子を修正しながら、コミュニティ構造に関連していませんでした（多変量Permanova P> 0.05）。しかし、Streptococcus属のメンバーはCOPD患者でより豊富でした（Benjamini-Hochberg調整P <0.01）。0、6、および12週間で分析された20人の被験者の任命の間に中程度の相関が見つかりました（プロクラストr = 0.52〜0.66; P <0.05; Bray-Curtisの類似性の主要な座標分析）。OPMが12週間で比較的安定しており、単一サンプルがOPMを十分に表していることを示しています。家畜農場からの大気汚染は、COPD患者のOPMの豊富さに関連しており、COPD患者のOPMが大気汚染物質への暴露によって誘発される変化を受けやすいことを示唆しています。

Air pollution from livestock farms is known to affect respiratory health of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The mechanisms behind this relationship, however, remain poorly understood. We hypothesise that air pollutants could influence respiratory health through modulation of the airway microbiome. Therefore, we studied associations between air pollution exposure and the oropharyngeal microbiota (OPM) composition of COPD patients and controls in a livestock-dense area. Oropharyngeal swabs were collected from 99 community-based (mostly mild) COPD cases and 184 controls (baseline), and after 6 and 12 weeks. Participants were non-smokers or former smokers. Annual average livestock-related outdoor air pollution at the home address was predicted using dispersion modelling. OPM composition was analysed using 16S rRNA-based sequencing in all baseline samples and 6-week and 12-week repeated samples of 20 randomly selected subjects (n = 323 samples). A random selection of negative control swabs, taken every sampling day, were also included in the downstream analysis. Both farm-emitted endotoxin and PM10 levels were associated with increased OPM richness in COPD patients (p < 0.05) but not in controls. COPD case-control status was not associated with community structure, while correcting for known confounders (multivariate PERMANOVA p > 0.05). However, members of the genus Streptococcus were more abundant in COPD patients (Benjamini-Hochberg adjusted p < 0.01). Moderate correlation was found between ordinations of 20 subjects analysed at 0, 6, and 12 weeks (Procrustes r = 0.52 to 0.66; p < 0.05; Principal coordinate analysis of Bray-Curtis dissimilarity), indicating that the OPM is relatively stable over a 12 week period and that a single sample sufficiently represents the OPM. Air pollution from livestock farms is associated with OPM richness of COPD patients, suggesting that the OPM of COPD patients is susceptible to alterations induced by exposure to air pollutants.