疾病暴发期间养殖健康与患病美洲短吻鳄（*Alligator mississippiensis*）的肠道微生物差异

《Veterinary Microbiology》：Gut microbial differences in healthy and sick farmed American alligators ( Alligator mississippiensis) during a disease outbreak

　　

患病短吻鳄与健康短吻鳄在商业养殖场疾病暴发期间的肠道微生物群存在显著差异。研究人员（We）对来自美国东南部一家养殖场的35只幼年短吻鳄（17只患病，18只健康）进行了泄殖腔拭子采样，并利用16S rRNA基因V4区扩增子测序和宏基因组鸟枪法测序分析其肠道微生物组成。结果显示，患病短吻鳄的肠道微生物丰富度显著降低，但Shannon多样性指数无显著差异；群落组成在健康与患病个体间、不同栏舍及不同房舍间均存在显著差异。差异丰度分析鉴定出3个与健康状况相关的ASV：一种未报道的Peptostreptococcaceae科ASV和一种Wolinella属ASV在患病个体中显著富集，其中Peptostreptococcaceae ASV几乎仅存在于患病短吻鳄中；而Clostridium_sensu_stricto_13 ASV在健康个体中显著富集。此外，Chlamydia spp.在健康和患病短吻鳄中均有检出，但在患病个体中相对丰度更高。宏基因组测序进一步确认了一种未能比对到已知物种的Peptostreptococcus属基因组，提示其可能为短吻鳄特有的新分类单元。环境样本中未检出该Peptostreptococcaceae ASV，仅在一个桌面拭子中检出极低丰度的Chlamydia。研究表明，肠道微生物谱分析可用于发现潜在病原体和生物标志物，为养殖短吻鳄疾病暴发的监测和防控提供了新线索。

论文解读：养殖美洲短吻鳄疾病暴发期间肠道微生物差异研究

美洲短吻鳄（*Alligator mississippiensis*）是保护生物学上的成功案例。该物种于1973年列入美国《濒危物种法》，经过保护性恢复后于1987年除名。随着种群恢复，美洲短吻鳄养殖业逐渐兴起，目前主要利用其皮革生产高品质革制品。与存在数百年历史的传统畜牧业相比，短吻鳄养殖是新兴行业，首个商业化养殖场于近半个世纪前在美国建立。该行业仍在探索集约化养殖系统下的最佳实践和潜在风险，同时努力实现动物福利和环境可持续性的高标准。然而，商业养殖场偶尔会暴发导致大量个体死亡的严重疾病，已报道的相关病原包括西尼罗病毒、衣原体（*Chlamydia* spp.）、Yokenella属细菌和疱疹病毒等。在其他养殖物种中，肠道微生物组已被用作预防疾病暴发的临床靶标，但短吻鳄肠道微生物群落的组成尚未被充分表征，肠道微生物组在短吻鳄健康和疾病暴发中的作用也未完全阐明。因此，本研究旨在描述并比较养殖场疾病暴发期间健康与患病美洲短吻鳄的肠道微生物群，鉴定与疾病相关的潜在微生物标志物。

研究人员从美国东南部一家商业养殖场的5个栏舍（分属3个房舍）中采集了35只幼年短吻鳄的泄殖腔拭子，其中17只表现为食欲减退、体况差、嗜睡和死亡率升高等临床症状，18只表现健康。每只动物仅采样一次，所有患有疾病的个体在采样后数天至数周内死亡。同时采集了栏舍内环境拭子（桌面、墙壁、水体）作为环境样本。样本经DNA提取后，扩增16S rRNA基因V4区并进行Illumina MiSeq双端测序；对两株患病个体中相对丰度最高的Peptostreptococcaceae ASV样本进一步进行鸟枪法宏基因组测序，以解析该ASV的分类学身份。生物信息学分析使用QIIME2和DADA2进行序列处理，采用ANCOM-BC和LEfSe进行差异丰度分析，宏基因组数据经组装、分箱后利用GTDBtk进行物种注释。

