组织滴虫与艾美耳球虫和大肠杆菌共感染对火鸡雏鸡肠道菌群、炎症反应及骨骼健康的破坏性影响

《Poultry Science》：Disrupted gut microbiota, suppressed inflammation, and impaired bone health in turkey poults challenged with Histomonas meleagridis and co-infected with Eimeria and E. coli

本研究针对火鸡组织滴虫病（Histomonas meleagridis, HM）缺乏有效治疗药物且常与艾美耳球虫（Eimeria, EM）和大肠杆菌（E. coli）共感染的问题，系统评估了单一及共感染对火鸡生长性能、肠道健康、骨骼代谢及肠道菌群的影响。结果表明，HM感染显著提高死亡率（77.2%）、降低体重和骨密度，并扰乱肠道菌群（如提高厚壁菌门/拟杆菌门比值）；共感染虽未显著加剧HM致死率，但进一步改变肠道组织形态并促进病原定植。该研究为理解禽类肠道病原互作机制及制定综合防控策略提供了重要依据。

　　

在禽类养殖业中，组织滴虫（Histomonas meleagridis, HM）引起的黑头病（Histomoniasis）是一种历史悠久且危害严重的寄生虫病，尤其对火鸡而言，其死亡率可高达100%。过去几十年，人们依靠硝基胂酸（Nitarsone）、甲硝唑（metronidazole）等化学药物有效控制了该病。然而，随着欧盟和美国药物法规的变更，这些治疗药物相继被禁用，导致组织滴虫病卷土重来，目前尚无 commercially available 的治疗方案。这使得养殖户面临巨大的经济损失和动物福利挑战。

组织滴虫的生命周期颇为复杂，其与盲肠寄生虫异刺线虫（Heterakis gallinarum）以及肠道细菌（尤其是大肠杆菌Escherichia coli, E. coli）之间存在密切的互作关系。体外实验证实，大肠杆菌能显著促进组织滴虫的生长，二者甚至可能存在互利共生。与此同时，禽类肠道中还常常存在另一种重要的原生动物寄生虫——艾美耳球虫（Eimeria spp., EM），它会引起球虫病（Coccidiosis），破坏肠道上皮屏障。在实际养殖环境中，组织滴虫、艾美耳球虫和大肠杆菌的共感染情况十分常见，但过去三十年间，关于这种共感染如何影响火鸡的肠道菌群、免疫反应乃至骨骼健康的研究却十分有限。此外，现代火鸡经过高强度遗传选育，生长速度快，但也更易出现骨骼异常。有研究表明，球虫感染引发的炎症反应会通过调控RANKL–RANK信号通路损害鸡的骨骼生长，那么，组织滴虫感染是否也会对火鸡的骨骼健康产生负面影响呢？这是一个尚未探索的科学问题。

为了回答这些关键问题，来自美国佐治亚大学（University of Georgia）家禽科学系的研究团队在《Poultry Science》上发表了一项深入研究。他们设计了一个精巧的实验，将360只一日龄雄性火鸡雏鸡随机分为6个处理组：阴性对照组（NC）、单独感染组织滴虫组（HM）、单独感染艾美耳球虫组（EM）、单独感染大肠杆菌组（E.coli）、组织滴虫与艾美耳球虫共感染组（HM+EM）以及组织滴虫与大肠杆菌共感染组（HM+E.coli）。研究人员在火鸡生长至第18天和第22天时分别进行病原攻毒，试验持续28天。他们系统评估了各组火鸡的生长性能、存活率、肠道通透性、肠道组织形态、盲肠和肝脏的病变评分、病原菌定植情况、身体成分（使用双能X线吸收测定法DEXA）、股骨微观结构（使用微型计算机断层扫描技术Micro-CT）、肠道紧密连接蛋白及细胞因子基因表达，并利用16S rRNA测序深入分析了盲肠微生物群落的结构变化。

为了全面评估共感染的影响，研究人员运用了多项关键技术。动物实验遵循了佐治亚大学动物护理和使用委员会（IACUC）的规范。生长性能通过定期测量体重和采食量进行计算。肠道通透性采用口服荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖（FITC-d）后检测血清浓度来评估。组织病理学分析包括对十二指肠、空肠、回肠和盲肠进行石蜡包埋、切片和H&E染色，并测量绒毛高度（Villus Height, VH）、隐窝深度（Crypt Depth, CD）等指标。病原定植通过平板计数法进行。身体成分和骨密度由双能X线吸收测定法（Dual-Energy X-ray Absorptiometry, DEXA）分析。股骨微观结构通过微型计算机断层扫描（Micro-computed Tomography, Micro-CT）进行三维重建和参数量化。基因表达水平采用实时荧光定量PCR（qPCR）技术检测。肠道菌群分析则通过Illumina平台测序16S rRNA基因的V3-V4区，并利用QIIME2软件进行生物信息学分析。统计分析使用JMP Pro 18软件完成。

