在动物园里，大猩猩们看似生活惬意，吃着精心准备的食物，住着舒适的环境。然而，有一种 “神秘杀手” 正威胁着它们的生命 —— 心血管代谢疾病（Cardiometabolic Disease，CMD） 。这可是动物园里大猩猩的 “头号杀手”，很多大猩猩都深受其害。在人类社会中，心血管疾病往往和饮食、不爱运动等生活习惯密切相关。但大猩猩们可不会像人类一样暴饮暴食或者久坐不动，那它们患上 CMD 的原因究竟是什么呢？这让科学家们十分好奇。
之前的研究发现，肠道微生物和人类的心血管疾病有着千丝万缕的联系。比如，我们吃进去的一些食物，像富含磷脂酰胆碱和 L - 肉碱的高蛋白食物，经过肠道微生物的 “加工”，会变成三甲胺（TMA），TMA 又会在人体内进一步转化为三甲胺氧化物（TMAO），这个 TMAO 可是个 “坏家伙”，它会促进胆固醇的积累，让动脉粥样硬化的风险大大增加。可是在大猩猩身上，虽然也发现了肠道微生物和心血管疾病之间可能存在关联，但具体情况还很不清楚。之前有研究只是找到了一些肠道微生物的分类标记，能区分患病和未患病的大猩猩，但这些微生物在代谢和功能上的意义还不明确。所以，为了搞清楚这背后的秘密，科学家们决定深入研究，看看能不能找到和 CMD 相关的微生物和代谢标记，从而揭开大猩猩 CMD 的神秘面纱。
为了解开这个谜团，来自多方的研究人员合作开展了一项研究，并在《Nature Communications》期刊上发表了名为 “Multi-OMIC analysis of gut microbiome and metabolome reveals markers of cardiometabolic disease in gorillas” 的论文。他们通过研究发现，大猩猩的 CMD 可能和肠道微生物功能的改变有关，而这又受到动物园饮食和环境的影响。这一发现就像一把钥匙，为我们理解大猩猩的 CMD 打开了新的大门，不仅有助于保护动物园里大猩猩的健康，还能为人类心血管疾病的研究提供新的思路。
在这项研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法。他们从不同地区的大猩猩粪便样本入手，利用 16S rRNA 测序技术和鸟枪法宏基因组测序技术，分析肠道微生物的组成和功能；借助基于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）的代谢组学技术，检测粪便中的代谢物。此外，还通过统计分析和机器学习算法，找出与 CMD 相关的微生物、代谢物和代谢途径。这些技术相互配合，为研究提供了有力的支持。
下面来看看具体的研究结果。
- 肠道微生物组组成反映野生、美国和欧盟动物园大猩猩之间的差异：研究人员分析了来自野生、美国和欧洲动物园的大猩猩粪便样本，通过 16S rRNA 基因 MiSeq -V4 测序来研究肠道微生物的多样性。结果发现，野生大猩猩的肠道微生物多样性比动物园里的大猩猩低。有趣的是，美国动物园的大猩猩，不管健康与否，肠道微生物多样性都比欧洲动物园的大猩猩高。而且，通过多变量排序分析发现，野生和美国动物园的大猩猩肠道细菌群落组成差异很大，欧洲动物园的大猩猩则处于两者之间。这就像是不同的 “微生物小世界”，各自有着独特的特点，说明环境对大猩猩肠道微生物组的影响很大。
- 粪便代谢组也遵循环境差异：研究人员利用 NMR 技术检测粪便代谢物，发现粪便代谢组的情况和 16S rRNA 数据相似。美国动物园的大猩猩粪便中，氨基酸、短链脂肪酸（Short Chain Fatty Acids，SCFAs）和一些有机酸含量较高；而野生大猩猩粪便中，3-(3 - 羟基苯基) 丙酸、甲醇等物质更常见。欧洲动物园的大猩猩粪便代谢物情况则介于两者之间。这表明动物园的环境，尤其是美国动物园的环境，让大猩猩的肠道处于一个营养丰富、发酵活跃的状态，但也可能掩盖了患病和未患病大猩猩之间的差异。
- 特定的分类群、途径和代谢物区分了患有 CMD 的圈养大猩猩：由于环境对肠道微生物组影响很大，研究人员专门挑选了美国患病和未患病大猩猩的样本进一步研究。16S rRNA 分析发现，患病大猩猩的微生物丰富度和多样性有降低的趋势，而且它们和未患病大猩猩的微生物群落组成也有明显差异。通过鸟枪法宏基因组测序，研究人员找到了一些能区分患病和未患病大猩猩的微生物分类群，比如 Chromatiaceae、Corynebacterium mustelae 等在患病大猩猩中更常见，而未分类的 Podoviridae、Acidaminococcus fermentans DSM 20731 等在未患病大猩猩中更丰富。同时，患病大猩猩的微生物功能途径多样性也更低，一些与氨基酸和碳水化合物代谢相关的途径明显减少。在代谢物方面，患病大猩猩粪便中的蛋氨酸、赖氨酸、丙酸和丁酸含量较低，而乙酸乙酯含量较高。
- 综合元组学分析降低了预测心血管代谢疾病的错误率：研究人员将微生物分类群、功能途径和代谢物数据整合起来，构建了一个多组学预测模型。这个模型的预测效果非常好，平均交叉验证准确率达到了 90.98%。这说明综合考虑多种因素，能更准确地预测大猩猩是否患有 CMD。而且，通过分析还发现，一些代谢物和微生物途径之间存在关联，进一步揭示了 CMD 和肠道微生物及代谢物之间的复杂关系。
研究人员通过对大猩猩肠道微生物组和代谢组的研究，发现动物园环境会让大猩猩肠道微生物多样性增加，并且改变肠道代谢环境。而患有 CMD 的大猩猩，肠道微生物多样性降低，短链脂肪酸生成减少，还存在潜在的炎症细菌增多等问题。这些发现不仅对理解大猩猩的健康状况非常重要，还为保护濒危的西部低地大猩猩种群提供了关键信息。同时，由于大猩猩和人类在生理上有一定的相似性，这项研究也为我们理解人类心血管疾病提供了新的视角，让我们可以从肠道微生物和代谢的角度去探索疾病的奥秘。未来，研究人员可以根据这些发现，进一步探索如何通过调整饮食和环境来改善大猩猩的健康状况，也有望为人类心血管疾病的治疗和预防带来新的启发。
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