研究结果显示，健康短吻鳄肠道微生物群以Bacteroidota、Proteobacteria、Firmicutes、Fusobacteria和Campilobacterota为主要菌门，共检出55个属和406个扩增子序列变体（ASV）。在疾病状态下，患病短吻鳄的肠道微生物丰富度（Observed Features）显著低于健康个体，但Shannon多样性指数无显著差异；这一丰富度降低主要归因于栏舍效应，因为患病栏舍304 R的个体丰富度显著下降，而另一患病栏舍298 L的个体未表现出显著降低。肠道微生物群落组成在健康与患病状态、栏舍和房舍水平上均存在显著差异（PERMANOVA，p=0.001）。差异丰度分析共鉴定出20个在健康个体中富集的ASV和54个在患病个体中富集的ASV。进一步筛选跨栏舍一致或接近专一性的ASV后，确定了三个关键分类群：一个属于Peptostreptococcaceae科的ASV和一个属于Wolinella属的ASV在患病短吻鳄中相对丰度显著升高，其中Peptostreptococcaceae ASV在17只患病个体中的15只中检出，而在所有健康个体中均未检测到；相反，Clostridium_sensu_stricto_13 ASV在健康个体中显著富集，存在所有健康个体中，但仅在一只患病个体中检出。此外，研究人员在数据中筛查了已知病原体，未检出Yokenella属，但发现一种衣原体（*Chlamydia* spp.，多个ASV归并为一种）在患病个体中相对丰度显著升高，且该衣原体也存在于72%的健康个体中，其丰度在不同栏舍间存在显著差异。对两份患病样本的宏基因组测序显示，约70%的读段为宿主序列，去除后检出一种低丰度（<0.4%）的Peptostreptococcus属物种，该物种无法比对到任何已知参考数据库中的物种，提示其可能是短吻鳄特有的未报道分类群；同时检出两种低丰度的Chlamydophila物种。环境样本分析显示，环境拭子的微生物组成与短吻鳄肠道微生物组成显著不同，环境样本按样本类型（桌面、墙壁、水体）存在显著差异，但不受房舍或动物健康状况影响；仅在单个桌面拭子中检出极低丰度（0.035%）的Chlamydia，未检出Peptostreptococcaceae ASV。

讨论部分指出，短吻鳄肠道微生物组在健康和疾病中的作用仍研究不足。本研究发现Peptostreptococcaceae ASV几乎专一性地存在于患病个体中，尽管其相对丰度较低（约0.5%），但低丰度菌群仍可能驱动显著的炎症和病理过程。Peptostreptococcus属是肠道微生物群的常见成员，但也与其他宿主的条件性感染相关，且通常对β-内酰胺类抗生素敏感，因此可能作为经验性治疗的选择。Wolinella和Clostridium sensu stricto 13的临床意义尚不清楚，但部分Clostridia具有保护性作用，推测C. sensu stricto 13可能通过占据生态位竞争性排斥致病性Peptostreptococcus，因此具有益生菌开发潜力，但需要实验数据支持。衣原体在健康和患病个体中的广泛存在提示其更可能是共生菌或条件致病菌，而非原发性病原，但也不能排除亚临床感染的可能。研究人员强调，肠道微生物组谱分析在新型宿主中发现潜在病原体和生物标志物方面具有独特优势，但还需结合临床数据、尸检、组织病理学培养和针对已知病原体及Peptostreptococcus ASV的靶向检测来验证其临床意义。

结论部分总结认为，养殖短吻鳄的疾病暴发和死亡是生产系统中重要且未解决的问题。本研究通过比较健康和患病短吻鳄的肠道微生物群，发现以下关键结果：1）一种几乎仅与疾病相关的Peptostreptococcus物种；2）另外两个意义尚不明确的ASV——Wolinella与疾病相关，Clostridium sensu stricto 13与健康相关；3）衣原体同时存在于健康和有全身性疾病症状的短吻鳄中。这些结果提示需要进一步研究以确定这些微生物作为原发性或继发性病原体、或作为保护性（益生菌）物种的临床意义。该研究为养殖短吻鳄疾病暴发的生物标志物发现和潜在干预策略（如益生菌应用）提供了重要基础，也为理解这一独特商业物种的健康管理提供了科学依据。