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这项跨越多年、覆盖美国西部五大国家公园及休闲区的合作研究，首次系统揭示了致病性福氏耐格里虫（N. fowleri）在温热水体中的广泛存在。研究通过对185份样本的分子检测（qPCR及测序），发现N. fowleri检出率达34%，浓度范围为4.9至115.7细胞/升。该病原体与澳洲耐格里虫（N. australiensis）等非致病物种共存，揭示了天然热泉系统中复杂的生态位关系。研究结果强调了加强监测、提升公众风险意识以及在水温升高背景下进行风险管理的紧迫性。
引言
福氏耐格里虫（Naegleria fowleri）是一种嗜热性自由生活阿米巴，也是原发性阿米巴脑膜脑炎（PAM）的病原体，这是一种致命率高达98%的罕见但严重的中枢神经系统感染。感染通常与温暖淡水环境中的游泳、潜水等活动有关，尤其是在水温超过22°C时风险增加。随着全球气候变暖，PAM病例的分布呈现出向北扩展的趋势。本研究旨在通过一项跨越多年的协作调查，评估美国西部五个国家公园及休闲区内共40个受热影响的休闲水体中N. fowleri的分布、浓度及相关环境条件，以填补该病原体在广阔自然环境中监测数据的空白。
方法
研究覆盖了黄石国家公园、大提顿国家公园、奥林匹克国家公园、纽伯里国家火山纪念碑和米德湖国家休闲区。在2016至2024年间（因COVID-19大流行，2020-2021年未采样），研究团队总共采集了185个水样。采样点包括温泉池、温泉与淡水混合的流出区以及已知用于休闲浸泡的区域。现场测量了水温和pH值。水样通过无菌技术收集，并经过过滤将微生物富集在滤膜上。DNA提取使用了商业试剂盒（如Qiagen DNeasy PowerWater Kit）。
检测与定量主要采用两种定量聚合酶链反应（qPCR）方法：一种基于Mull等人的方法（用于美国地质调查局样本，提供检测但不进行定量），另一种基于Puzon等人的方法（用于蒙大拿州立大学和澳大利亚联邦科学与工业研究组织样本，可进行定量和溶解曲线分析以区分物种）。对部分阳性样本进行了桑格测序以确认物种身份。所有检测到的N. fowleri序列还与已知的基因型（1型、2/3型和5型）进行了比对。统计分析采用Firth's偏倚减少逻辑回归，以评估N. fowleri的存在与否与环境因子（温度、pH）、年份、月份、公园位置及其他阿米巴物种检测之间的关系。
结果
1. FLA检出与环境条件
在所有185个样本中，N. fowleri是检出率第二高的自由生活阿米巴物种，在34%（63/185）的样本中检测到。检出率最高的是澳洲耐格里虫（N. australiensis），达到40%（74/185）。其他阿米巴物种的检出率均低于5%。N. fowleri的检出水温范围为17.4°C至54.9°C，平均水温40.3°C；pH范围为5.5至8.4，平均pH 6.9。在黄石国家公园，N. fowleri在火洞河、沸腾河和刘易斯湖温泉的流出溪流等混合良好的河流中被检测到。在大提顿地区，Huckleberry和Polecat温泉等多个点几乎在所有时间点都检测到了N. fowleri。在米德湖休闲区，Blue Point、Boy Scout、Nevada和Rogers温泉均检出阳性。
2. N. fowleri浓度
基于Puzon等人方法的定量分析显示，在2023和2024年的样本中，N. fowleri浓度在4.9至115.7细胞/升之间变化。例如，大提顿地区Polecat温泉在2023年的浓度高达115.7细胞/升，2024年也达到78.7细胞/升。黄石国家公园沸腾河的浓度约为6.2细胞/升。
3. 阿米巴物种共现
在采用Puzon方法的样本中，多次观察到N. fowleri与其他阿米巴物种的共现，尤其是与N. australiensis。在20个N. fowleri阳性样本中，有17个同时检测到N. australiensis。在这些共现样本中，N. australiensis的浓度（590至8557细胞/升）比N. fowleri（4.9至115.7细胞/升）高出102至103倍。
4. N. fowleri基因分型
本研究检测到了北美已知的所有三种N. fowleri基因型（1型、2型和3型）。地理分布上呈现出一定的分化：在大提顿地区，主要检出2/3型；在黄石国家公园，刘易斯湖温泉检出1型，而火洞河和沸腾河检出2/3型。有趣的是，在米德湖的Nevada温泉，在同一温泉的不同采样点分别检出了1型和2/3型。
5. 统计分析
统计分析显示，N. fowleri的检出在不同年份之间存在显著差异，但与采样月份、水温或pH值无显著统计学关联。此外，对于采用Puzon方法的样本，大提顿国家公园的样本与黄石、奥林匹克、纽伯里相比，显示出N. fowleri检出的可能性显著更高。
讨论
本研究首次在美国西部如此广阔的地理范围内，对休闲温热水体中的自由生活阿米巴进行了系统性调查。结果证实N. fowleri在黄石、大提顿和米德湖区域分布广泛，包括一些之前未经测试且人流量大的温泉休闲点。检测到的N. fowleri浓度（高达115.7细胞/升）高于已知曾导致PAM感染的浓度（如文献报道的22细胞/升），也远高于澳大利亚饮用水指南建议的2细胞/升限值，凸显了在这些地点进行公众风险告知和管理的潜在必要性。
研究发现N. fowleri能够在17.4°C至54.9°C的宽泛水温范围以及pH 5.0至8.4的环境中存活，显示了其在自然水体中的强适应力。频繁与N. australiensis的共现，以及在天然系统中两者浓度差异巨大但与人工系统不同的关系，暗示了天然热泉生态系统中可能存在复杂的种间动力学，值得进一步研究。
基因分型结果提示了N. fowleri不同基因型可能存在地理分布规律，并为追踪其传播提供了线索。尽管PAM病例罕见，但全球范围内报告的病例（包括美国病例向北部和西部扩展的趋势）以及气候变化导致水温上升的预测，都强调了加强病原体监测的重要性。本研究证明，基于DNA的分子监测方法能够有效支持跨越广阔时空尺度的长期监测，为未来构建预测N. fowleri发生与分布的风险模型奠定了基础。
结论
这项研究为美国西部休闲温热水体中自由生活阿米巴的分布提供了首个大规模基线数据。结果表明，致病性N. fowleri在多个国家公园的温热水体中广泛存在，且浓度已达到可能构成公共卫生风险的水平。该病原体表现出对广泛环境条件（温度、pH）的耐受性。研究还揭示了N. fowleri与N. australiensis在自然系统中频繁共存的生态现象。这些发现强调了在美国西部受热影响的休闲水体中，实施强化监测、提升公众意识以及制定风险管理策略的重要性。本研究建立的长期监测框架和获得的数据，将有助于未来更深入地理解影响N. fowleri定植和传播的环境驱动因素。
