2025-06-24 09:59来源:本站
麻风病是由细菌病原体M. Leprae引起的一种被忽视的热带疾病,最近发现的嗜睡分枝杆菌8,9。在人类中,该疾病表现为临床表现的连续体,从严重程度(或paucibibacillary)到最严重的松性类型(或多重细胞)10的皮肤和神经病变的严重程度增加。症状在长时间的孵化期之后出现,范围从几个月到30年,平均在人类中为5年。由于感觉丧失,麻风病可以导致永久损害和严重的畸形11。尽管麻风病的患病率在最近几十年中明显下降,但每年仍有大约210,000例新的人类病例,其中2.3%位于西非12%。据认为,传播主要发生在通过雾化鼻分泌物长时间和密切接触的个体之间,并通过鼻或呼吸道粘膜进入,但确切的机制仍然不清楚13,14。其他路线的作用,例如皮肤接触,尚不清楚。
曾经认为引起麻风病毒的细菌是强制性的人类病原体1。但是,它们可以在野外的其他动物宿主中循环,例如美洲的九种带有的腋窝(Dasypus novemcinctus)和UK2,3的红松鼠(Sciurus vulgaris)。尽管最初的感染很可能是偶然的,并且是人类起源,但次生动物宿主随后可以代表人类感染的来源15,16,17,18。在囚禁中,非人类灵长类动物,例如黑猩猩(pan troglodytes)4,烟熏芒果(Cercocebus atys)5,6和cynomolgus杏仁核(Macaca fascicularis)7,已知在没有任何明显的感染力的情况下会发展出麻风病。但是,由于其俘虏身份,目前尚不清楚他们如何获得麻风m.,以及这些物种是否也可以在野外收缩麻风病。
Here, we report leprosy infections and their disease course in two wild populations of western chimpanzees (P. troglodytes verus) in Cantanhez National Park (CNP), Guinea-Bissau, and in Taï National Park (TNP), Côte d’Ivoire, using a combination of camera trap and veterinary monitoring (Extended Data Fig. 1a and Supplementary Notes 1 and 2).从对粪便样品和验尸组织的分析中,我们确定了M. Leprae是观察到的病变的病因,并根据其完整的基因组序列确定了各自菌株的系统发育位置。
CNP的黑猩猩对人类观察者没有习惯,从而排除了系统的行为观察。纵向研究需要使用相机陷阱,我们在2015年至2019年之间进行了操作。在CNP的211个位置获得的624,194个数据文件(视频和照片)中(扩展数据图1B,扩展数据表1和补充表1)和补充表1),31,044(5.0%)(31,044(5.0%))。独立事件的数量(至少60分钟)的数量总计4,336,其中241(5.6%)包含具有严重麻风病变的黑猩猩,其中包括四个清晰可识别的个体(两个成年女性和两个成年男性),遍及三个社区(扩展数据图2和补充注2)。与人类一样,黑猩猩中的paucibaCillary病例可能存在,但很容易被发现。没有报道这种麻风病的次要表现。所有有症状的黑猩猩均表现出脱发和面部皮肤不形容,以及覆盖其身体不同区域(四肢,躯干和生殖器)的斑块和结节,面部畸形以及溃疡和溃疡和变形的手(爪手)和脚(图1a – c)(图1a – c),与多重核心形式一致。纵向观察表明,某些表现形式与人类所描述的某些表现(例如,手的逐步变形)相似(扩展数据图2和补充视频1-3)。为了证实用Leprae的感染,我们收集了粪便样品,并用两个嵌套聚合酶链反应(PCR)测定了针对M. leprae特异性重复元件(RLEP)和18 kDa抗原基因的测定。从CNP中的208个DNA提取物中,有一个在测定中均为阳性,而第二个DNA提取物仅在更敏感的RLEP-PCR19中为阳性(扩展数据表2,补充表2和补充注释3)。对两个阳性样品的微卫星分析证实,它们起源于两个不同的女性 (补充注释4和补充表3和4)。我们的结果表明,Leprae M. Leprae是CNP黑猩猩中麻风病综合征的最可能原因。
