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为探究马驹致病性与非致病性腹泻时胃肠道微生物种群差异,研究人员收集 19 匹 3 - 143 天驹的粪便样本检测病原体,并测序分析。结果显示非致病性样本 α 多样性更高,8 个科和 11 个属丰度有差异。该研究为马驹腹泻研究提供新视角123。
在马驹的世界里,腹泻是一个常见却又十分棘手的问题。大约 50% 的马驹从出生到断奶期间都会受到腹泻的困扰,这不仅影响马驹的健康成长,严重时还会威胁它们的生命。而且,马驹腹泻的病因复杂,可分为致病性和非致病性两类,不同病因下,马驹胃肠道内的微生物种群组成可能存在差异。但此前,对于这些差异究竟是什么,科学家们还没有完全弄清楚。为了解开这个谜团,美国加利福尼亚大学戴维斯分校(University of California Davis)的研究人员展开了一项重要研究。
研究人员假设患有致病性腹泻和非致病性腹泻的马驹,其粪便中的微生物种群会有所不同。为了验证这一假设,他们从 3 个农场收集了 19 匹 3 - 143 天大的夸特马和纯种马驹的粪便样本(这些粪便样本均表现为松散、水样的腹泻状态)。研究成果发表在《BMC Research Notes》上,这一研究对于深入了解马驹腹泻机制、保障马驹健康具有重要意义。
在研究方法上,研究人员主要运用了以下几种关键技术:首先是粪便样本收集与诊断定量聚合酶链反应(qPCR)技术,他们用植绒拭子采集粪便样本,存储在 - 80℃,然后通过 qPCR 检测常见的马驹腹泻病原体,以此将样本分为致病性和非致病性两类;其次是微生物 DNA 分离和 DNA 测序技术,从粪便样本中提取 DNA,并对细菌 16S rRNA 基因的 V4 区域进行 PCR 扩增,之后进行二代测序;最后是测序分析和统计分析,运用多种生物信息学软件和统计方法,对测序数据进行处理和分析,评估微生物多样性和差异456。
下面来看具体的研究结果:
- 样本分类及 α 多样性分析:通过 qPCR 诊断,10 份粪便样本病原体检测为阴性,9 份样本检测出产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)和 / 或艰难梭菌(Clostridioides difficile)毒素。利用 Chao 1、Shannon、Simpson 和 Fisher 这 4 种 α 多样性指数评估发现,非致病性样本的微生物多样性显著高于致病性样本3。
- 微生物群落组成分析:研究人员对 18 个门、83 个科和 184 个属的相对丰度进行了检测。虽然在门水平上,两组样本没有显著差异,但在科和属的水平上发现了明显不同。有 8 个科在致病性和非致病性腹泻样本中的丰度存在显著差异,其中 Barnesiellaceae、Christensenellaceae 等 5 个科在非致病性样本中丰度更高,而 Clostridiaceae、Enterobacteriaceae 等 3 个科在致病性样本中丰度更高。在属水平上,有 11 个属存在差异,Barnesiella、Blautia 等 9 个属在非致病性腹泻粪便样本中丰度更高,Clostridium sensu stricto 1 和 Terrisporobacter 在致病性样本中丰度更高78。
研究结论和讨论部分指出,该研究结果支持了最初的假设,即致病性腹泻和非致病性腹泻的马驹粪便微生物种群存在差异。非致病性腹泻的粪便样本 α 多样性更高,而致病性诊断往往与微生物多样性降低相关的生态失调有关。在微生物种群差异方面,不同的微生物科属可能发挥着不同作用。例如,Barnesiella 具有限制病原体生长的功能,这可能解释了它在非致病性腹泻马驹中丰度较高的现象;而 Enterobacteriaceae 与马的结肠炎及生态失调有关,这或许能说明其在致病性样本中丰度较高的原因。
总的来说,这项研究揭示了马驹致病性和非致病性腹泻粪便微生物群的差异,为进一步理解马驹腹泻与肠道微生物群的关系提供了重要依据,有助于未来开发更有效的诊断和治疗方法,保障马驹的健康成长。