Microbiome证实了!可爱猫猫会影响主人身体健康

文摘   2024-12-13 09:21   内蒙古  
  • 发表期刊:Microbiome
  • 影响因子:15.5

  • 发表时间:2023.10 
  • 样本类型:粪便+拭子



研究背景

伴侣动物与人类关系密切,有益于身心健康。然而,动物携带的抗生素耐药性及其对主人和环境的影响仍不清楚。文章通过宏基因组分析比较了猫、人类及其生活环境的抗生素抗性基因(ARG)谱,以确定猫和人类肠道中的核心ARG,并探讨猫通过环境对人类肠道中ARG的潜在影响。

实验设计思路

为比较宠物猫对猫主人ARG谱的影响,文章对30只宠物猫和其主人的粪便样本进行了宏基因组测序,以确定猫和人类肠道中的核心ARG。为进一步探讨宠物猫是否能够通过环境对猫主人肠道中ARG的产生潜在影响,文章对其中一个猫主人的生活环境也进行了宏基因组测序(共35例拭子样本)。

实验设计概述示意图



研究结果

1、猫和人肠道中ARG的比较   

研究显示,猫和人的ARG谱存在显著差异,且猫的ARG多样性和丰度均高于人(图1B-E)。猫肠道中的核心ARG为四环素、氨基糖苷类和MLS抗性基因,人肠道中的核心ARG为四环素、MLS和多重耐药性基因(图1F-G)。猫主人和非猫主人的ARG丰度无显著差异,但猫主人的APH(2'')-Ⅱa和ACC(6')-Im的丰度高于非猫主人(图1H-I)。

图1  猫肠道与人类肠道抗性组的比较



2、猫存在向主人及生活环境传播耐药性的风险   

研究显示,猫和人的肠道宏基因组数据中的细菌移动遗传元件(MGEs)组成存在显著差异,人肠道中的MGEs丰度显著高于猫(图2A-B)。人肠道中的VFs(Virulence factor,毒力因子)丰度也显著高于猫肠道。与病原菌移动相关的ARGs的丰度在猫主人和非猫主人间没有显著差异,但猫主人的肠道的抗性风险得分明显更高(图2C-H)。

对猫的生活环境样本进行宏基因组测序发现,环境中的ARGs丰度与猫的活动频率呈正相关(图2G)。这表明猫肠道的ARGs可能传播到生活环境并影响了饲主。值得注意的是,在生活环境中发生抗生素耐药性转移的风险高于在医院中(图2K)。

图2  猫、人及其生活环境中的抵抗风险


3、ARG的宿主组成特征和水平转移风险   

猫和人的肠道菌群组成差异显著,猫以放线菌门和厚壁菌门为主,人以厚壁菌门和拟杆菌门为主。猫肠道中的双歧杆菌的丰度较高,且可能会影响人类肠道的微生物组成,其中可能包括ARG宿主(图3A-B)。通过共线性分析发现猫和人在肠杆菌科有一个共同宿主,与多个ARG显著正相关(图3C-D)。

图3  猫和人肠道中的细菌群落组成
为了进一步确定主要宿主,文章通过宏基因组组装获得了828个MAGs(图 4),猫肠道、人肠道和生活环境分别包含161、313和351个MAGs,主要由厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门和变形菌门组成。肠杆菌是猫和人类肠道中的主要ARG宿主。

图4  猫肠道中 MAG 携带的 ARG 数量

进一步对这些MAG进行水平转移评估,发现猫肠道中的主要ARG宿主bin.62(肠杆菌科)有基因转移到生活环境bin.317的风险。同时,也确定了细菌基因从生活环境水平转移到人类肠道的风险,例如在环境中的bin.197和bin.92之间,以及在人类肠道中的bin.138和bin.157之间。其中,bin.157是人类肠道中ARG的主要宿主。

图5  猫肠道、人肠道和环境中的 MAG 发生的水平基因转移


研究结论

研究表明,猫可能通过塑造生活环境中的耐药组来影响人类肠道中某些ARG的组成,强调了伴侣动物环境健康的重要性。文章通过宏基因组测序比较了猫、人类及其生活环境中的ARG特征,探究了猫对人类肠道中ARG的潜在影响。少数ARG宿主可能通过气溶胶吸入进入人体,而与猫的直接接触是主要途径。这些ARGs随后通过水平基因转移在肠道中重新定位,形成主人的抗性。

图6  猫对人类肠道和生活环境形成的抗药性



参考文献

Yang Y,et al. Pet cats may shape the antibiotic resistome of their owner's gut and living environment. Microbiome. 2023.

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