At TNP, chimpanzees are habituated to the presence of researchers and have been followed daily since 1979. In addition, necropsy samples have been collected from all dead individuals recovered since 2000. In June 2018, researchers first noticed leprosy-like lesions on Woodstock, an adult male chimpanzee from one of the three habituated communities (south) (Extended Data Fig. 1c).耳朵,嘴唇和眼睛下面的最初小结节变得更加突出,然后是眉毛,眼睑,鼻孔,耳朵,嘴唇和脸部的结节。面部结节,手,脚和睾丸上的皮肤变得不相容,并观察到指甲的损失和异常生长(图1d – g,扩展数据图3和补充视频4和5)。从2018年6月起,所有样品中都检测到麻风分枝杆菌DNA(扩展数据表2,补充表2和补充注释2)。在这里,麻风大麻分枝杆菌的连续无创检测与麻风病的发作和演变有关。
从TNP尸检收集中对所有黑猩猩脾样品(n = 38个个体)进行回顾性PCR筛查,导致在两个其他个体中鉴定了Leprae DNA。来自同一社区的一名成年女性名为Zora,该女性在2009年被豹子杀死,在两种PCR分析中都呈阳性。PCR在其他各种器官中证实了Leprae DNA的存在(扩展数据表2)。自2007年以来,对她去世前几年的照片进行了回顾性分析(图3扩展数据)。准备福尔马林固定的皮肤样品(手脚),以降血久毒素和曙红以及Fite-Faraco染色进行组织病理学检查。皮肤呈现出典型的麻风病的迹象,其特征是真皮中弥漫性皮肤细胞浸润和subcutis显然与表皮基础层明显分离(扩展数据图4A)。我们检测到组织形成细胞中中等数量的酸性杆菌(单个或团块),表明了Leprae(扩展数据图4B)。由于针对Leprae特异性抗原酚醛糖脂(PGL-I)的抗体是人类中的Leprae感染的标志,因此我们还对来自该个体的血液样本进行了PGL-I横向流量快速测试21,该血液样本显示出强烈的血清效应(扩展数据。图4C)。佐拉(Zora)死前收集的粪便样品从2002年开始包含Leprae DNA。在这种情况下,疾病表现,组织病理学发现,血清学和分子数据以及疾病的整体过程,都明确指向麻风大麻菌诱发的麻风病。
为了确定在2009年佐拉去世时感染了TNP南部社区中的其他人,通过测试2009年收集的所有可用的粪便样品(n = 176),对接触动物进行横断面筛查(n = 32)(补充表2)。其他三只黑猩猩在包括伍德斯托克在内的单个样品中是PCR阳性的。尽管每天对南方社区成员进行20年的监测,但在其他个体中尚未观察到麻风病的临床症状,而邻近社区已有40年2223年。考虑到在此期间,已经观察到467个人,看来麻风病是一种罕见的疾病,在这些黑猩猩社区中的传播水平较低。
为了表征在野生黑猩猩中引起麻风病并进行系统基因组比较的麻风病的菌株,我们选择了在RLEP和较不敏感的18 kDA PCR中呈阳性的DNA提取物,这表明LEPRAE M. LEPRAE DNA水平相对较高。对于TNP,我们选择了多个样本中阳性的个体。使用杂交捕获靶向富集后,将样品进行光明测序。对于样品GB-CC064(豚鼠)和Zora(CôteD'Ivoire)的样本GB-CC064(豚鼠),分别为39.3××和25.8×(扩展数据表2和补充表5)获得了足够的M. Leprae基因组覆盖范围。我们产生了来自五个西非国家(尼日尔,马里,贝宁,科特迪瓦和塞内加尔)的人类活检的21 M.麻风。我们组装了一个数据集,其中包括本研究中产生的基因组和所有先前可用的M. Leprae基因组。在总共286个基因组中,有64个起源于六个西非国家(扩展数据图5和补充注释5)。