生长性能与存活率

研究结果显示，组织滴虫（HM）感染对火鸡的生长性能和存活率产生了毁灭性影响。与未感染组（NC）相比，HM感染组火鸡的体重、体重增重和采食量均显著降低，而料重比（FCR）则大幅升高。更严重的是，HM感染导致累积死亡率高达77.2%，远高于非HM感染组的1.6%。感染HM的火鸡在攻毒后第22天左右开始出现大量死亡。值得注意的是，艾美耳球虫（EM）或大肠杆菌（E.coli）的单独感染对死亡率影响较小，并且与HM的共感染并未显著加剧HM引起的死亡。这表明，HM感染是导致火鸡高死亡率的主要因素，而共感染在此方面的叠加效应有限。

肠道健康与病理损伤

肠道屏障功能评估发现，所有攻毒组（HM, EM, E.coli及其共感染组）的肠道通透性均显著高于NC组，表明感染确实破坏了肠道屏障的完整性。在病理损伤方面，典型的盲肠和肝脏病变仅在HM感染组（包括单感染和共感染）中出现。HM感染导致盲肠壁增厚、出现干酪样核心，肝脏出现苍白色病灶甚至凹陷状损伤。然而，与HM单独感染相比，共感染EM或E.coli并未显著加重盲肠或肝脏的病变评分。在病原定植方面，一个有趣的发现是：HM与E.coli共感染（HM+E.coli）显著提高了E.coli在肝脏中的 colonization（定植）数量，这可能是由于HM破坏肠道屏障后，为E.coli提供了进入血液循环并侵袭肝脏的机会。

肠道组织形态学

肠道组织形态学分析揭示了不同感染的特异性影响。艾美耳球虫（EM）感染主要损伤十二指肠和空肠，表现为绒毛高度（VH）显著降低和隐窝深度（CD）增加。组织滴虫（HM）感染则显著增加了盲肠肌层的厚度。当HM与EM共感染（HM+EM）时，回肠的绒毛高度进一步降低，隐窝深度加深，显示出一定的相互作用。而HM与E.coli共感染（HM+E.coli）则导致盲肠肌层厚度达到最大值，表明E.coli可能加剧了HM引起的盲肠病理反应。

身体成分与骨骼健康

通过DEXA扫描发现，HM感染显著降低了火鸡的骨矿物质密度（BMD）、骨矿物质含量（BMC）、总体组织重、脂肪和瘦肉重量。这表明HM感染导致严重的营养吸收不良和机体消耗。Micro-CT对股骨微观结构的分析结果更令人震惊：HM感染显著降低了骨总体积（TV）、皮质骨和骨小梁的骨密度（BMD）以及闭合孔隙的数量（Po.N(cl)）。尤其值得注意的是，HM与E.coli共感染（HM+E.coli）对皮质骨密度和闭合孔隙数量的负面影响最为显著，表明这种共感染模式对骨骼微结构的破坏力更强。

免疫与屏障基因表达

在基因表达层面，艾美耳球虫（EM）感染（无论是单独感染还是与HM共感染）显著上调了盲肠扁桃体中抗炎细胞因子IL-4和IL-10，以及空肠中紧密连接蛋白CLDN1和TJP1的基因表达。这可能是宿主试图控制EM引起的炎症和修复肠道屏障的努力。相比之下，组织滴虫（HM）感染本身并未引起这些基因的显著变化，暗示HM可能通过不同的机制（例如免疫抑制或逃避）导致严重的组织损伤。

肠道菌群紊乱

对盲肠微生物群落的分析揭示了感染引起的深刻生态失调。HM感染单独作用时，就极大地降低了微生物群的α多样性（包括Shannon指数和Observed features），表明物种丰富度和均匀度急剧下降。在菌群组成上，HM感染导致厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度升高，拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度降低，从而使Firmicutes/Bacteroidetes（F/B）比值显著升高，这通常被视为肠道生态失调的标志。此外，HM感染还显著减少了有益菌科Ruminococcaceae的丰度。共感染（HM+EM, HM+E.coli）组的菌群结构则介于HM单独感染组和NC组之间，表明共感染病原在一定程度上改变了HM引起的菌群紊乱模式，但未能使其恢复正常。Beta多样性分析（如Weighted UniFrac）也证实，HM感染组和HM+E.coli共感染组的微生物群落结构与NC组存在显著分离。

综上所述，这项研究清晰地表明，组织滴虫（Histomonas meleagridis）感染是导致火鸡雏鸡高死亡率、生长抑制、严重肠道及肝脏病变、骨骼健康受损和肠道菌群紊乱的首要原因。尽管与艾美耳球虫或大肠杆菌的共感染在死亡率方面未表现出显著的协同效应，但它们确实在特定方面加剧了病情，例如改变肠道组织形态（如HM+EM加重回肠损伤）、促进细菌系统性传播（如HM+E.coli增加肝脏E.coli定植）以及进一步损害骨骼微结构。研究还揭示了HM和EM感染引发宿主免疫反应的差异：EM感染激活了IL-4、IL-10等抗炎因子和紧密连接蛋白的表达，而HM感染则缺乏这种明显的适应性免疫上调，这可能部分解释了为何HM感染更具毁灭性。该研究首次系统报道了组织滴虫感染对火鸡骨骼健康的负面影响，并深入揭示了共感染背景下肠道-微生物-骨骼轴的变化，为理解禽类复杂肠道疾病的发病机制和制定针对性的综合防控策略（如通过调控肠道菌群、营养干预等手段）提供了宝贵的理论依据和实践指导。