Cell Rep | 李明锟团队揭示上呼吸道微生物组存在昼夜节律

上呼吸道微生物组被认为是人体呼吸道健康的“守门人”，在防止病原体入侵、调节宿主免疫及影响呼吸道疾病发展中发挥着重要作用。尽管口咽拭子在临床病原检测中被广泛使用，但由于缺乏对呼吸道微生物组短期时间动态的了解，采样时间这一变量往往被忽视，从而在分析中可能引入假阳性结果。

近日，国家生物信息中心李明锟团队在Cell Reports期刊上发表了题为Extensive individual and microorganism-specific circadian oscillations of the upper respiratory tract microbiome的研究论文。该研究揭示了上呼吸道微生物组存在昼夜节律现象，证实规范采样时间能够大幅降低微生物组研究的假阳性，为提高呼吸道微生物组研究的准确性和可重复性提供了重要的时间框架。

研究团队招募了22名健康成年人，在48小时内以4小时为时间间隔，连续采集了口咽拭子和配对的唾液样本，进行了宏基因组测序和细菌绝对定量。研究发现，口咽微生物的组成和生物量存在显著的24小时周期节律变化，20%的微生物表现出昼夜节律特征。节律物种主要呈现两种振荡模式：“早峰型（morning-peak）”和“晚峰型（evening-peak）”。微生物的节律模式受自身表型和宿主特征共同影响，尤其与微生物对氧气和营养的需求密切相关。偏好厌氧环境的微生物（如 Prevotella spp.）表现为“早峰型”振荡模式，而需氧微生物（如 Streptococcus spp.）则在晚间达到高峰。回归分析表明，宿主特征在塑造微生物节律方面的贡献大于微生物表型，研究发现两位参与者的节律菌和其他参与者表现出了完全相反的振荡模式，这可能与宿主的饮食、睡眠等生活习惯密切相关。宏基因组功能通路分析揭示了参与methionine等氨基酸生物合成的代谢通路同样具有显著的昼夜节律波动，提示呼吸道微生物可能借此参与宿主时钟调控。此外，研究还比较了解剖学上相邻的口腔（唾液）和口咽部微生物的节律模式，发现尽管两者共享极高比例的微生物物种，却表现出不同的节律行为，这突出了局部微环境对微生物时间动态的塑造作用。

该研究明确了规范样本采集时间的重要性。研究证实，因采样时间不同所引起的个体内部微生物组成差异有时甚至会超过个体间差异，如果在微生物组差异分析中不考虑时间因素，将会产生大量的假阳性差异物种。通过对不同采样时间的评估，研究团队发现在上午09:00采集的样本个体内的变异性最小，重现性最高。综上所述，该研究填补了上呼吸道微生物组短期稳定性领域的空白，证明了微生物在时间维度上处于高度动态的规律变化当中，为挖掘呼吸道生物标志物及开展临床诊断提供了关键参数。

国家生物信息学中心李明锟研究员和张莉副研究员为本文共同通讯作者，博士研究生孙潇和姜旋为本文共同第一作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117284

李明锟课题组主要从事病原微生物组研究，以“数据 × 知识 ” 驱动病原组学创新，致力于构建基于多维数据与开源知识融合的病原识别与风险评估智能大模型。课题组长期招聘编制内研究人员、博士后及项目聘用人员。欢迎对交叉学科研究充满热情、勇于在实践中不断提升自我的同学加入，共同开展前沿探索与创新研究 。

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