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为探究抗生素耐药基因(ARGs)在人类肠道宏基因组中的分布,尤其是性别差异,研究人员分析 14641 份全球肠道宏基因组数据。发现高收入国家女性 ARG 负荷比男性高 9%,差异成年后显现,为 AMR 研究和干预提供新方向。
在全球公共卫生领域,抗生素耐药性(Antimicrobial Resistance, AMR)如同潜伏的 “隐形杀手”,正以惊人的速度威胁着人类健康。据统计,AMR 每年导致约 130 万人死亡,更有预测显示 2025 至 2050 年期间,其将累计引发 3900 万人死亡。然而,在这场没有硝烟的战争中,人类对于抗生素耐药基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)在不同社会人口学梯度中的分布,尤其是性别差异,却知之甚少。世界卫生组织(WHO)早已呼吁,AMR 研究需纳入性别和社会人口学因素,因为女性可能面临更高的 AMR 暴露风险。在此背景下,来自芬兰图尔库大学(University of Turku)等机构的研究人员展开了一项具有全球视野的研究,相关成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》。
研究人员为揭示人类肠道耐药组(Resistome,即肠道微生物组中所有抗生素耐药基因的总和)的性别差异及社会人口学关联,对来自 32 个国家的 14641 份公开人类肠道宏基因组样本进行了分析。这些样本覆盖了不同经济水平的国家,包含年龄、性别、地区、GDP 人均值、抗生素使用量等多维数据,为深入解析耐药组的分布模式提供了丰富素材。
研究采用的关键技术方法包括:从美国国立生物技术信息中心序列读取存档(SRA)获取肠道宏基因组数据,通过宏基因组测序技术对样本进行分析;利用 KMA 软件将测序数据与 ResFinder 数据库比对,以识别 ARGs 并计算其丰度(采用 RPKM 标准化方法);运用 Wilcoxon 秩和检验、贝叶斯对数正态回归、线性回归及 PERMANOVA 等统计方法,分析不同变量与 ARG 负荷和多样性的关联。
研究结果
整体耐药组组成的性别差异
尽管耐药组组成与微生物组分类组成密切相关,但性别对其影响较小。PERMANOVA 分析显示,性别仅解释 0.28% 的耐药组变异(p<0.001),而地区和年龄分别解释 4.9% 和 2.8%。主坐标分析(PCoA)也表明,各年龄组内男女耐药组组成相似,四环素、氨基糖苷类等耐药基因的丰度在不同收入水平国家呈现显著差异,如高收入国家(HICs)四环素耐药基因水平更高,而低收入和中等收入国家(LMICs)氨基糖苷类和叶酸途径拮抗剂耐药基因更丰富。
高收入国家女性 ARG 负荷与多样性更高
在高收入国家,女性成人 ARG 负荷较男性高 9%(中位数:560 vs 515 RPKM,p=4.7×10-7),多样性也显著更高(香农指数:1.99 vs 1.90,p=0.0073)。有趣的是,LMICs 中男性 ARG 负荷反而比女性高 5%(p=0.024),但经协变量调整后差异不再显著。进一步分析发现,在高收入国家,无论抗生素使用量高低,女性 ARG 负荷均显著高于男性;而在 LMICs 低抗生素使用国家,男性负荷更高,高抗生素使用时无显著差异。
耐药组的年龄动态变化
耐药组的年龄分布呈现 “U 型” 趋势,婴儿期和老年期 ARG 负荷与多样性最高,且性别差异在成年后才显现。在高收入国家,儿童期男性 ARG 负荷高于女性(p<0.05),而成年后女性显著高于男性,这提示耐药组的性别分化可能与成年后的生理或生活方式差异相关。此外,亚洲人群 ARG 负荷和多样性最高,大洋洲最低,显示出显著的地域特征。
社会人口学因素与耐药组的关联
多元分析表明,在高收入国家,女性性别、高龄、高抗生素使用量均与更高的 ARG 负荷和多样性显著相关。例如,抗生素使用量每增加一定单位,ARG 负荷增加 38%(95% CI:30%-45%),多样性增加 29%(95% CI:25%-34%)。而在 LMICs,除年龄与 ARG 负荷呈正相关外,性别差异因样本量限制未呈现显著关联。
研究结论与讨论
本研究首次在全球范围内揭示了肠道耐药组的性别差异模式:高收入国家女性携带更高的 ARG 负荷和多样性,且这一差异在成年后出现,可能与激素水平、尿路感染(UTIs)高发、抗生素暴露差异(如女性因 UTIs 更频繁使用抗生素)及职业暴露(如女性在医疗和护理行业占比更高)等因素相关。而 LMICs 的性别逆转趋势虽在单变量模型中显现,但受限于数据量和复杂社会因素(如抗生素获取途径、性别分工),需进一步验证。
研究同时强调了年龄、地区和抗生素使用对耐药组的显著影响,例如婴儿耐药组可能受母婴传播影响,老年群体则可能与慢性病导致的抗生素使用增加有关。地域差异则反映了卫生条件、抗生素管控政策及经济水平的综合作用,如 LMICs 因基础设施薄弱导致耐药菌传播更广泛,进而 ARG 多样性更高。
尽管研究存在样本偏倚(高收入国家数据占比高)、无法解析耐药基因与宿主细菌关联等局限,但其通过大规模数据驱动分析,为 AMR 研究引入了性别和生命周期视角,提示未来干预措施需考虑不同性别、年龄和地区的特异性风险因素。例如,在高收入国家可针对性开展女性尿路感染相关耐药防控,在 LMICs 则需加强环境卫生和抗生素合理使用教育。该研究不仅填补了全球耐药组性别差异的认知空白,更为 “精准抗耐药” 策略提供了重要科学依据,有望推动跨学科合作以应对这一全球性健康危机。