中國規(guī)模化豬場豬腸道菌群和抗生素耐藥基因組特征

腸道微生物與宿主的能量代謝、免疫系統(tǒng)的發(fā)育及其它生理功能密切相關。關于人類腸道微生物與宿主的互作機制已經有了廣泛研究。同樣，動物的腸道菌叢也參與調解很多生理機能。與人類相比，雖然已經有研究利用16S rRNA 以及宏基因組測序來開展豬的腸道菌叢研究，但所知有限。尤其是規(guī)模化養(yǎng)殖場豬腸道微生物組數(shù)據的缺乏嚴重制約了相應基因結構及功能的研究。2016 年，在收集法國（100 份）、丹麥（100 份）以及中國（87 份）豬糞便樣品的基礎上，利用宏基因組測序建立了豬腸道菌叢的參考目錄，這是一個很有吸引力的重要模型。但是，上述研究中來自中國的樣品是采自實驗室飼養(yǎng)的豬，而不是現(xiàn)地，似乎不能真實反映現(xiàn)地的實際情況。在實際生產中，規(guī)?；B(yǎng)殖會遇到很多復雜的環(huán)境問題，例如過高的飼養(yǎng)密度以及過量的抗生素的使用。最近的一項研究，對歐洲9 國的181個豬場和178 個禽場的抗性基因池（耐藥基因組）進行了定量分析，結果表明豬和禽的耐藥基因組在豐度和組成上存在著很大的差別，獲得的抗性基因水平與整個國家抗生素的使用密切相關。

抗生素是對抗疾病最經濟有效又能促進動物健康的有力工具，因此，在食用動物的飼養(yǎng)中被廣泛應用。值得注意的是，在中國大規(guī)模養(yǎng)殖場中抗生素的使用更為頻繁。同時，大約58%消耗掉的獸用抗生素被排泄到環(huán)境中。多重耐藥細菌的出現(xiàn)喚醒了人們的重視，一個主要的關注點是抗生素抗性是否能從動物轉移到人類。在過去的40 年中，越來越多的證據顯示，抗生素的使用與病原菌耐藥基因的傳播和增多密切相關。然而，大多數(shù)監(jiān)測耐藥基因的方法是基于定量PCR，數(shù)據量有限。中國規(guī)模化豬場的龐大體量為應用宏基因組測序技術，快速廣泛地監(jiān)測抗性基因的多樣性和豐度提供了很好的條件。

為了明確中國規(guī)?；i場豬腸道菌叢的組成及功能，中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所王春來等人從4 個不同省份的4 個不同規(guī)模化豬場收集了豬糞便樣品，并利用鳥槍法宏基因組測序對樣品進行了測序，對豬腸道菌叢的耐藥譜系進行了流行病學調查。結果顯示，與發(fā)表的豬腸道菌群參考基因目錄（RGC）相比，在該研究中有超過一半的非冗余基因（1 477 243，50.2%）是新發(fā)現(xiàn)的。另外，在分析每個豬場優(yōu)勢菌群的基礎上，完成了10 個基因組草圖的繪制。其中，有6 種菌群也經常出現(xiàn)在人類的腸道中。埃希氏菌屬、沙雷氏菌屬、擬桿菌屬、假單胞菌屬是4 個豬場豬腸道菌群的優(yōu)勢菌叢，其中大腸桿菌占比最多。雖然該研究得到的非冗余基因的數(shù)量不是很多，但與RGC 相比，鑒定到了更多的耐藥基因。其中，四環(huán)素抗性基因、氨基糖苷類抗性基因以及多重耐藥基因的豐度占比超過了50%。與RGC 與人類腸道菌群基因目錄相比，規(guī)模化豬場豬腸道菌群基因目錄與人類腸道菌群基因目錄有著更高的相似度。另外，該研究鑒定到了多達130個抗性蛋白，這些蛋白同時存在于人、鼠和豬的耐藥基因組中，結果提示抗性基因潛在的水平轉移，在豬和人的同源抗性蛋白中，56 個蛋白參與四環(huán)素耐藥，41 個蛋白參與氨基糖苷類耐藥。近期《mSystems》發(fā)表了該文章“Characterization of the pig gut microbiome and antibiotic resistome in industrialized feedlots in China”，為規(guī)?；i場豬腸道菌群及耐藥基因組繪制了一個復雜的藍圖，為健康養(yǎng)豬及合理用藥提供了有益的技術資料。