犬细小病毒感染对圈养中华穿山甲与马来穿山甲代谢组的影响

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：The influence of canine parvovirus infection on the metabolome of captive Chinese and Malaysia pangolins

　　

犬细小病毒（Canine parvovirus，CPV）感染对穿山甲构成严重威胁，但宿主在代谢层面的响应特征仍不清楚。研究人员采用非靶向粪便代谢组学，系统分析马来穿山甲与中华穿山甲在CPV感染前后粪便代谢物的差异。结果表明，CPV感染显著改变两种穿山甲的粪便代谢谱。马来穿山甲感染后差异代谢物主要富集于α-亚麻酸代谢、花生四烯酸代谢等脂质代谢通路，以及铁死亡（ferroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）等炎症相关通路；中华穿山甲除脂质代谢紊乱外，还出现氨基酸代谢重编程和胆汁酸代谢失调。两物种代谢响应存在显著差异：马来穿山甲以脂质代谢异常为特征，中华穿山甲更侧重氨基酸与胆汁酸代谢。该研究揭示了穿山甲CPV感染的特殊代谢响应，为穿山甲CPV感染早期识别提供了潜在粪便代谢生物标志物，并为保护医学中疾病监测与干预提供新理论基础。

研究背景方面，穿山甲隶属鳞甲目（Pholidota），是全球仅存全身被角质鳞甲覆盖的哺乳动物类群，中华穿山甲与马来穿山甲均被世界自然保护联盟（IUCN）列为极危物种。非法贸易、栖息地丧失和低繁殖率使迁地保护与救护成为重要策略，但圈养个体面临营养不良、应激和病原微生物感染等问题。犬细小病毒（Canine parvovirus，CPV）属细小病毒科（Parvoviridae），为无包膜单链DNA病毒，主要攻击快速分裂的肠上皮细胞和淋巴细胞，导致出血性肠炎、白细胞减少甚至死亡；其宿主范围持续扩大，已在穿山甲中被病原学证实。然而，穿山甲病毒感染后的代谢响应特征缺乏系统研究。粪便代谢组学具有非侵入、高灵敏特点，可反映宿主—病原体互作中的能量、氨基酸、脂质等功能变化，因此研究人员以中华穿山甲和马来穿山甲为对象，利用非靶向粪便代谢组学比较CPV阳性个体与健康对照，以及两物种感染后的代谢差异，以揭示代谢重编程模式并为传染病早期诊断提供理论依据。该论文发表在《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》。

主要技术方法上，样本来自广东地区政府及公众救护、经隔离和临床恢复后入组的成年中华穿山甲与马来穿山甲；每种各选6只，3只CPV感染组、3只健康对照组，采集新鲜粪便。研究采用代谢物提取、超高效液相色谱—高分辨质谱（UPLC-HRMS）非靶向代谢组学检测，经XCMS与metaX预处理、KEGG与HMDB注释、主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLSDA）、变量重要性投影（VIP）、KEGG通路富集、基因集富集分析（GSEA）及关联网络分析，以P<0.05、倍数变化（FC）>1.2、VIP≥1筛选显著差异代谢物。

3.1 马来西亚穿山甲CPV感染与健康个体代谢物差异分析。研究人员通过PCA和PLSDA显示感染组（M_CPV）与对照组（M_CON）明显分离，置换检验Q²截距小于0说明模型未过拟合；以FC>1.2且P<0.05筛得293个显著差异代谢物，其中149个上调、144个下调，热图显示两组聚类中特征分明。结论：CPV感染显著改变马来穿山甲粪便代谢轮廓。

3.2 马来西亚穿山甲CPV感染与健康个体差异代谢物功能分析。KEGG富集与GSEA显示差异代谢物显著富集α-亚麻酸代谢、花生四烯酸代谢、亚油酸代谢、铁死亡、坏死性凋亡、神经活性配体—受体互作和血清素能突触等；15-HETE、前列腺素B₂、甲基法尼酯、7-羟基-3-氧代胆甾-4-烯-26-酸等代谢物与这些通路紧密关联；脂肪酸相关代谢物多呈正相关。结论：马来穿山甲感染后以多不饱和脂肪酸与炎症介导通路激活为核心。

