背景:感染性肺炎目前仍是世界上严重的健康问题之一,感染后炎症反应的加重可导致肺损伤,耐药性增强以及疫苗的血清型依赖性的问题也日益突出,因此新的防治策略有待研究。目前,益生菌因具有抗菌、抗肿瘤等有益作用,逐渐被广泛使用。然而,现有的益生菌几乎来自肠道菌群,暂未有从生物气溶胶源益生菌的相关研究。目的:本研究旨在研究细菌气溶胶的多样性,从气溶胶中分离潜在的有益细菌;分析气溶胶源有益细菌对感染性肺炎大鼠的预防保护作用,并明确肠肺轴在预防作用中的机制。方法:1.用安德森六级采样器采集学校运动场和ICU病房的生物气溶胶样品;用传统培养法分离获得生物气溶胶中的细菌,测序鉴定种属,分析生物气溶胶中细菌群落结构特点。2.通过形态观察,最适生长条件测定,生化试验鉴定等表型分析;菌体脂肪酸、呼吸醌、极性脂质以及细胞壁氨基酸等化学分析;16S rRNA、gyrB基因的系统发育树分析和比较基因组分析,以鉴定气溶胶源新菌种CX253。3.细菌拮抗实验,细菌细胞共培养实验以及SD大鼠预防滴鼻实验三个方面共同研究新种CX253对肺炎链球菌的抗炎作用。通过Illumina高通量测序检测大鼠肠道菌群,LC/MS检测粪便非靶向代谢组。结果:1.学校运动场潮湿天气下气溶胶中细菌浓度为202 CFU·m-3,晴朗天气下94 CFU·m-3,ICU病房853 CFU·m-3。一共获得166株纯培养细菌株。运动场和ICU的优势菌群为芽孢杆菌和微球菌。菌株对β-内酰胺类抗生素的耐药水平比其他抗生素高,ICU内检出几株多重耐药菌,多为条件致病菌。2.CX253T是杆状,革兰氏阳性、产芽孢,有单鞭毛,兼性厌氧,最适生长温度37℃,pH值7.5;系统发育分析显示,CX253T与参考菌株的16S以及gyrB基因序列相似性分别为95.8%-97.2%和76.2%-81.1%;基因组比较分析显示ANI值74.3-79.2%以及DNA杂交值19.7-21.8%,CX253T被定义为芽孢杆菌属的一个新种,命名为Bacillus aerolatus CX253T。3.CX253能抑制肺炎链球菌的生长,抑菌圈平均直径为19-20 mm。CX253能显著降低肺炎链球菌诱导肺上皮细胞的炎症因子IL-1β、TNF-α和IL-6表达水平。预防性滴鼻CX253一周能有效减轻大鼠的肺部炎症反应,并改变了肠道菌群多样性,显著增加乳酸杆菌等有益细菌的丰度,且这类益细菌与几种抗炎代谢物呈显著正相关。通路分析显示CX253通过增强肺炎大鼠淀粉蔗糖代谢和戊糖和葡萄糖醛酸相互转化,同时抑制鞘磷脂代谢来发挥作用。结论:环境中细菌气溶胶是挖掘下一代益生菌的微生物资源库。本研究从生物气溶胶中获得了一株芽孢杆菌属的新种Bacillus aerolatus CX253T,发现该菌对肺炎链球菌有拮抗和抗炎功能,通过肠肺轴机制,对感染肺炎链球菌的大鼠产生预防保护作用。