基于16S和18S rRNA基因NGS测序解析人肠道原生生物与菌群互作机制及其健康意义

本研究通过16S和18S rRNA基因NGS测序技术，首次系统比较了阿尔及利亚人群中贾第鞭毛虫（Giardia）、芽囊原虫（Blastocystis）等肠道单细胞真核生物携带者的菌群特征，发现Blastocystis而非Giardia是驱动肠道菌群多样性的关键因素，为理解原生生物-菌群互作及肠道健康提供了新视角。

　　

肠道微生物组与人类健康的关系是当前生命科学领域的研究热点，而肠道单细胞真核生物（如原生生物）在这一复杂生态系统中的作用尚未完全阐明。尽管已有研究表明芽囊原虫（Blastocystis）可能与肠道稳态相关，但致病性原生生物如贾第鞭毛虫（Giardia）对菌群的影响，以及不同原生生物间的相互作用机制仍存在显著知识空白。这项由丹麦Statens Serum Institut等机构研究人员开展的工作，首次在阿尔及利亚人群中系统分析了肠道原生生物与菌群的关联特征。

研究团队采用16S和18S rRNA基因的NGS测序技术，对91例疑似肠道寄生虫感染的阿尔及利亚患者粪便样本进行检测。通过结合实时PCR（qPCR）和扩增子测序数据，比较了Giardia阳性（n=60）与阴性（n=31）个体，以及Blastocystis（n=44）、Entamoeba（n=15）等原生生物携带者的菌群差异。

主要技术方法包括：1）基于NucliSENS? easyMAG?的DNA提取；2）针对16S rRNA基因V3-V4区和18S rRNA基因多区域的引物设计；3）Illumina MiSeq双端测序；4）BION软件进行序列质量控制与分类注释；5）α/β多样性分析和LEfSe差异物种检测。

研究结果：

1. 原生生物分布特征：通过qPCR-NGS联合检测，Giardia检出率66%，Blastocystis 48.4%，Entamoeba 16.5%，Archamoebae（含Endolimax/Iodamoeba）4.4%。

2. 多样性分析：

• α多样性：Blastocystis携带者显著高于非携带者（p=0.00086），而Giardia状态无显著差异。值得注意的是，Giardia阳性但Blastocystis阴性个体的菌群丰富度低于Giardia阳性且Blastocystis阳性者（p=0.0016）。
• β多样性：Blastocystis携带状态显著影响菌群结构（ANOSIM p=0.001），而Giardia单独作用不显著。

1. 差异物种鉴定：

• Giardia阳性样本中肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）和假链状双歧杆菌（Bifidobacterium pseudocatenulatum）富集；
• Blastocystis携带者中琥珀酸弧菌（Succinivibrio dextrinosolvens）和未分类梭菌（Clostridium unclassified）显著增多；
• Archamoebae携带者中青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）和米氏链杆菌（Catenibacterium mitsuokai）富集。

1. 机器学习预测：基于菌群组成的随机森林模型对Blastocystis携带状态预测准确率最高（AUC=0.96），显著高于Giardia（AUC=0.77）。

结论与意义：
该研究首次揭示在Giardia感染背景下，Blastocystis可能是维持肠道菌群多样性的关键生物标志物。尽管Giardia单独存在时未显著改变菌群整体结构，但其与Blastocystis共定植时表现出更高的菌群丰富度，提示Blastocystis可能通过尚未明确的机制缓冲Giardia的潜在负面影响。研究发现Archamoebae（如Endolimax）与特定细菌类群（如琥珀酸弧菌）的关联，为理解非致病性阿米巴的生态功能提供了新线索。

这项发表于《Computational and Structural Biotechnology Journal》的工作，通过创新性地整合原生生物与细菌菌群分析，挑战了传统"病原体必然导致菌群失调"的认知，提出原生生物-菌群互作网络可能比单一病原体存在更具生态意义。未来研究需进一步解析Blastocystis亚型（STs）的特异性作用，并探索这些发现与临床症状的关联，为肠道微生态调控提供新的干预靶点。