《Microbial Pathogenesis》：Metagenomic analysis of the gut microbiota in
Cryptosporidium-infected Tibetan sheep
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隐孢子虫感染与藏羊肠道菌群结构及功能关联性研究，采用嵌套PCR检测发现9%（38/420）样本阳性，4-7月龄羔羊感染率显著高于成羊。感染与宿主肠道菌群功能改变相关，大肠杆菌相对丰度升高，氨基酸及核苷酸合成通路基因丰度下降。机器学习模型基于菌群差异可有效区分感染个体与未感染者，证实隐孢子虫感染引发有限且特异的肠道菌群失调，但菌群整体结构不受显著影响。
Xiaoqi Lin|Jianling Yang|Haoyue Kong|Lixia Pu|Pingping Ma|Wenjie Mu|Hongpeng Sheng|Jiaxin He|Yang Zou|Yugui Wang|Xiaola Guo|Shaohua Zhang|Shuai Wang
中国甘肃省兰州市兰州大学兽医学院、中国农业科学院兰州兽医研究所兽医病原生物学国家重点实验室，邮编730000
摘要
隐孢子虫是一种重要的致病性寄生原生动物，可导致人类和动物出现胃肠道不适和腹泻，对公共卫生构成巨大威胁。反刍动物是隐孢子虫感染的主要来源。然而，这种肠道寄生虫与藏羊肠道微生物群之间的关系几乎尚未被研究清楚。在本研究中，我们使用针对SSU rRNA基因的嵌套PCR方法，在420份粪便样本中检测出9%（38份）含有隐孢子虫。4-7个月大的羔羊的阳性率显著高于成年羊。隐孢子虫感染与宿主肠道微生物群的有限结构和功能变化相关，表现为大肠杆菌的相对丰度增加，以及与氨基酸生物合成和核苷酸/核苷生物合成相关的功能途径减少。此外，数据表明年龄是影响肠道微生物群的主要因素，而隐孢子虫负荷与微生物变异无显著关联。机器学习模型分析显示，这些差异性微生物特征能够有效区分感染动物和未感染动物。这些发现表明隐孢子虫感染与羊肠道微生物群的特定且有限的变化有关。
引言
隐孢子虫病是一种由人畜共患寄生虫隐孢子虫引起的全球范围内的人类和动物腹泻疾病，免疫功能正常的宿主通常表现为自限性腹泻，但在免疫系统受损的个体中可能导致严重和慢性腹泻[[1], [2], [3]]。羊的传染性腹泻可能由多种因素引起，如细菌、病毒和寄生虫。其中，隐孢子虫被认为是导致羊腹泻的重要原因[4]。隐孢子虫病给农民带来了巨大的经济损失，而缺乏有效的预防和/或治疗策略仍然是当前面临的挑战[5]。
藏羊主要饲养在青藏高原等高海拔地区。它们对当地牧民具有重要的经济价值，通常采用补充喂养和半放牧相结合的饲养方式。目前关于中国藏羊中隐孢子虫、十二指肠贾第鞭毛虫和Enterocytozoon bieneusi分布的流行病学数据存在争议[[6], [7], [8], [9]]。作为肠道原生动物寄生虫，隐孢子虫可能与宿主的肠道微生物群发生复杂相互作用[10]。最新研究表明，微生物群衍生的代谢物可以影响隐孢子虫的发育[11,12]，而这种寄生虫的感染又会改变宿主微生物群的组成[13]。然而，隐孢子虫感染与宿主肠道微生物组之间的关联很少被直接研究。本研究对藏羊中的隐孢子虫感染亚型进行了分析，发现感染仅对肠道微生物群组成产生轻微影响。此外，宿主肠道微生物群的整体结构与寄生虫负荷无显著相关性。
队列描述
队列描述
多项研究表明，寄生虫感染会显著改变肠道微生物群的组成[[14], [15], [16]]。为了探讨隐孢子虫对藏羊肠道微生物群的干扰，我们建立了一个匹配的病例对照队列，包括：(i) 感染隐孢子虫的Gampa羊（N = 30只），以及(ii) 从同一养殖场系统系统中系统选择的未感染对照组（N = 30只），并在饮食组成和季节性放牧阶段进行了严格匹配。
讨论
隐孢子虫在全球范围内普遍存在，对人类和水产业造成了严重的健康和经济负担。青藏高原独特的地理和气候条件塑造了独特的藏羊品种。尽管有一些零星报告，但藏羊中隐孢子虫的流行病学情况仍不完全清楚，尚未进行系统的流行病学调查。本研究基于SSU基因的分子特征进行分析
结论
本研究利用宏基因组学方法确定了感染隐孢子虫的藏羊肠道微生物群的组成和功能潜力。我们的研究结果表明，隐孢子虫感染与肠道菌群紊乱有关，表现为大肠杆菌的增加以及与氨基酸和核苷酸生物合成相关的基因丰度下降。基于特定肠道微生物特征的随机森林模型能够有效区分感染动物和未感染动物
样本收集
从西藏甘帕县的藏羊（北纬27°56′32″—28°45″，东经88°08′20″—88°56′47″）收集了420份粪便样本，并通过嵌套PCR方法检测隐孢子虫的存在，阳性样本被保存以供进一步分析。为了筛选出同时感染其他常见寄生虫（包括毛滴虫 [33]、Enterocytozoon bieneusi [34]、环孢子虫 [35]、贾第鞭毛虫 [36,37]和线虫[38]）的隐孢子虫阳性样本
伦理批准
所有动物实验均获得了中国农业科学院兰州兽医研究所动物伦理委员会的批准。所有实验均符合中华人民共和国的动物伦理程序和指南要求。
资助
本工作得到了甘肃省自然科学基金（23JRRA1514）的支持。
CRediT作者贡献声明
Xiaoqi Lin：概念提出、研究、撰写——初稿。
Jianling Yang：软件支持。
Haoyue Kong：软件支持。
Lixia Pu：软件支持。
Pingping Ma：研究工作。
Wenjie Mu：软件支持。
Hongpeng Sheng：研究工作。
Jiaxin He：研究工作。
Yang Zou：研究工作。
Yugui Wang：研究工作。
Xiaola Guo：研究工作。
Shaohua Zhang：研究工作。
Shuai Wang：概念提出、监督、撰写——审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢所有参与这项工作的人员。
