在非洲的不同人群中，肠道寄生虫的感染与肠道微生物群的多样性存在关联

土壤传播线虫（STH）感染与肠道菌群多样性及组成的关系研究。通过qPCR和宏基因组测序分析加蓬农村与半城市化地区母-儿童样本，发现宏基因组测序能有效检测STH并揭示其与菌群多样性的关联。不同地理位置和年龄段显示STH感染对菌群结构的影响存在差异，元分析扩展了这些发现至其他非洲人群。

　　
土壤传播线虫（STH）感染是全球公共卫生的重要挑战，尤其在热带和亚热带地区。这类寄生虫通过污染的土壤和水源传播，主要影响贫困人口，导致严重的营养缺乏和认知障碍。传统检测方法如显微镜检查和qPCR虽已应用，但存在操作繁琐、无法同步分析微生物组特征等问题。近期一项针对Gabon两国居民（半城市Lambaréné和农村Ikobey）的研究，首次整合了qPCR与元基因组测序技术，系统探讨了STH感染与肠道微生物组的关联性，为未来防控策略提供了新视角。

### 研究背景与目标
土壤传播线虫包括蛔虫、钩虫、鞭虫和血吸虫等，全球约24%人口受其感染，年均造成1900万例伤残 adjusted life years（DALYs）。这类寄生虫不仅导致肠道炎症和营养吸收障碍，还可能通过改变宿主免疫和微生物组平衡加剧病情。然而，传统检测方法难以在微生物组研究中同步评估寄生虫负荷，导致其影响机制研究滞后。该研究旨在验证元基因组测序在寄生虫检测和微生物组关联分析中的可行性，并揭示地理和年龄对宿主-寄生虫-微生物组互作的影响。

### 研究方法与数据
研究纳入Gabon两国共310份粪便样本（Lambaréné 115对母-子样本，Ikobey 40对），结合qPCR和全基因组测序技术。qPCR针对四种STH特异性基因（如Ascaris lumbricoides的ITS1区域），灵敏度达检测单个寄生虫DNA。元基因组测序通过KrakenUniq工具利用定制数据库（包含四种寄生虫参考基因组）进行分类，并利用bowtie2进行基因组覆盖度分析。微生物多样性评估采用Shannon指数（α多样性）和 Faith’s phylogenetic diversity（PD）等指标，β多样性通过Bray-Curtis和Jaccard距离计算。研究还纳入了非洲其他五国（喀麦隆、布基纳法索、埃塞俄比亚、马达加斯加和美国）的元基因组数据，扩大样本量至466份。

### 关键发现
1. **寄生虫感染特征**：
- 农村Ikobey地区感染率显著高于半城市Lambaréné（如A. lumbricoides感染率Ikobey达82.5%，Lambaréné仅5.2%）。
- 年龄与感染率呈负相关：儿童感染率普遍低于成人，但在高感染率Ikobey地区，成人感染率（82.5%）是儿童（37.5%）的2.2倍。这可能与农村地区卫生条件差、重复感染率高有关。

2. **微生物组多样性变化**：
- **α多样性**：Ikobey儿童中，寄生虫物种数量与Shannon多样性呈正相关（R2=0.23），而成人中无显著关联。Lambaréné地区无论年龄组，微生物多样性均与寄生虫负荷无关。
- **β多样性**：地理差异（Ikobey vs. Lambaréné）和年龄是微生物组结构的主要驱动因素。Ikobey地区中，寄生虫多样性解释了微生物组β多样性的10%-22%，而Lambaréné地区主要由年龄（贡献率13%-19%）和地理位置（贡献率5%-8%）决定。