3.3 中华穿山甲CPV感染与健康个体代谢物差异分析。PCA与PLSDA中Z_CPV与Z_CON分离明显且模型可靠；共鉴定573个显著差异代谢物，276个上调、297个下调。结论：中华穿山甲粪便代谢谱在CPV感染后发生广泛重排。

3.4 中华穿山甲CPV感染与健康个体差异代谢物功能分析。KEGG与GSEA表明差异代谢物富集坏死性凋亡、铁死亡、花生四烯酸代谢、神经活性配体—受体互作、cAMP信号、2-氧羧酸代谢、蛋白消化吸收、酪氨酸代谢、氨酰-tRNA生物合成等；油酰硫代酰胺、 Vulpecholate、艾司西酞普兰等代谢物参与相关通路；3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷、脱氧胆酸衍生物、四羟基胆烷酸等胆汁酸代谢物形成高度互作模块。结论：中华穿山甲感染响应突出表现为氨基酸代谢与胆汁酸代谢失调。

3.5 CPV感染后中华穿山甲与马来穿山甲代谢物差异分析。M_CPV与Z_CPV直接比较显示PC1解释率36.37%，两组聚类边界清晰，共809个显著差异代谢物，Z_CPV中430个上调、379个下调；M_CPV高表达脂肪酸衍生物、植物源化合物和萜类，Z_CPV富集胆汁酸、氨基酸代谢物与芳香化合物。结论：两物种感染后启动不同代谢重编程程序。

3.6 CPV感染后中华穿山甲与马来穿山甲差异代谢物功能分析。KEGG与GSEA显示亚油酸、花生四烯酸、α-亚麻酸代谢及神经活性配体受体互作显著富集，氨基酸生物合成、2-氧羧酸代谢、精氨酸生物合成、谷胱甘肽代谢也差异富集；15-HETE、前列腺素B₂、花生四烯酸、甘胆酸等为核心节点；甾体激素与胆汁酸代谢物构成核心关联网络。结论：种间差异由脂质、氨基酸、胆汁酸和甾体激素网络共同塑造。

讨论部分总结：研究人员指出，马来穿山甲CPV感染以花生四烯酸级联、铁死亡和坏死性凋亡相关脂质过氧化与程序性坏死为特点，与犬CPV出血性肠炎病理一致；中华穿山甲除脂质紊乱外，芳香氨基酸、酪氨酸和苯丙氨酸代谢异常可影响神经递质前体，肠黏膜损伤、蛋白丢失性肠病及肝合成下降加剧氨基酸紊乱，胆汁酸通过法尼醇X受体（FXR）和G蛋白偶联胆汁酸受体5（TGR5）参与炎症与能量调节。两物种代谢响应差异可能源于基因组分化、专食性驱动的肠道微生物结构差异，以及热带雨林与亚热带—温带生态位长期适应不同。该研究说明粪便代谢组可区分物种与感染状态，并具有保护医学监测价值。

结论部分翻译：CPV感染显著影响两种穿山甲的粪便代谢谱，差异代谢物主要富集于脂质代谢（尤其是多不饱和脂肪酸代谢）、氨基酸代谢和炎症相关通路（铁死亡与坏死性凋亡）。马来穿山甲感染后以脂质代谢紊乱和炎症反应为特征，中华穿山甲则更突出氨基酸代谢重编程与胆汁酸代谢失调。两物种代谢响应种间差异可能来自遗传背景与肠道菌群组成不同。本研究为穿山甲CPV感染早期识别提供潜在粪便代谢生物标志物，并为穿山甲保护医学中疾病监测与干预提供新理论基础。