美洲宿主驱动的钩端螺旋体遗传多样性:大陆视角下的宿主-病原体共进化研究

《Transboundary and Emerging Diseases》:Host-Driven Genetic Diversity of Leptospira in the Americas: A Continental Perspective

【字体: 时间:2026年01月18日 来源:Transboundary and Emerging Diseases 3

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  本文综述了美洲地区致病性钩端螺旋体(Leptospira)在不同哺乳动物宿主(包括啮齿类、翼手类、有蹄类等)中的遗传多样性格局。研究通过多基因(SecY、LipL32、16S)分析揭示宿主生态位对病原体种群结构的影响,尤其强调偶蹄目动物作为新遗传变异"热点"的重要作用,为理解人畜共患病传播动力学提供了进化生态学视角。

  
引言
钩端螺旋体(Leptospira)是一类遗传多样性丰富的革兰阴性螺旋体,包含超过68个物种,其中致病性钩端螺旋体(如L. interrogans、L. santarosai等)可感染包括人类在内的多种哺乳动物。本研究从大陆尺度探讨美洲地区不同哺乳动物宿主中钩端螺旋体的遗传多样性特征,特别关注宿主相互作用对细菌遗传分化的影响。
材料与方法
研究整合了墨西哥尤卡坦地区新采集的104只啮齿动物和217只蝙蝠的肾脏样本检测数据,以及从GenBank获取的覆盖美洲8个国家、30种哺乳动物的多基因序列(16S、LipL32、SecY)。通过最大似然法构建系统发育树,采用DnaSP软件计算群体遗传参数(单倍型多样性Hd、核苷酸多样性π等),并使用TCS方法构建单倍型网络。
结果
遗传多样性格局
SecY基因表现出最高多态性(127个多态位点),显著高于LipL32(21个)和16S基因(20个)。L. santarosai在偶蹄目宿主中呈现极高遗传多样性(Hd=0.950,π=0.027),而L. interrogans在啮齿类中呈现单倍型优势现象。中性检验显示L. interrogans的Tajima’s D值为-0.181,提示纯化选择作用。
宿主特异性模式
翼手目(蝙蝠)携带的钩端螺旋体多样性最丰富,涵盖L. noguchii、L. santarosai等5个物种。偶蹄目(牛、山羊等)作为L. santarosai和L. noguchii的遗传变异热点,检测到15个SecY单倍型。相反,食肉目和啮齿目宿主体内的菌株遗传变异较低。
地理分布特征
巴西来源的序列占主导地位(占总数40%),其中L. santarosai单倍型呈现地域特异性分布。发现跨宿主共享单倍型,如Hap_1单倍型在偶蹄目、灵长目(人类)和啮齿目中同时存在,提示跨物种传播可能。
讨论
宿主驱动进化机制
研究表明钩端螺旋体的遗传多样性受到宿主免疫压力驱动的适应性进化影响。偶蹄目动物可能通过其特殊的肾脏微环境促进细菌遗传重组,这与Artiodactyla群体中观测到的高突变率(η=42)相符。而蝙蝠作为飞行哺乳动物,其免疫系统特性可能为病原体提供独特的进化场景。
流行病学意义
发现人类感染的L. interrogans单倍型与家畜共享,证实人兽共传播链的存在。建议在监测中加强对偶蹄目动物携带菌株的基因分型,因其可能是新变异株的重要来源。
研究局限与展望
当前美洲中部和北部的数据覆盖不足,需扩大采样范围。未来应结合全基因组测序技术,深入解析宿主跳跃相关的遗传标记。
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