贝叶斯和最大值分析(扩展数据图6和7)将豚鼠(GB-CC064)的菌株放在分支4上,在该分支4上,它在标准基因型4N,4O和4P之外群集中,但在所谓的4N/O Genotype型基因型24,25(图2A,图2A,C)中。该4N/O基因型很少见,仅包括5个麻风麻痹菌株。来自尼日尔患者的一种菌株(NG13-33),从巴西的一名患者(巴西34个菌株)获得了两种菌株(2188-2007和2188-2014),来自26个菌株,来自两种源自西非的圈养非人类灵长类动物(CH4和SM1)25。这五种菌株和GB-CC064的分支顺序在我们的分析中尚未解决,基础多肌提示该基因型中的星形多样化,以及包含所有基因型4菌株(4N/O,4N,4N,4P和4O)的组。据估计,该群体的最新共同祖先的差异是在六世纪发生的(平均差异时间为1,437年前,最高后部密度最高(HPD)1,132–1,736年前)。指定为TNP-418的科特迪瓦中感染Zora的菌株属于分支2F,其中,分支顺序也大多尚未解决(图2a,b)。该分支机构目前由中世纪欧洲(n = 7)和现代埃塞俄比亚(n = 2)组成,到目前为止,这种基因型从未据报道我们在西非的知识。贝叶斯分析估计第二世纪的差异时间(平均1,873年前(95%HPD 1,564–2204年前)),类似于以前的预测27。
来自伍德斯托克的样品没有产生足够的光明读物来重建完整的基因组来进行系统基因组学分析。然而,从PCR产物中得出的少数可用Illumina读取和Sanger序列中回收的单核苷酸多态性(SNP)使我们能够将CôteD'Ivoire的第二个M. Leprae菌株分配给与TNP-418相同的基因型(补充注释5)。总体而言,系统基因组学分析表明,CNP和TNP的黑猩猩种群中的麻风麻肉菌菌株没有密切相关。
野生黑猩猩种群中麻风树枝诱导的麻风病的发现提出了这些感染的起源问题。麻风分枝杆菌被认为是人类适应的病原体,先前影响野生动植物的麻风病的病例与拟人化兼容。因此,主要假设将是人与人之间的传播。潜在的传输途径包括直接(例如皮肤)接触和吸入呼吸液滴和/或富米特的接触,并假设在所有情况下,都需要延长和/或重复暴露于传播11。CNP的黑猩猩不习惯人类,也不会在距离通过呼吸液滴传输的距离接近。尽管这些黑猩猩居住在农业景观中,并与人类共享自然和耕种资源的机会28,但当今的人类 - 奇曼齐直接接触并不常见。然而,历史悠久的人与奇义齐相互作用的确切性质仍然未知。例如,关于黑猩猩是否被保存为“宠物”还是被猎取肉的强大数据。长期的人类 - 奇义齐在这种共享景观中共存,使人类成为黑猩猩感染的最可能的来源。但是,来自CNP的几个黑猩猩群落的多个人表现出症状性麻风病,表明麻风m.现在可能正在该人群中的个体之间传播。
在TNP,南黑猩猩社区与人类定居点和农业相距甚远。在TNP29,30上显示了人向动物的病原体传播,但涉及呼吸道病原体(肺炎病毒和人冠状病毒OC43),这些病原体易于易于传播,不需要长时间暴露。此外,据认为,麻风大麻菌是从有症状的人类中传播的31,研究人员或当地的研究助理中尚无麻风病例。尽管无法排除人类来源,但人类的接触率低,加上西非人群中TNP黑猩猩在TNP黑猩猩中检测到的稀有性。这是由于缺乏抗药性突变所支持的(补充注释6)。谱系的相对较大的年龄导致TNP的黑猩猩菌株,但仍增加了古老的人与人之间传播的可能性。但是,1,500 - 2,000年前的人口密度甚至可能低于目前的人口密度,这使得这不太可能。如果发生这种古老的传播,并且细菌在黑猩猩中持续了很长时间,那么它应该更广泛地扩散,如在leprae感染的松鼠中所观察到的那样,3,16,17。因此,古老的人与人之间的传播并不是解释TNP中黑猩猩的麻风大麻菌存在的最合理的机制。
这些发现可以通过非人类麻风病库的存在来更好地解释。由于黑猩猩经常狩猎,传播可能源自其哺乳动物猎物32。非人类灵长类动物是TNP33上最受欢迎的猎物,并在CNP上被狩猎(补充注3)。黑猩猩还消耗了其他哺乳动物猎物,例如无蹄类动物。值得注意的是,这种情况假设Leprae的动物宿主范围比目前所知的还要广泛。也许更有趣的是,环境来源可能是黑猩猩感染的起源。其他分枝杆菌可以在水中生存,包括溃疡性分枝杆菌和其他非结核分枝杆菌34,35,分子研究报告说,leprae M. leprae可以在土壤中生存36。实验数据还表明,M. Leprae在Amoebae37,Arthropods38和Ticks39中成倍增加,这可能有助于环境中细菌的持久性。对这些假设进行检验将需要对Leprae M.在野生动植物和环境中的分布进行彻底研究,从而阐明病原体的整体传播途径。