彩绘蟾蜍（Harlequin toads）先前感染箭毒蛙壶菌（Batrachochytrium dendrobatidis）会改变其免疫系统与微生物之间的平衡，并在再次感染时提高死亡率

《BMC Genomics》：Prior infection of harlequin toads by Batrachochytrium dendrobatidis alters their immune-microbial state and increases mortality upon re-infection

　　

摘要

对于那些需要保护的野生动物物种来说，亟需制定策略来提高它们在面临新出现传染病时的生存率。我们研究了皮肤真菌病原体Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）的初次感染如何影响一种高度易感且极度濒危的蟾蜍Atelopus glyphus的后续疾病进程。实验设计包括以下几种情况：(1) 先感染Bd，随后使用伊曲康唑清除病原体并再次感染Bd（Bd-Bd组，n=20）；(2) 先进行模拟感染，然后使用伊曲康唑治疗再感染Bd（mock-Bd组，n=20）；(3) 先感染Bd，随后使用伊曲康唑清除病原体再进行模拟感染（Bd-mock组，n=10）；(4) 先进行模拟感染，然后使用伊曲康唑治疗再进行模拟感染（mock-mock组，n=10）；(5) 未接受处理的动物（未处理组，n=10）。初次感染使皮肤上的细菌和真菌群落发生了变化，富集了可能具有抗Bd能力的细菌。然而，初次感染反而加剧了疾病的发展，使得先前被感染的动物比未感染过的动物更易受到Bd的感染并导致更高的死亡率。未被再次感染的先前感染动物（Bd-mock组）其免疫基因表达下调，这与再次被Bd感染的动物相比明显不同，这表明即使Bd被清除后，它仍会对相关免疫基因造成持续的免疫抑制作用，从而导致再次感染时免疫效能降低。在再次感染过程中，随着Bd载量的增加，无论之前的感染历史如何，Bd都成为了免疫反应和细菌组成变化的主要驱动力。观察到的细菌群落差异与宿主的免疫基因表达密切相关。而真菌群落在再次感染时没有发生变化，这表明最初的群落变化是由伊曲康唑治疗引起的。先前被Bd感染的动物在免疫基因表达上没有出现新的变化，只是其表达模式比未感染的模拟感染动物更为显著。这表明“感染-清除-再感染”的治疗方式无法有效提高动物的生存率，因为在病原体再次出现时，对免疫基因的长期影响非常有限。与之前在其他物种中观察到Bd清除后具有保护作用的研究不同，这种高度易感的两栖动物并未表现出任何获得性抗性的迹象。我们的研究结果强调了疾病结果的物种特异性，以及采用综合方法来研究减少濒危野生动物对病原体易感性的策略的价值。

对于那些需要保护的野生动物物种来说，亟需制定策略来提高它们在面临新出现传染病时的生存率。我们研究了皮肤真菌病原体Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）的初次感染如何影响一种高度易感且极度濒危的蟾蜍Atelopus glyphus的后续疾病进程。实验设计包括以下几种情况：(1) 先感染Bd，随后使用伊曲康唑清除病原体并再次感染Bd（Bd-Bd组，n=20）；(2) 先进行模拟感染，然后使用伊曲康唑治疗再感染Bd（mock-Bd组，n=20）；(3) 先感染Bd，随后使用伊曲康唑清除病原体再进行模拟感染（Bd-mock组，n=10）；(4) 先进行模拟感染，然后使用伊曲康唑治疗再进行模拟感染（mock-mock组，n=10）；(5) 未接受处理的动物（未处理组，n=10）。初次感染使皮肤上的细菌和真菌群落发生了变化，富集了可能具有抗Bd能力的细菌。然而，初次感染反而加剧了疾病的发展，使得先前被感染的动物比未感染过的动物更易受到Bd的感染并导致更高的死亡率。未被再次感染的先前感染动物（Bd-mock组）其免疫基因表达下调，这与再次被Bd感染的动物相比明显不同，这表明即使Bd被清除后，它仍会对相关免疫基因造成持续的免疫抑制作用，从而导致再次感染时免疫效能降低。在再次感染过程中，随着Bd载量的增加，无论之前的感染历史如何，Bd都成为了免疫反应和细菌组成变化的主要驱动力。观察到的细菌群落差异与宿主的免疫基因表达密切相关。而真菌群落在再次感染时没有发生变化，这表明最初的群断裂是由伊曲康唑治疗引起的。先前被Bd感染的动物在免疫基因表达上没有出现新的变化，只是其表达模式比未感染的模拟感染动物更为显著。这表明“感染-清除-再感染”的治疗方式无法有效提高动物的生存率，因为在病原体再次出现时，对免疫基因的长期影响非常有限。与之前在其他物种中观察到Bd清除后具有保护作用的研究不同，这种高度易感的两栖动物并未表现出任何获得性抗性的迹象。我们的研究结果强调了疾病结果的物种特异性，以及采用综合方法来研究减少濒危野生动物对病原体易感性的策略的价值。