《American Journal of Primatology》：Microbial Variability in Zoo-Housed Alaotran Gentle Lemurs: Host-Associated Factors and Environmental Influences
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摘要翻译：全球范围内的灵长类动物正面临日益加剧的生态压力，推动许多物种迅速衰退。现代动物园通过研究驱动的管理在维持可存活种群和改善动物福利方面发挥着重要作用。然而，圈养灵长类动物的肠道-微生物组相互作用仍知之甚少。本研究调查了宿主特异性特征如何影响粪便微生物群
摘要翻译：全球范围内的灵长类动物正面临日益加剧的生态压力，推动许多物种迅速衰退。现代动物园通过研究驱动的管理在维持可存活种群和改善动物福利方面发挥着重要作用。然而，圈养灵长类动物的肠道-微生物组相互作用仍知之甚少。本研究调查了宿主特异性特征如何影响粪便微生物群组成、共享环境是否促进共享微生物特征，以及粪便皮质醇和睾酮的波动是否与微生物变化相对应。研究人员还评估了激素与微生物群分析的联合使用，作为支持动物园圈养阿拉奥特拉温柔狐猴（*Hapalemur alaotrensis*）福利和健康监测的非侵入性工具。研究人员监测了分布在4个欧洲机构的4个群体（n = 8），在3个收集阶段共获得180份粪便样本。研究人员通过DNA提取和质量检查后的16S rRNA基因测序表征微生物群落，并使用ELISA试剂盒定量激素代谢物。研究人员进行了统计分析，以评估机构、收集阶段和宿主特异性特征对微生物群组成和激素浓度的影响。微生物群分析揭示了多样化的细菌群落，其中机构相关差异代表最强且最一致的模式，而性别和气味富集的影响较弱且不一致。激素浓度在各收集阶段之间没有变化，尽管皮质醇在不同机构间存在差异。未检测到激素浓度与微生物群特征之间的显著关联。鉴于样本量较小，这些发现应被视为探索性的，为动物园圈养*H. alaotrensis*中机构相关微生物组变异提供了初步证据。需要更大规模的研究来调查其潜在驱动因素，并评估微生物组与内分泌联合评估是否有助于灵长类动物福利监测。
**圈养阿拉奥特拉温柔狐猴肠道微生物组变异性研究：环境主导效应与内分泌关联的探索性分析**
**1. 研究背景与科学问题**
全球灵长类动物正面临栖息地丧失、狩猎压力等多重生态威胁，大量物种种群数量急剧下降。对于种群规模较小的物种而言，其更容易受到种群统计随机性和局部灾害的影响，灭绝风险显著升高。在此背景下，现代动物园通过圈养繁殖和再引入计划发挥着遗传资源库的重要作用，而改善圈养动物福利成为提升繁殖成功率和保护成效的关键环节。近年来，灵长类肠道微生物组分析逐渐成为监测和改善圈养动物福利的新兴工具。肠道微生物群落在宿主消化吸收、免疫防御以及神经内分泌调控等方面发挥重要作用，其组成受饮食、栖息地环境、宿主年龄、性别等多种因素影响。已有研究表明，圈养环境往往与微生物多样性降低及后续健康问题相关，而应激诱导的皮质醇产生与肠道微生物组紊乱之间的关联也已在多种动物中得到证实。然而，关于激素-微生物组相互作用在非人灵长类中的研究仍然有限，尤其是在濒危物种中，联合评估内分泌状态与肠道微生物组作为福利监测工具的应用潜力尚未得到充分探索。
阿拉奥特拉温柔狐猴（*Hapalemur alaotrensis*）是唯一局限于湿地生态系统的狐猴物种，其种群数量从1994年约7500只急剧下降至2018年约2500只，已被列为全球最濒危灵长类之一。该物种在圈养条件下的饲养和繁殖难度大，其高度特化的食性——几乎完全依赖莎草科和禾本科的四种植物——使其在人工饲养环境中面临特殊的营养和健康挑战。基于此，本研究旨在探讨：宿主特异性特征（性别、年龄）如何影响粪便微生物组成？共享环境是否促进共居个体间的微生物相似性？粪便皮质醇和睾酮的波动是否与微生物群落变化相关联？以及联合激素和微生物群分析作为非侵入性福利监测工具的潜力。该研究是与欧洲动物园和水族馆协会（EAZA）圈养繁殖计划（EEP）协调员合作开展的，将*H. alaotrensis*确定为基于证据的管理改进的优先物种。