3. **微生物组-寄生虫互作模式**：
- **关键菌群**：Bacteroidaceae（拟杆菌门）和Lachnospiraceae（普雷沃菌门）在两种地区均表现为与寄生虫负相关，而Clostridiaceae（梭菌门）和Acidobacteriaceae（酸杆菌门）在Ikobey儿童中显著正相关。
- **代谢通路**：Ikobey地区寄生虫阳性样本中，氨基酸合成（如苏氨酸、甲硫氨酸）和碳代谢（三羧酸循环）相关通路显著下调，而核苷酸补救（如嘌呤 salvage）和O-抗原合成通路上调。Lambaréné地区仅观察到微弱代谢差异。
- **共现网络**：成人中四种寄生虫均与特定菌群形成显著共现（如A. lumbricoides与Firmicutes富集，S. stercoralis与Bacteroidales共现），而儿童仅观察到三种寄生虫的共现关联。

4. **跨地区一致性**：
- 在非洲其他五国数据中，STH感染率与微生物α多样性（Shannon指数R2=0.14，p=0.0012）和β多样性（Bray-Curtis指数R2=0.02，p<0.001）均呈正相关，但效应强度弱于地理因素（如国家差异解释了20%-35%的β多样性变异）。

### 机制探讨与公共卫生意义
1. **地理环境的影响**：
- 农村Ikobey地区高寄生虫负荷可能源于卫生设施匮乏和农业活动导致的土壤污染，同时儿童肠道屏障发育不完善可能加剧感染风险。
- 半城市Lambaréné地区因医疗条件较好，寄生虫感染率低，微生物组更受年龄（如儿童肠道菌群成熟度低）和饮食模式影响。

2. **宿主-微生物-寄生虫协同作用**：
- 梭菌门（Clostridiaceae）丰度增加可能通过调节宿主免疫（如促炎细胞因子分泌）间接促进寄生虫定植。
- Bacteroidales与寄生虫负相关，可能因其代谢产物（如丁酸）可抑制寄生虫卵的卵壳形成，但具体机制需实验验证。

3. **防控策略优化方向**：
- **精准检测**：元基因组测序对A. lumbricoides和S. stercoralis检测灵敏度达82.5%，但对T. trichiura检测存在技术瓶颈（R2=0.37），需优化DNA提取和引物设计。
- **微生物组干预**：补充产丁酸菌群（如罗斯氏菌属）可能通过增强肠道屏障功能降低感染风险。马达加斯加研究已显示，补充Bifidobacterium可缓解儿童寄生虫感染症状。
- **季节性药物发放**：在Ikobey地区，寄生虫负荷与雨季（农业活动频繁期）显著相关（p=0.003），建议将 deworming campaigns与雨季前移。

### 局限性与未来方向
1. **研究限制**：
- 样本量较小（n=310），且未覆盖全部STH相关风险因素（如住房类型、具体饮食结构）。
- 元基因组测序对低丰度寄生虫（如N. americanus）检测存在假阴性风险（ specificity=87.3%）。
- 未排除共感染（如同时感染多种寄生虫）对微生物组的影响。

2. **未来研究方向**：
- **纵向研究**：追踪同一家庭从儿童到成人的微生物组变化，明确寄生虫感染对菌群演替的长期影响。
- **机制解析**：利用宏基因组学联合代谢组学，探究寄生虫代谢物（如卵黄蛋白）对特定菌群（如拟杆菌、梭菌）的调控作用。
- **技术应用**：开发基于AI的元基因组快速筛查工具，整合qPCR数据与微生物组特征，实现感染预测。

### 结论
该研究证实元基因组测序可作为STH感染的可靠替代检测方法，并首次揭示了寄生虫感染通过改变微生物组代谢功能（如碳代谢、氨基酸合成）影响宿主健康的机制。地理和年龄对微生物组-寄生虫互作具有显著调节作用，提示未来防控需结合环境改造（如改善卫生设施）和个性化微生物干预（如靶向菌群补充）。研究结果为WHO提出的“2025年消除儿童寄生虫感染”目标提供了重要的生物学依据，尤其在资源有限地区，通过微生物组评估可辅助识别高危人群，优化药物发放策略。