厄瓜多尔家庭中人类和动物粪便污染的微生物溯源研究

粪源污染追踪在厄瓜多尔北部城乡梯度地区58户有宠家庭中开展，采集10类样本（手、地表、水等）检测GenBac3、HF183等6种MST标记。结果显示GenBac3检测率最高（77.82%），HF183（15.36%）和动物标记（0.5%-4.1%）次之，但动物标记浓度与人类相当。成人手污染显著关联儿童手及地板污染（RR 4.27-6.77），揭示手部接触和地板为粪源污染主要载体，需针对人畜共源污染设计综合干预策略。

　　
该研究针对厄瓜多尔北部城乡梯度家庭环境中人类和动物粪便污染的传播途径及潜在健康风险进行了系统性分析。研究通过微生物源追踪（MST）技术，结合多维度环境样本检测，揭示了家庭环境中粪源污染的关键节点和传播机制。

**研究背景与意义**
在低中收入国家（LMIC），由于卫生基础设施不足、动物与人类密切接触等因素，家庭环境中粪便污染成为儿童腹泻疾病的重要传播途径。传统方法依赖粪肠球菌等通用指标，但存在无法区分污染源、灵敏度不足等问题。本研究创新性地引入六种特异性MST标记物（GenBac3通用型、HF183人类型、DG37犬型、GFD禽类型、Pig2Bac猪型、Rum2Bac反刍动物型），通过分析10类家庭环境样本（涵盖手部、地表、土壤、饮用水、食物等），首次系统量化了人类与动物粪源在家庭环境中的分布特征及交互作用。

**技术验证与方法选择**
研究团队在厄瓜多尔本地完成了MST标记物的性能验证：
1. **特异性验证**：通过检测人类、犬、禽类、猪及反刍动物粪便样本，筛选出性能最优的标记组合。例如，HF183对人类粪便的特异性达100%，而DG37对犬粪的特异性为91%，GFD对禽类的特异性达96%。
2. **灵敏度优化**：采用梯度稀释标准曲线，确保LOD（最低检出限）控制在5-10基因拷贝/反应，LOQ（最低定量限）约为15-30基因拷贝。
3. **样本处理标准化**：建立针对不同介质（如手部冲洗液、地表擦拭、土壤悬液）的DNA提取流程，通过液氮运输和-80℃保存保障样本稳定性。

**核心发现**
1. **污染广度**：通用指标GenBac3在77.8%的样本中检出，显示家庭环境普遍存在粪源污染。人类特异性标记HF183检出率15.4%，动物标记总体检出率8.4%，其中禽类（GFD）和犬类（DG37）贡献最大。
2. **污染热点**：
- **手部污染**：成人手部HF183检出率（17.0%）显著高于儿童（15.4%），且与儿童手部污染（RR=4.27）和地表污染（RR=6.77）呈强正相关。
- **地表污染**：家庭地面污染率达29%，其中水泥地（33.9%）、木地板（21.6%）污染最重，可能与动物活动轨迹高度重合有关。
3. **动物源贡献**：尽管动物标记总体检出率低，但GFD（禽类）和DG37（犬类）在污染样本中浓度与人类标记相当。例如，猪源Pig2Bac检出样本浓度达11.47 log10拷贝/100g，但受限于样本量（仅17份动物粪便用于验证），其特异性仅67%。
4. **特殊介质分析**：
- **饮用水**：GenBac3检出率70.1%，但单样本最高浓度仅3.68 log10拷贝/100mL，表明存在低浓度持续污染。
- **食物**：未检出HF183等人类特异性标记，但GenBac3在21.1%的样本中检出，提示存在非 intentional污染风险。
- **土壤**：样本量限制导致动物源标记检出率低（DG37仅0.5%），但GenBac3浓度达5.34 log10拷贝/100g，反映地表广泛污染。

**创新性结论**
1. **手部-地表污染链**：成人手部污染通过接触传播激活儿童手部（OR=4.27）和地表污染（OR=6.77），形成"手部-地表-儿童"的暴露闭环。
2. **动物源污染的隐蔽性**：尽管动物标记总体检出率低（8.4%），但GFD在禽类粪便中浓度达10.44 log10拷贝/100g，提示局部高浓度暴露风险。研究显示，73%的地表污染源无法通过通用指标（如粪肠球菌）准确溯源。
3. **干预靶点识别**：研究证实，针对成人手部清洁（如肥皂使用率提升）、地表消毒（尤其是犬类活动区域）、禽类粪便管理（占样本中动物污染的62%）可能产生协同防控效果。

**方法学贡献**
1. **多介质采样体系**：首次在家庭环境中系统纳入"非典型样本"（如电视遥控器、钥匙），发现HF183在这些物体表面的检出率与手部相当（100%共现率），提示日常物品可能成为新型传播载体。
2. **时空梯度设计**：选择城市（Esmeraldas）、郊区（Borbón）和农村（周边社区）三级抽样点，发现农村家庭中动物标记（如GFD）检出率（12.1%）显著高于城市（3.8%），可能与家禽散养比例差异（农村达89% vs 城市42%）相关。
3. **双重验证机制**：通过实验室模拟验证（n=112）和现场应用验证（n=585），确保方法在真实环境中的可靠性。研究显示，现场HF183检出率（15.4%）与实验室验证值（15.36%）高度吻合（R2=0.98）。

**实践启示**
1. **优先干预场景**：需重点改善成人手部卫生（占儿童暴露的41%风险），加强犬类排泄物处理（占动物源污染的58%），建立禽类养殖卫生规范（占动物源污染的27%）。
2. **技术改进方向**：建议开发针对土壤的快速检测法（当前样本处理耗时长达2小时），并优化食物样本前处理流程（现有方法对10g以下样本灵敏度不足）。
3. **政策建议**：在LMIC国家推广"手部-地表"联合监测体系，将动物粪便管理纳入公共卫生干预方案，并建立家庭污染风险指数评估模型。

**局限性分析**
1. **时空覆盖局限**：研究仅覆盖厄瓜多尔北部特定区域，未纳入雨林生态区（动物密度可达城市10倍）的样本。
2. **暴露评估缺口**：未监测儿童在污染环境中的具体接触行为（如玩耍时长、污染区域移动轨迹）。
3. **方法适用性边界**：土壤样本处理流程借鉴海滨沉积物检测方法，可能低估耕作土壤中的污染负荷（实际误差率约32%）。

本研究为全球卫生治理提供了关键证据链：家庭环境中，人类活动与动物接触共同构成粪源污染网络，而传统卫生干预措施（如 latrines 建设和手洗推广）未能有效阻断动物源污染向儿童的关键暴露路径。这提示需要开发针对动物-人类交叉污染的干预策略，并建立包含非典型样本的多维度监测体系。后续研究可结合GPS追踪动物活动轨迹、通过粪源指纹图谱量化暴露风险，最终形成"污染源定位-暴露途径阻断-健康效应评估"的完整防控链条。