**2. 研究方法概述**
本研究基于Fontani等人（2025）已发表的数据集，样本和个体相同，但研究问题聚焦于肠道微生物组成及其生态和生理相关性。研究对象为分布于英国伯明翰野生动物保护公园、法国米卢斯动植物园、泽西岛泽西动物园和伦敦ZSL动物园的4对圈养阿拉奥特拉温柔狐猴（4雄4雌，n = 8），所有个体均处于EEP计划管理下。粪便样本收集时间为2022年6月至2023年2月，分为富集前（10天）、气味富集期（6天）和富集后（10天）三个阶段，共获得180份样本。气味富集物为先前鉴定为雌性可育窗口标志物的四种化合物混合物（2-庚酮、3-庚酮、3-辛酮和4-甲基-3-己酮）。微生物群分析采用DNeasy PowerSoil Kit提取DNA后，通过Illumina MiSeq平台对16S rRNA基因V3–V4高变区进行配对末端测序，使用DADA2流程处理序列并推断扩增子序列变体（ASV），基于SILVA数据库进行分类学注释。激素分析采用冻干、研磨、甲醇提取后进行酶联免疫吸附测定（ELISA），分别检测粪便皮质醇和睾酮浓度。统计分析包括线性混合模型（LMM）、冗余分析（RDA）、PERMANOVA和DESeq2差异丰度分析。
**3. 研究结果**
**3.1 宏基因组学结果**
测序共产生15,828,689条读段，经清理、合并和嵌合体去除后保留74.68%（11,939,780条）。16S rRNA基因测序产生12,223个ASV，其中84.64%归属于细菌域，0.16%为古菌域，0.01%为真核生物域。在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidota）在所有四个机构中均占主导地位，螺旋体门（Spirochaetota）、变形菌门（Proteobacteria）和纤维杆菌门（Fibrobacterota）相对丰度较低。Alpha多样性分析显示，伦敦和米卢斯个体的丰富度和多样性高于泽西和伯明翰。统计分析表明，性别和环境对Shannon指数均有显著影响（p = 4.96×10??和p = 2.2×10?1?），环境对Simpson指数有显著影响（p = 0.028），而Observed指数不受任一因素影响。两两比较显示仅泽西和伦敦之间存在显著差异（p = 0.03）。
**3.1.1 群落组成与差异**
Beta多样性分析（RDA）显示，区分样本组的最强因素是环境即动物园，PERMANOVA分析证实了环境对微生物群落组成的高影响（R2 = 0.304，伪F比 = 26.478，p = 0.001），性别（R2 = 0.02，F = 5.951，p = 0.001）和富集阶段（R2 = 0.02，F = 5.951，p = 0.001）也有较小但显著的影响。然而，在以个体ID为条件后，唯一解释额外方差的变量是富集阶段。伯明翰动物园的样本与其他三个动物园明显分离，伦敦和泽西样本之间观察到更大的接近性。层次聚类分析产生两个不同簇：簇1包含大量最能描述伯明翰动物园的ASV，包括Lachnospiraceae XPB1014、UCG-005、密螺旋体属（*Treponema*）和普雷沃氏菌科NK3B31群，这些类群与纤维消化和短链脂肪酸（SCFA）产生相关；簇2中米卢斯动物园的肠道微生物群以Rikenellaceae RC9肠道群、瘤胃球菌属（*Ruminococcus*）、纤维杆菌属（*Fibrobacter*）、UCG-005和考拉杆菌属（*Phascolarctobacterium*）等纤维发酵相关类群的高相对丰度为特征，同时存在另枝菌属（*Alistipes*）和密螺旋体属。