编辑推荐：
为解决 AMR 对人类、动物和环境健康的威胁，研究人员以反刍动物为对象，开展瘤胃 - 粪便微生物组（rumenofaecobiome）中 AMR 动态研究。发现需结合两者研究 AMR 风险，揭示其复杂传播机制，为 One Health 框架下 AMR 防控提供新视角。
在全球范围内，抗菌素耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）正以前所未有的速度威胁着人类、动物和生态环境的健康。世界卫生组织数据显示，每年全球因 AMR 导致的死亡人数超过 127 万，其危害已超过艾滋病、疟疾等重大传染病。在农业领域，高达 73% 的抗菌素被用于 livestock 养殖，长期滥用导致动物肠道微生物中耐药基因（Antimicrobial Resistance Genes, ARGs）大量富集，尤其是反刍动物的瘤胃和粪便微生物组，成为 AMR 传播的重要 “储存库”。然而，现有研究大多仅以粪便微生物组作为瘤胃微生物组的替代，或聚焦于可培养细菌，忽略了占比高达 99% 的不可培养微生物群体，这使得我们对反刍动物体内 AMR 的真实传播网络和驱动机制知之甚少。
为填补这一关键空白，来自多国科研机构的研究人员围绕反刍动物瘤胃 - 粪便微生物组（rumenofaecobiome，即瘤胃与粪便微生物的综合体系）中的 AMR 动态展开深入研究。该研究成果发表在《International Journal of Antimicrobial Agents》，旨在系统解析瘤胃与粪便微生物组中 ARGs 的分布、转移规律及与 One Health（“同一健康”，强调整合人类、动物和环境健康的跨学科理念）的关联，为阻断 AMR 在人 - 动物 - 环境间的传播链提供科学依据。
研究团队采用了多组学技术手段，包括元基因组学（Metagenomics）、元转录组学（Metatranscriptomics）和移动遗传元件（Mobile Genetic Elements, MGEs）分析。通过对牛、羊等反刍动物的瘤胃内容物和粪便样本进行高通量测序，结合生物信息学工具（如 ResFinder、CARD 数据库），解析 ARGs 的多样性及与 MGEs 的关联。同时，通过模拟微生物共培养体系，验证水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）事件的发生频率及驱动因素。
1. AMR 对 One Health 的威胁
AMR 的传播呈现显著的 “环境 - 动物 - 人类” 循环特征。研究发现，ARGs 可通过土壤、水体等环境介质，经食物链传递至动物和人类体内。例如，四环素耐药基因（tetW）在反刍动物肠道与人类病原菌中高度保守，提示 HGT 可能跨越物种屏障。气候变化、环境污染和抗菌素滥用进一步加剧了微生物的选择性压力，导致 ARGs 在瘤胃微生物中快速扩散。数据显示，全球 78% 的南美和非洲地区，青霉素和四环素耐药率已超过 50% 临界值，亚洲 77% 地区面临磺胺类药物耐药危机。
2. 瘤胃 - 粪便微生物组作为 ARGs 储存库
瘤胃独特的厌氧发酵环境孕育了丰富的微生物多样性，其中厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势菌门，携带大量 ARGs。值得注意的是，瘤胃微生物组的 ARGs 多样性显著高于粪便，尤其在核苷类、硝基呋喃类等耐药基因的分布上差异明显。研究表明，饲料类型（如精料 vs 粗料）、动物年龄和重金属暴露等因素可显著改变瘤胃微生物组成及 ARGs 丰度。例如，长期摄入高浓度重金属的奶牛，其瘤胃微生物组的耐药组（Resistome）多样性增加，且 HGT 事件频率提升 3 倍。
粪便微生物组虽被广泛用作瘤胃研究的替代，但两者在不可培养微生物的组成上存在显著差异。约 40% 的瘤胃不可培养细菌携带独特 ARGs，这些基因在粪便中未能检测到，提示仅依赖粪便样本可能低估 AMR 风险。研究团队提出 “瘤胃 - 粪便微生物组连续体” 概念，强调两者在微生物群落演替和 ARGs 传递中的协同作用。
3. ARG 转移机制与 MGEs 驱动作用
HGT 是 AMR 扩散的核心机制，依赖质粒（Plasmids）、转座子（Transposons）和整合共轭元件（Integrative and Conjugative Elements, ICEs）等 MGEs。在瘤胃环境中，ICEs 介导的 tetW 基因转移效率比实验室条件高 10-100 倍，且可在不同属微生物间（如 Blautia 与 Butyrivibrio）发生。例如，从瘤胃分离的 Blautia schinkii 菌株携带新型 ICE，其携带的 tetW 基因与人类病原菌中的同源基因序列一致性达 99%，证实跨物种传播的可能性。
4. 技术挑战与未来方向
当前研究面临三大挑战：① 瘤胃不可培养微生物的分离培养困难，仅 0.03% 的瘤胃微生物基因组可在现有数据库中找到匹配；② 厌氧环境下的表型耐药性检测缺乏标准化方法，现有药敏试验（Antimicrobial Susceptibility Test, AST）多针对需氧菌设计；③ 跨尺度数据整合不足，难以解析 ARGs 在 “分子 - 微生物 - 生态系统” 层面的传播网络。
未来需重点发展三项技术：① culturomics（培养组学）结合微流控芯片，模拟瘤胃微环境以提高不可培养微生物的可培养性；② 空间转录组学（Spatial Transcriptomics）定位 ARGs 表达的关键微生物亚群；③ 人工智能驱动的耐药组预测模型，整合多组学数据构建 AMR 传播风险预警系统。
结论与意义
该研究首次系统阐述了瘤胃 - 粪便微生物组在 AMR 传播中的 “双核心” 作用，揭示了不可培养微生物及 MGEs 在 ARGs 扩散中的关键地位。研究结果表明，传统以粪便为单一研究对象的模式存在局限性，需整合瘤胃 - 粪便微生物组进行联合分析。这一发现为 One Health 框架下 AMR 的源头防控提供了新靶点，例如通过调控瘤胃微生物组成（如添加益生菌抑制 HGT）或开发 MGEs 抑制剂，阻断 ARGs 的跨物种传播。此外，研究提出的 “瘤胃 - 粪便连续体” 模型为反刍动物 AMR 监测体系的优化提供了理论依据，有望推动全球兽药使用规范和环境风险管理政策的革新。
展望未来，跨学科协作（如微生物组学、计算生物学与公共卫生学）将是破解 AMR 难题的关键。通过构建更完善的瘤胃微生物数据库、开发厌氧微生物高通量筛选平台，人类有望在 AMR 防控这场 “全球战役” 中占据主动，最终实现人 - 动物 - 环境的健康协同发展。
