首例丹顶鹤痛风研究：肠道大肠杆菌-噬菌体失衡驱动关节炎发作

2025年11月，上海探普生物客户扬州大学林鸿在《Transboundary and Emerging Diseases》发表了题为《High-Throughput Sequencings Revealed That Gut Microbiota Dysbiosis is Implicated in Gouty Arthritis of Red-Crowned Crane (Grus japonensis)》的文章，研究首次报道江苏睢宁野生动物救护中心4只丹顶鹤患痛风性关节炎（GA），综合跛行、关节肿胀及血尿酸高达1029 μmol/L确诊；通过宏基因组和16S rRNA测序发现粪便中大肠杆菌及噬菌体phiEcoM-GJ1显著占优，菌群失衡；MALDI-TOF/MS进一步证实大肠杆菌为主（65.5%）。采用车前草、多西环素及维生素联合降尿酸-抗菌治疗1个月后行为完全恢复，提出“肠-关节轴”假说，提示肠道菌群失调与丹顶鹤GA密切相关。

研究背景

丹顶鹤（Grus japonensis）全球不足4000只，IUCN列为“易危”，中国一级保护。2024年3月江苏睢宁野生动物救护中心4只个体突发跛行、关节肿胀，血尿酸>1000 μmol/L，首次被怀疑为痛风性关节炎（GA）。GA在人、禽中已有报道，但鹤类空白；且近年提出“肠-关节轴”概念，提示肠道菌群失调可能驱动关节炎症，亟需验证。

研究方法

1、临床-影像学：X光拍跗跖关节、VetScan VS2测血生化。

2、非侵入取样：2024-05-10采集4份新鲜粪便，PBS制上清，−80 ℃保存。

3、宏基因组：混合样本抽DNA/RNA，Illumina NovaSeq 6000 PE150测序，去宿主/去rRNA后SPAdes/MEGAHIT组装，NCBI nt注释。

4、16S rRNA：混合+4份个体样本，V3-V4区341F/806R扩增，MiSeq PE300测序，QIME2分析。

5、培养-MALDI-TOF/MS：血琼脂、麦康凯、LB平板37 ℃培养24 h，随机挑29个单菌落，Microflex LT鉴定。

6、治疗：扬州大学动物医院制定“中西结合”方案——车前草0.6–1 g kg⁻¹、多西环素15–20 mg kg⁻¹、维生素AD₃ 30–50万IU kg⁻¹饲料、复合维B 100 g t⁻¹饲料，连续1个月。

7、统计：GraphPad Prism单因素ANOVA。

研究结果

01临床诊断

2024年3月江苏睢宁救护中心4只丹顶鹤出现持续性跛行、喜卧、跗跖关节肿胀。

X光可见关节腔隙变窄、骨赘形成；血生化示尿酸17.3 mg dL⁻¹（≈1029 µmol/L，参考值100–400 µmol/L），达到人类“重度高尿酸血症”标准，综合判定为GA。

图1：丹顶鹤GA的临床研究

02宏基因组

宏基因组（RNA+DNA）共获1.72亿条clean read；去宿主后病毒 reads 主要匹配已知噬菌体，未发现任何对脊椎动物致病的新病毒。

最优势病毒为Enterobacteria phage phiEcoM-GJ1（RNA 93.2%，DNA 83.0%），系大肠杆菌裂解性噬菌体，提示“菌-噬菌体”失衡而非外源病毒感染。

锁定优势细菌

RNA样本：大肠杆菌占细菌reads 53%。

DNA样本：嗜水气单胞菌67%，大肠杆菌24%。

qPCR验证与测序结果高度一致（r>0.9）。

4只个体均持续携带高载量大肠杆菌（>20%），嗜水气单胞菌仅RCC-26个体占优，提示大肠杆菌为群体共性因子。

图2：（A，B）通过RNA和DNA样本的宏基因组测序检测病毒，发现丹顶鹤粪便中以肠杆菌门噬菌体phiEcoM-GJ1为主。

0316S rRNA细化群落特征

门水平：厚壁菌门（Firmicutes）53.5%、变形菌门（Proteobacteria）42.0%占绝对主导。

属水平：混合样本Top 5为Escherichia-Shigella 40.5%

Lactobacillus 33.5%，Enterococcus 12.3%，Staphylococcus 3.7%，Butyricicoccaceae 1.5%。

个体样本趋势相同，说明菌群失衡具有群体一致性。

物种水平多数未分类，提示丹顶鹤肠道核心菌种数据库尚缺。

图3：通过16S rRNA基因测序检测的红冠鹤粪便中细菌相对丰度。

04MALDI-TOF/MS直接溯源

随机挑取29个单菌落，19株（65.5%）被高置信度（score ≥2.0）鉴定为大肠杆菌；其余为Enterococcus faecium、Bacillus pumilus等。
与宏基因、16S结果互为佐证，证实“大肠杆菌过度繁殖”并非核酸提取偏差。

提出“肠-关节轴”证据链

高尿酸+关节炎症 ↔ 肠道大肠杆菌/噬菌体失衡 ↔ 菌群代谢产物（LPS、短链脂肪酸等）可能通过血液激活NLRP3炎症小体→关节MSU结晶沉积加剧。

虽未能进行无菌或粪菌移植实验，但“菌-尿酸-炎症”时序关系符合已有小鼠/鸡模型报道，为鸟类首次提供流行病学证据。

图4：通过 MALDI - TOF /MS技术鉴定丹顶鹤粪便中的细菌。

05中西结合干预有效

方案：车前草（0.6–1 g kg⁻¹，利尿降尿酸）+ 多西环素（15–20 mg kg⁻¹，抑制大肠杆菌）+ 维生素AD₃+复合维B（抗炎、修复黏膜）。

疗程1个月后，4只鹤行走姿态、采食、展翅行为恢复至与发病前无差异；复查关节肿胀消退（图S3）。

提供可操作的救护中心用药模板，避免麻醉手术风险。

总结

1、首次报道丹顶鹤痛风性关节炎病例，填补鹤类GA空白。

2、首次在濒危鸟类验证“肠-关节轴”假说：高尿酸性关节炎与肠道大肠杆菌-噬菌体失衡相关，而非新型病原体感染。

3、建立“宏基因组+16S+MALDI-TOF”三阶交叉验证流程，为野生动物GA病因解析提供范式。

4、提出并验证“中西结合”治疗方案（车前草+多西环素+维生素），为鹤类GA临床管理提供可复制的低成本方案。