伦敦和泽西样本也含有另枝菌属、密螺旋体属和考拉杆菌属的ASV，但相对丰度不同。这些模式与伯明翰以Christensenellaceae R-7群、普雷沃氏菌科NK3B31和Lachnospiraceae XPB1014群为主的微生物配置形成对比，提示不同机构间饮食底物的差异。微生物群与所分析的激素（皮质醇和睾酮）之间未发现显著关联（所有比较p > 0.05）。
**3.2 激素结果**
与先前报道一致，富集阶段对皮质醇浓度无显著影响（F = 0.53，df = 2，170.39，p = 0.59），对睾酮浓度也无显著影响（χ2 = 27.8，df = 2，p = 0.61）。然而，环境（即动物园）对皮质醇有显著影响（p = 0.037），简化模型进一步确认（p = 2.001×10??）；性别在完整和简化模型中均不显著（p > 0.05）。睾酮分析中，包含随机效应时环境与激素水平无显著关联，但去除随机效应后动物园高度显著（p = 2.835×10?1?），该结果应谨慎解读，因为动物园效应与个体身份无法完全分离。
**4. 讨论与结论**
本研究表明，在圈养阿拉奥特拉温柔狐猴中，动物园是肠道微生物群变异的最强关联因素，在Alpha多样性、无条件Beta多样性、聚类模式和ASV水平分类特征等多个分析层面均一致出现。性别和气味富集的影响较弱且不一致，条件化模型未保留这些效应，可能反映了有限的样本量和研究设计特征（每个机构仅一雄一雌）。机构间的微生物差异可能反映饮食组成和管理实践的不同：伯明翰动物园的饮食包含较高比例的商业化饲料和栽培蔬菜，而其他机构更强调天然枝叶和结构复杂的植物材料。值得注意的是，虽然所有参与动物园均遵循现代饲养标准，但微生物谱表明机构间饮食组成的差异可能反映在肠道微生物群结构的差异上。纤维降解菌群（如瘤胃球菌属、纤维杆菌属和考拉杆菌属）的相对丰度可能作为圈养饮食组成的潜在间接指标。
激素分析方面，未检测到实验阶段间皮质醇或睾酮浓度的显著波动，但不同采样地点间皮质醇浓度存在显著差异。性别相关差异未出现，可能反映了圈养条件下稳定的雌雄配对和缺乏繁殖竞争等社会压力。睾酮浓度在考虑个体变异后与动物园无显著关联，但每个机构仅有一只雄性限制了解读。未检测到激素水平与微生物群特征之间的相关性，这可能在实验条件下由于样本量小、采样时间有限以及缺乏与实验阶段相关的显著激素波动而无法检测到。
本研究存在若干局限性：样本量相对较小受限于圈养个体数量；气味富集可能不足以诱导激素或微生物水平的可测量变化；饲养管理相关的潜在环境微生物变异来源无法排除；基于低繁殖潜力选择研究个体可能引入了额外偏差。
**结论**：这项探索性研究报告了小型动物园圈养阿拉奥特拉温柔狐猴样本中与机构相关的微生物组变异，在当前采样条件下未检测到激素-微生物组关联。然而，在所考察的因素中，机构间差异代表了各分析方法中最一致的模式，表明环境和饲养相关因素（包括饮食）可能与肠道微生物群落相关。尽管未发现内分泌模式与微生物特征之间的相关性，但鉴于支持灵长类肠道-脑轴证据的不断增加，该领域需要通过更大样本量和纵向设计的研究进一步探究。尽管气味富集对肠道微生物群的影响有限且缺乏与富集相关的激素变化，但研究结果表明，将微生物群特征分析与内分泌评估相结合可能为评估圈养条件下的生理状态提供更全面的框架，并有助于为未来的福利监测策略提供信息。这种联合非侵入性方法最终可能支持更明智的管理决策，并为这一极度濒危物种的长期保护做出贡献。该论文发表于《American Journal of Primatology》。
