季节性颗粒物暴露与奶牛犊上呼吸道微生物群结构的改变有关

《BMC Veterinary Research》：Seasonal particulate matter exposure is associated with upper respiratory microbiota restructuring in dairy heifers

　　

摘要

背景

颗粒物（PM），尤其是PM2.5和PM10，是影响人类和动物呼吸系统健康的主要环境问题。泰国北部，尤其是清迈市，由于生物质燃烧导致季节性空气污染频发，使户外饲养的牲畜暴露在较高的颗粒物环境中。牛的上呼吸道（URT）中栖息着共生微生物和机会性微生物，这种微生物群的失衡可能会影响牛患呼吸道疾病（BRD）的易感性。然而，自然颗粒物暴露对牛上呼吸道微生物群的影响仍知之甚少。

结果

研究人员分析了25头临床健康的奶牛犊在低颗粒物和高颗粒物时期的鼻咽拭子样本。在高颗粒物时期，PM2.5的峰值浓度超过了世界卫生组织（WHO）24小时指导标准的30倍。在高颗粒物时期，α多样性（包括观察到的特征、香农多样性及辛普森指数）显著高于低颗粒物时期。β多样性分析显示Bray–Curtis差异度和Jaccard距离存在显著差异，表明基于相对丰度的群落结构和基于存在-缺失的群落组成都发生了变化。高颗粒物时期的特征是分类群谱发生了改变，其中变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、γ-变形菌门（Gammaproteobacteria）和杆菌门（Bacilli）的比例增加，而放线菌门（Actinobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）和Actinobacteria的比例减少。在选定的优势菌属中，Moraxella和Fusobacterium在高颗粒物时期的数量显著减少。与BRD相关的菌属，包括Mycoplasma、Pasteurella、Mannheimia和Histophilus，在高颗粒物时期的平均相对丰度较高；然而，这些差异在统计上并不显著。

结论

清迈市季节性的高颗粒物暴露与临床健康的奶牛犊鼻咽微生物群的可测量变化有关，包括α多样性增加、β多样性改变、分类群谱变化以及某些优势菌属的数量减少。这些发现表明，环境空气污染可能导致奶牛犊的呼吸道微生物群重组。需要进一步的纵向研究，结合微生物群组成、宿主免疫反应、农场层面的环境监测和临床呼吸系统结果，以明确颗粒物相关的微生物群变化是否会导致BRD的易感性。

背景

颗粒物（PM），尤其是PM2.5和PM10，是影响人类和动物呼吸系统健康的主要环境问题。泰国北部，尤其是清迈市，由于生物质燃烧导致季节性空气污染频发，使户外饲养的牲畜暴露在较高的颗粒物环境中。牛的上呼吸道（URT）中栖息着共生微生物和机会性微生物，这种微生物群的失衡可能会影响牛患呼吸道疾病（BRD）的易感性。然而，自然颗粒物暴露对牛上呼吸道微生物群的影响仍知之甚少。

结果

研究人员分析了25头临床健康的奶牛犊在低颗粒物和高颗粒物时期的鼻咽拭子样本。在高颗粒物时期，PM2.5的峰值浓度超过了世界卫生组织（WHO）24小时指导标准的30倍。α多样性（包括观察到的特征、香农多样性及辛普森指数）在高颗粒物时期显著高于低颗粒物时期。β多样性分析显示Bray–Curtis差异度和Jaccard距离存在显著差异，表明基于相对丰度的群落结构和基于存在-缺失的群落组成都发生了变化。高颗粒物时期的特征是分类群谱发生了改变，其中变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、γ-变形菌门（Gammaproteobacteria）和杆菌门（Bacilli）的比例增加，而放线菌门（Actinobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）和Actinobacteria的比例减少。在选定的优势菌属中，Moraxella和Fusobacterium在高颗粒物时期的数量显著减少。与BRD相关的菌属，包括Mycoplasma、Pasteurella、Mannheimia和Histophilus，在高颗粒物时期的平均相对丰度较高；然而，这些差异在统计上并不显著。

结论

清迈市季节性的高颗粒物暴露与临床健康的奶牛犊鼻咽微生物群的可测量变化有关，包括α多样性增加、β多样性改变、分类群谱变化以及某些优势菌属的数量减少。这些发现表明，环境空气污染可能导致奶牛犊的呼吸道微生物群重组。需要进一步的纵向研究，结合微生物群组成、宿主免疫反应、农场层面的环境监测和临床呼吸系统结果，以明确颗粒物相关的微生物群变化是否会导致BRD的易感性。