比较奇坦万国家公园中圈养大象与人类的呼吸道微生物组：对保护医学的启示

《Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases》：Comparing the respiratory tract microbiome in captive elephants and humans in Chitwan National Park: implications for conservation medicine

亚洲象与象夫呼吸道微生物组分析显示两者菌群组成高度相似，以Bacillota和Pseudomonadota为主，且Bacillaceae家族丰度显著高于对照组，而对照组微生物多样性更高。通过16S rRNA测序和PICRUSt2功能预测发现，三组均携带ESKAPE-E相关菌属，其中Acinetobacter、Pseudomonas和Enterococcus在象夫和大象中检出率较高。研究揭示了人象近距离接触对呼吸道菌群的影响，为防控人畜共患病提供依据。

　　本研究聚焦于亚洲象及其饲养员（即mahouts）与当地村民的呼吸道微生物群落的比较分析，以期揭示人与动物之间微生物交流的模式及其对健康的影响。研究地点位于尼泊尔的奇塔万国家公园（Chitwan National Park, CNP），这是一个典型的野生动物保护区，同时也因象群驯养和旅游活动而与人类有密切接触。象群与mahouts之间频繁的互动，例如日常的喂养、清洁、骑行以及旅游相关活动，构成了一个重要的生态和生物医学界面。通过16S rRNA宏条形码技术，研究者对这些群体的呼吸道微生物进行了分类和功能预测，同时评估了潜在病原菌的分布情况。

研究结果表明，亚洲象和mahouts的呼吸道微生物群落具有高度相似性，这可能源于它们在生理结构、生活环境和日常活动中所共有的某些特征。然而，与之形成鲜明对比的是，当地村民作为对照组，其呼吸道微生物群落的多样性显著高于象群和mahouts。这一发现暗示了人类与象群之间可能存在不同的生态暴露，例如更广泛的环境接触、不同的饮食习惯以及更多的微生物来源，从而导致微生物群落的差异。在分类层面，Bacillota和Pseudomonadota是所有宿主类别中最丰富的两个门，而Bacillaceae则在象群和mahouts中占据主导地位，但在村民对照组中出现频率较低。这可能与象群和mahouts的生存环境密切相关，例如他们经常接触土壤、植被和空气中的微生物，而村民的微生物群落则可能受到更多城市或农业环境的影响。

从功能预测的角度来看，研究发现不同宿主群体的呼吸道微生物群落具有不同的代谢功能。例如，亚洲象表现出较高的碳水化合物代谢能力，这可能与其高纤维和水果摄入的饮食结构有关。而村民对照组则显示出更高的脂质代谢能力，这或许反映了其饮食中蛋白质和脂肪的更高比例。此外，mahouts的呼吸道微生物群落中，异生物质降解和萜烯类化合物代谢等功能较为突出，这可能与其日常活动中接触的自然产物有关，如食用未经加工的植物性食物或使用森林资源制作的草药。值得注意的是，某些与人类健康密切相关的微生物，如Fusobacterium、Haemophilus、Prevotella、Streptococcus和Veillonella等，仅在村民对照组中被检测到，而在象群和mahouts中则完全缺失。这提示我们，这些微生物可能更多地与人类特定的生态环境或饮食习惯相关，而并非象群和mahouts所特有的组成部分。

本研究还特别关注了与人类耐药性病原体相关的ESKAPE-E细菌。这些细菌包括Enterococcus faecium、Staphylococcus aureus、Klebsiella pneumoniae、Acinetobacter baumanni、Pseudomonas aeruginosa和Enterobacter属。研究发现，所有六个ESKAPE-E属细菌均在象群和mahouts中被检测到，而只有Klebsiella出现在村民对照组中。这表明，尽管这些细菌在一定程度上可能来自环境，但它们在象群和mahouts中的存在可能反映了其在特定生态条件下的适应性。例如，Acinetobacter、Enterococcus和Pseudomonas在象群和mahouts中的出现频率明显高于村民对照组，这种趋势可能与这些群体的生活方式、饮食结构以及与环境的接触程度有关。然而，由于16S rRNA宏条形码技术本身存在分类分辨率的限制，研究者无法精确到物种层面，因此需要进一步的研究，例如采用宏基因组测序方法，来更准确地识别这些细菌的种类及其潜在的致病性。

