《Research in Veterinary Science》：From nose to systemic disease: Nasal bacteria community alterations in nursery piglets infected with Streptococcus suis serotype 9
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Cassiane Elisabete Lopes|Julianna Cardoso Cruz|Amália Ferronato|Jeniffer Bomfim Carvalho|Mariana Bandeira Casagrande|Vinicius Klain|Manoela
Cassiane Elisabete Lopes|Julianna Cardoso Cruz|Amália Ferronato|Jeniffer Bomfim Carvalho|Mariana Bandeira Casagrande|Vinicius Klain|Manoela Marchezan Piva|Aline de Marco Viott|Jean Carlo Olivo Menegatt|Jeverson Frazzon|Ana Paula Muterle Varela|Liana Thayse Ribeiro|Laura Junqueira de Camargo|Cláudio Wageck Canal|David Driemeier|Fabiana Quoos Mayer
南里奥格兰德州联邦大学（UFRGS）兽医病理学系，巴西南里奥格兰德州阿雷格里港
摘要
猪链球菌（S. suis）主要在仔猪的保育阶段引起全身性疾病。近年来，由9型菌株引起的疫情增加已成为一个挑战。由于鼻腔是抵御呼吸道病原体的第一道防线，本研究旨在表征系统性感染S. suis的仔猪的鼻腔微生物群。从三个农场的两组（健康组和患病组）中采集了鼻腔拭子。提取DNA后，扩增了16S rRNA的V4区域并进行了宏条形码测序。通过一系列生物信息学分析，研究了两组鼻腔细菌群的多样性和组成以及相关的代谢途径。组织病理学和细菌学检查证实，所有患病动物均感染了9型S. suis。与健康组相比，患病组的α多样性显著降低，β多样性有所不同。患病组的鼻腔微生物群以链球菌科和链球菌属为主。相反，健康组的肠道相关细菌（拟杆菌门、拉氏螺旋菌科、普雷沃氏菌科和瘤胃球菌科）较为丰富）。患病组中有四种代谢途径（磷酸甘露糖变位酶、苯乙酰辅酶A 1,2-环氧酶、铁螯合酶和膜丙氨酰氨基肽酶）富集，这些途径可能与S. suis感染有关。总之，本研究发现了与9型S. suis全身感染相关的鼻腔菌群失调特征，以及健康猪肠道相关菌群的意外富集。
引言
猪链球菌（S. suis）是猪的上呼吸道共生细菌，主要存在于鼻腔和扁桃体中（Pirolo等人，2023年）。致病性的S. suis菌株是导致仔猪全身性疾病的主要原因，尤其是在保育阶段。根据荚膜多糖抗原，已描述了29种S. suis血清型（Goyette-Desjardins等人，2014年）。与其他国家类似，长期以来，2型菌株在巴西的保育场中最为常见（Matajira等人，2019年）。然而，近年来这种情况发生了变化，南部地区（圣卡塔琳娜州和巴拉那州）由9型菌株引起的疫情有所增加（Hammerschmitt等人，2022年；Menegatt等人，2023年）。
目前关于巴西S. suis疫情的流行病学信息很少。然而，在圣卡塔琳娜州，链球菌病是仔猪保育阶段死亡的主要原因，其中9型血清型最为常见（Menegatt等人，2023年）。受影响的仔猪年龄在21至70天之间，疫情死亡率在8%至19.5%之间（Hammerschmitt等人，2022年；Menegatt等人，2023年）。主要临床症状包括急性神经和运动障碍以及死亡（Hammerschmitt等人，2022年），而脑膜炎、关节炎和败血症是主要的病理发现（Hammerschmitt等人，2022年；Menegatt等人，2023年）。
S. suis的致病性尚未完全明确，其感染的发展需要宿主免疫力、菌株毒力和抗原性等多种因素的共同作用（Neila-Ibá?ez等人，2021年；Neila-Ibá?ez等人，2023年）。目前尚不清楚为什么有些仔猪会发病而另一些则无症状。宿主微生物群的组成与人类和动物多种疾病的风险有关（Hou等人，2022年；Barathan等人，2024年）。一些关于微生物群的研究，尤其是与扁桃体相关的研究表明，在保育期间患S. suis相关疾病的仔猪，在断奶前阶段的细菌α多样性降低（Fredriksen等人，2024年；Niazy等人，2022年）。
关于与猪呼吸道疾病相关的鼻腔微生物组成，相关研究较少。鼻腔是抵御呼吸道病原体的第一道防线（Kumpitsch等人，2019年），其微生物群组成受母猪接触和年龄的影响（Obregon-Gutierrez等人，2021年；Slifierz等人，2015年）。在3至7周大的仔猪中，假单胞菌门、杆菌门和拟杆菌门是鼻腔中最丰富的菌门（Pirolo等人，2021年；Pirolo等人，2023年；Li等人，2023年）。此外，由于微生物群可能受多种因素影响，包括饲养条件和品种，因此在其他地区进行的研究也有助于了解微生物群与S. suis感染的关联。基于此，我们假设在S. suis全身性疾病发展过程中，仔猪的鼻腔微生物群会有所不同。因此，本研究旨在表征系统性感染9型S. suis的保育仔猪的鼻腔微生物群。
章节摘录
研究设计和动物采样
样本采集获得了UFRGS动物使用伦理委员会的批准（编号46,939）。采样的仔猪来自巴西巴拉那州西部的三个不同保育场，这些农场在过去两年（2022至2024年）频繁发生9型S. suis疫情，并且在本研究采样期间仍处于疫情中。农场1属于一个独立的系统（仔猪在同一农场系统中出生和饲养）
猪链球菌的诊断
组织病理学和细菌分析的结果以及每个样本的农场分布见补充表1。组织病理学评估显示，所有患病组的猪都存在与S. suis感染相符的病变。急性病变最为常见（13/20；65%），其次是亚急性病变（5/20；25%）和慢性病变（2/20；10%）。最常见的病变包括脑膜炎、脑膜脑炎和脑膜脑脊髓炎
讨论
近年来，9型S. suis已成为巴西仔猪保育阶段死亡的主要原因（Menegatt等人，2023年）。由于9型S. suis菌株的致病性和抗原性特征尚不明确，感染控制一直面临挑战。此外，与S. suis感染相关的呼吸道微生物群也研究较少。在本研究中，我们表征了健康组和患病组（感染9型S. suis的仔猪的鼻腔细菌群。
资金来源
本研究得到了国家科学技术发展委员会（CNPq）的支持[资助编号141131/2023–3]。FQM是CNPq的研究员[资助编号305705/2025–3]。
CRediT作者贡献声明
Cassiane Elisabete Lopes：撰写——初稿、方法学、数据管理、概念构建。Julianna Cardoso Cruz：撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Amália Ferronato：撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Jeniffer Bomfim Carvalho：撰写——审稿与编辑、数据分析。Mariana Bandeira Casagrande：撰写——审稿与编辑、数据分析。Vinicius Klain：撰写——审稿与编辑、数据可视化、数据分析。
Bonillo-Lopez等人，2023年
Fusco等人，2023年
McMurdie和Holmes，2013年
Ramakrishna等人，2019年
Rigauts等人，2022年
Rizzatti等人，2017年
West等人，2024年
致谢
我们感谢所有参与本研究的保育场团队对这项研究的支持。
