Oral microbiome : composition, interactions and shaping factors

Abstract

Microbiome studies have burgeoned in the last few decades, largely thanks to the innovations in high throughput sequencing, affording researchers the opportunity to categorize nearly the entirety of the microbial population in a particular habitat. The oral cavity has been shown to harbor one of the most diverse and unique segments of the human microbiome, and one that has important implications in health and disease, as well as various links to lifestyle habits. In this thesis, we analyzed nearly 3000 oral rinse samples using 16S rRNA gene sequencing from a citizen science project called “Saca La Lengua” (“Stick Out Your Tongue” in English). The study design allowed our team to travel to high schools and other locations all across Spain to collect samples, as well as to disseminate information about the project to the public and to gather their input on interesting ways to analyze the data. Here, we first describe trends in the oral microbiome among youths in relative health, including general stable conformations of its composition and associations with drinking water and lifestyle. Then we focus on the connections between the oral microbiome and a few relevant chronic disorders, including Down Syndrome and cystic fibrosis. Finally, we display trends in abundances of specific taxa and in the overall composition across age, we compare the relative impacts of important health and lifestyle factors, and we highlight the importance of shared environments in shaping the oral microbiome. Taken together, this thesis provides some of the first snapshots of the oral microbiome across the Spanish population, revealing significant connections with oral and systemic health, as well as a multitude of lifestyle factors, ultimately pointing to its inherent ecological tendencies.

En las últimas décadas se ha producido un aumento exponencial enel número de estudios sobre el microbioma humano. Este auge, debido en gran medida a los avances en las tecnologías de secuenciación masiva, ha permitido clasificar la mayoría de la población microbiana de cualquier muestra de microbioma. Estudios previos han demostrado que la cavidad oral alberga una de las partes más diversas y características del microbioma humano, han vinculado su composición con hábitos cotidianos y han revelado que tiene importantes implicaciones para la salud. En esta tesis, hemos analizado casi 3.000 muestras de la cavidad oral a través de la secuenciación del gen 16S ARN ribosómico, en un proyecto de ciencia ciudadana titulado “Saca La Lengua.” Primero, describimos las características generales del microbioma oral entre los jóvenes sanos, que presentan conformaciones estables en lo referente a su composición y establecemos asociaciones con la calidad del agua potable y estilo de vida. En segundo lugar, investigamos las conexiones entre el microbioma oral y algunas enfermedades crónicas, tales como el Síndrome de Down y fibrosis quística. Finalmente, examinamos cambios en las tendencias de la composición general y de las abundancias de particulares taxones con la edad, comparamos el impacto relativo de factores importantes para la salud y estilo de vida, y destacamos la importancia de entornos compartidos en la conformación del microbioma oral. En resumen, esta tesis proporciona por primera vez una visión global del microbioma oral de la población Española, revela conexiones significativas con la salud oral y la salud sistémica, y con una multitud de factores del estilo de vida, que en definitiva revelan tendencias ecológicas inherentes del microbioma.