关键词:
候鸟
病原细菌
分子流行病学
弯曲杆菌
人兽共患病
摘要:
目的
候鸟,因其广泛的地理分布特性以及与人类社会的紧密互动,在生态上及流行病的传播中扮演着病菌携带者和耐药性细菌传播媒介的关键角色。中国是鸟类迁徙路线上的重要越冬地和中转站。本文以中国重要候鸟迁徙线上的候鸟为研究对象,检测与肠道、呼吸道和血流感染相关的致病细菌及耐药基因。针对弯曲杆菌,这种广泛存在于鸟类等温血动物的肠道内、引起全球范围内胃肠炎的主要病原细菌,评估中国候鸟携带弯曲细菌的流行程度,分析其毒力和遗传特征;并通过分子手段,建立高效的多重弯曲杆菌的检测方法;进而结合候鸟种类、采样地区和采样时间等信息进行流行病学分析,评估候鸟携带病原对人的健康风险。
方法
本研究采集了2019年9月至2024年1月期间中国西藏、青海、宁夏、内蒙古、黑龙江、河北、福建、湖北、云南和山东等地区候鸟栖息地各种鸟类粪便或肛拭子样本共971份。利用广泛应用的DNA条形码技术,通过线粒体细胞色素氧化酶亚基I(COI)基因扩增和测序鉴定部分候鸟种类。采用多重实时荧光定量聚合酶链反应(Multiplex real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,q PCR)和Taq Man微流体芯片(Taq Man Array Card,TAC)方法对所有样本进行病原体和耐药基因检测。结合候鸟粪便样本的采样地点和迁徙路线等信息,分析相关病原细菌的分子流行病学特征。通过PCR对弯曲杆菌阳性样本16S r RNA、atp A、gro EL以及相关毒力基因进行扩增和测序,利用生物信息学方法进行核苷酸测序分析和系统发育分析,以确定亲缘关系,评估其对人类或养殖业的潜在健康风险。针对三种重要的致病性弯曲杆菌和4种潜在的弯曲杆菌新种,建立快速、灵敏的多重q PCR方法。采用宏基因组测序方法对部分阳性样本进行病原细菌组成分析,进一步阐明不同地区候鸟携带的不同病原体的丰度及潜在风险。
结果
1.候鸟中检测到多种病原细菌。候鸟以雁形目和鸻形目为主,具有栖息地特点,候鸟种类COI鉴定结果与采样点观察记录基本一致。在总计971份候鸟样本中,进行了44种病原细菌的q PCR检测,其中10种病原细菌出现阳性结果,包括5种肠道细菌,即弯曲杆菌(57.3%,403/703)、霍乱弧菌(3.1%,18/572)、气单胞菌(13.7%,66/482)、类志贺邻单胞菌(3.1%,14/450)和非典型性肠致病性大肠杆菌(3.0%,16/536);4种呼吸道细菌,分别为金黄色葡萄球菌(0.7%,5/683)、肺炎克雷伯菌(2.4%,19/806)、鲍曼不动杆菌(0.7%,5/762)和铜绿假单胞菌(14.8%,109/738);以及1种可致血流感染的细菌,即立克次体(2.2%,16/731)。除上述q PCR检测到的细菌外,宏基因组分析结果中,螺杆菌属、螺旋体属、支原体、弓形杆菌属、链球菌属、李斯特菌属、鸟分枝杆菌属和鲍特菌属等有一定的分布,包括潜在的致病菌种;同时多种类型的抗生素耐药基因普遍存在。
2.弯曲杆菌的分布和基因特征。对于总检出率(57.3%)最高、并在所有10个省份的候鸟样本中均有检出的弯曲杆菌进行了较为深入的分子流行病学分析。首先,不同地区弯曲杆菌的检出率存在显著差异(P<0.001),在地理位置和鸟类宿主上呈现出明显的特异性,在时间分布上也有一定的统计学差异。进一步的物种区分揭示了候鸟样本中弯曲杆菌种类的多样性,主要包括空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni,9.2%,37/403)、大肠弯曲杆菌(***,0.7%,3/403)、拉里弯曲杆菌(***,10.2%,41/403)、卷曲弯曲杆菌(***,1.2%,5/403)、加拿大弯曲杆菌(***,0.5%,2/403)以及一种未鉴定的弯曲杆菌(Campylobacter ***12651-like,53.8%,217/403)。其中***主要在西藏的斑头雁、云南和山东的红嘴鸥样本中检出;***主要在河北和西藏的普通鸬鹚中检出;而***从鸻形目中检出,在河北、福建、云南、山东、宁夏和西藏等地均有分布。值得一提的是,***12651弯曲杆菌最早在北美地区的雁类中有报道,而在本研究中广泛分布于黑龙江、西藏等地区。基于16S r RNA-atp A-gro EL基因的系统发育分析阐明了弯曲杆菌种遗传关系,显示了种间和种内的多样性。对已知弯曲杆菌菌种和***12651-like样本进行与毒素(cdt ABC/hly B)、运动(fla A、che Y)、粘附(cad F)和侵袭(cia B)等毒力相关的基因的检测,结果显示所有检测到的弯曲杆菌都至少携