健康奶犊空肠弯曲杆菌种群动态：野生鸟类接触影响评估及牧场管理启示

《Journal of Applied Microbiology》：Population dynamics of Campylobacter jejuni in healthy dairy calves reared with and without exposure to wild birds

本研究针对空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)在奶牛养殖场的传播机制，通过全基因组测序技术对48头健康奶犊进行为期10周的纵向监测，比较了有/无野生鸟类接触条件下C. jejuni的种群动态。研究发现ST-508和ST-50在4周龄前犊牛中占优势，而ST-520或ST-422在8-10周龄犊牛中更常见，且鸟类接触未显著影响基因型分布（Mantel检验p>0.3）。结果表明，犊牛出生时段（产犊季早期vs高峰期）而非鸟类暴露是影响C. jejuni种群演替的关键因素，为通过优化产犊管理降低人兽共患风险提供了新视角。

　　

在全球范围内，空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）是引起细菌性食源性疾病的主要病原体之一。人类感染后通常表现为自限性腹泻，但严重时可能引发反应性关节炎或吉兰-巴雷综合征等并发症。近年来，因弯曲杆菌病住院的比例在多个国家显著上升，达到报告病例的10%至18%。值得注意的是，弯曲杆菌病的发病率与城市化程度呈负相关，农村地区的感染风险是城市的三倍，其中10岁以下儿童尤其容易通过反刍动物源感染。

牛被认为是人类弯曲杆菌病的重要来源，估计在发达国家中14%至28%的人类病例与牛相关。感染途径包括饮用未经巴氏消毒的奶制品、接触受污染的水源或动物粪便。从"一体健康"（One Health）角度出发，降低牛群中弯曲杆菌的携带率对公共卫生具有直接益处。

野生鸟类作为弯曲杆菌的潜在传播媒介备受关注。多项研究表明，农场周围的野生鸟类携带的弯曲杆菌菌株与家畜中的菌株难以区分，且鸟类携带的菌株多样性更高。然而，鸟类向牛群的传播路径和概率尚未明确。此外，牛群中弯曲杆菌的排泄模式存在显著个体差异，年轻动物的带菌率和粪便中细菌浓度通常高于成年动物，但这种差异是由于单一菌株的持续感染还是多次重复感染所致，仍不清楚。

为了解决这些科学问题，新西兰农业研究协会（AgResearch）与梅西大学的研究团队开展了一项创新性研究，成果发表在《Journal of Applied Microbiology》。该研究通过纵向监测健康奶犊中空肠弯曲杆菌的种群动态，特别评估了野生鸟类暴露对细菌传播的影响。

研究方法上，团队在梅西大学的研究牧场设计了三种犊牛饲养栏：两个完全用果园防鸟网覆盖（Pen 1和Pen 3），一个允许野生鸟类进入（Pen 2）。共48头荷斯坦×娟姗杂交母犊被分配到三个栏中，从出生到10周龄共采集八次粪便样本。通过培养法和qPCR检测空肠弯曲杆菌，对获得的250株分离株进行全基因组测序，采用7基因多位点序列分型（MLST）和核心基因组MLST（cgMLST）分析种群结构。统计方法包括α多样性分析（iNEXT包）和群体相似性检验（Mantel检验）。

研究结果揭示了空肠弯曲杆菌在犊牛肠道内的动态变化规律。基因分型鉴定出五个克隆复合体（CC-21、CC-508、CC-61、CC-45和CC-42）和七个序列型（ST），其中CC-21占主导地位（66%）。值得注意的是，不同周龄犊牛的优势菌株存在明显更替：4周龄以下犊牛主要携带ST-508和ST-50，而8至10周龄犊牛则以ST-520或ST-422为主。这种演替模式在三个饲养栏中一致出现，表明与年龄相关的生理变化可能是主要驱动因素。

鸟类暴露影响分析显示，尽管Pen 2中37%的日常检查发现鸟粪污染，但cgMLST分析表明三个栏的弯曲杆菌种群α多样性无显著差异。Mantel检验进一步证实，Pen 2（暴露组）与Pen 3（非暴露组）的种群相似性（r=0.4191）高于它们与Pen 1的相似性（r<0.08）。这一结果挑战了野生鸟类作为主要传播源的假设，反而提示产犊时段可能是更关键的因素。

种群遗传特征方面，cgMLST分析发现ST-50和ST-61存在多个遗传簇。ST-50形成两个紧密相关的簇（仅1个等位基因差异），而ST-61分为三个差异明显的簇（等位基因差异达16-223个）。这些簇在不同栏中的分布模式暗示了早期定植和栏内传播的共同作用。

个体变异分析发现，77%的犊牛排泄2-3种不同ST，少数个体（6%）排泄四种以上ST。排泄菌株数量与检测到的cgMLST独特谱数量呈正相关（R2=0.66，p<0.001），表明某些个体可能对种群多样性有较大贡献。

讨论部分，研究者指出ST-21复合体（通用菌株）能够替代ST-508（牛特异性菌株）成为优势菌株，反映了弯曲杆菌在犊牛肠道内的竞争性动态。犊牛从出生到断奶的生理变化（如瘤胃发育和肠道微生物群成熟）可能为通用菌株提供了竞争优势。虽然研究未发现鸟类暴露的显著影响，但强调了对早期定植因素的重视，包括母牛年龄、产犊管理 practices 等。

研究局限性包括样本量较小、缺乏重复栏设计，以及依赖培养方法可能低估菌株多样性。未来研究可结合宏条形码技术提高检测灵敏度，并直接检测野生鸟类粪便中的弯曲杆菌菌株。

这项研究通过精细的实验设计和先进的基因组学方法，揭示了犊牛早期弯曲杆菌种群动态的规律，为制定针对性的农场干预措施提供了科学依据。研究强调，优化产犊期管理 practices 可能比控制野生鸟类暴露更能有效降低弯曲杆菌在牛群中的传播风险，最终减少人兽共患病的发生。