此外，研究还指出，Bacillaceae这一菌科在象群和mahouts的呼吸道微生物群落中占据主导地位，而在村民对照组中出现频率较低。这一菌科主要由土壤和环境中常见的芽孢形成菌组成，例如Bacillus subtilis和Bacillus cereus，这些细菌在免疫功能低下的人群中可能引发严重的感染。尽管Bacillaceae在象群和mahouts中具有较高的丰度，但其成员大多为非致病性或共生菌，只有在特定条件下才可能成为机会性病原体。因此，Bacillaceae的普遍存在可能更多地反映了象群和mahouts与环境的密切接触，而非直接的疾病传播。这种环境驱动的微生物群落特征，为理解人与动物之间微生物交流的生态学基础提供了重要线索。

在探讨呼吸道微生物群落的功能多样性时，研究发现象群和mahouts的代谢功能在某些方面与村民对照组存在显著差异。例如，象群表现出更高的碳水化合物代谢能力，这可能与其高纤维和水果的饮食结构有关；而村民对照组则显示出更高的脂质代谢能力，这可能与他们更丰富的蛋白质和脂肪摄入相关。同时，mahouts的呼吸道微生物群落中，异生物质降解和萜烯类化合物代谢等功能较为突出，这可能与其日常活动中接触的自然产物有关，如食用未经加工的植物性食物或使用森林资源制作的草药。这些发现不仅揭示了不同宿主群体之间微生物群落的差异，还为理解微生物群落如何通过代谢功能影响宿主健康提供了新的视角。

研究还强调了呼吸道微生物群落在维护宿主健康方面的重要性。例如，人类呼吸道微生物群落中的某些菌属，如Fusobacterium、Haemophilus、Prevotella、Streptococcus和Veillonella，被认为与健康的呼吸道微生物群落密切相关。然而，这些菌属在象群和mahouts中并未被检测到，这可能与它们的生理结构、免疫系统以及生活环境的差异有关。此外，某些与人类呼吸道疾病相关的菌属，如Pseudomonas和Acinetobacter，在象群和mahouts中被发现，而在村民对照组中则未见明显富集。这一现象可能提示这些菌属在特定条件下可能对亚洲象和其饲养员的健康产生潜在影响，尤其是在免疫功能较弱的个体中。

本研究的局限性也值得重视。首先，由于样本采集时间的限制，对照组的样本在时间上略晚于象群和mahouts，这可能对结果的比较分析带来一定影响。其次，研究者未能获取有关抗生素使用、基础健康状况和免疫抑制状态等关键信息，这可能影响对微生物群落变化的全面解读。此外，16S rRNA宏条形码技术本身在物种水平上的分类能力有限，而功能预测则依赖于现有数据库的匹配度，因此结果可能存在一定的偏差。为了克服这些局限性，研究者建议未来采用更精确的分子工具，如宏基因组测序，以获得更全面的微生物群落信息，包括真菌、原生动物和病毒等其他微生物成分。

总的来说，本研究为理解亚洲象及其饲养员与人类之间的呼吸道微生物交流提供了重要的基础数据。它不仅揭示了不同宿主群体之间微生物群落的相似性和差异性，还强调了微生物群落与宿主健康之间的潜在联系。研究结果表明，人与动物之间的密切接触可能促进微生物的传播，同时也可能影响微生物群落的组成和功能。因此，未来的研究应进一步探讨这种微生物交流的动态过程，以及其对宿主健康的具体影响。此外，研究还建议通过推广益生菌和益生元等干预措施，来维护亚洲象及其饲养员的呼吸道微生物群落健康，从而减少潜在的健康风险。同时，该研究也为其他涉及人与动物密切接触的研究系统提供了参考，鼓励采用类似的呼吸道微生物群落比较方法，以更全面地了解微生物动态和病原体传播的模式。