内蒙古自治区（内蒙古）地处我国北部边疆，总面积占中国国土面积的12.3%，是我国第三大省份。地势较高，平均海拔高度1 000 m左右，以高原型地貌区为主。全区鼠疫自然疫源地面积约33.7万hm²，分布有4种鼠疫疫源地，其宿主动物分别为蒙古旱獭（Marmaota sibibirica）、达乌尔黄鼠（Spermophilus dauricus）、布氏田鼠（Microtus brandti）和长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）^[1-3]。内蒙古疫源地范围广、物种繁多、构造复杂，是我国鼠疫的重灾区^[4-5]。自2017年以来，内蒙古地区长爪沙鼠鼠疫再次活动，并出现了多点疫情暴发，因其宿主动物和媒介蚤类的多样性，动物鼠疫将会持续很长时间，进而有危及人类的风险^[6]。本研究以内蒙古鄂尔多斯高原地区长爪沙鼠鼠疫疫源地为研究对象，对其土壤金属含量进行调查，以探讨动物鼠疫流行与土壤元素之间的相关性，为及时掌握鼠疫疫情动态提供数据。

查阅历史资料，2023年4月在内蒙古鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫疫源地鄂托克旗的30个疫源地与30个非疫源地（与疫源地地貌相似）采集土壤样品，按照梅花点法进行采样^[7]。为便于标记样品，以一点为中心，东、南、西、北4个方向共采集5份土壤样本，每份间隔至少100 m。每个点采集5份，共采集300份。见图 1。

图 1 内蒙古鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫疫源地土壤样品采样点位置 Figure 1 Locations of soil sampling sites with and without plague natural foci with Meriones unguiculatus as the host in the Ordos Plateau, Inner Mongolia, China

图选项

50 ml冻存管（Corning Science Mexico S.A.de C.V.），手持式X射线荧光分析仪（TrueX 200S）、样品杯（苏州浪声科学仪器有限公司），电子天平[S-224S型，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司]，工兵锹，100目尼龙筛，陶瓷研钵和塑料自封袋。

去除地表植被，采集离地面约5~20 cm的土壤，每份土壤采集50 g，装入冻存管带回实验室。

将土样倒入有标号的无色聚乙烯膜上，除去植物根茎、虫类、石头等杂物，放置在阴凉干燥的地方，使其自然干燥，然后用瓷研钵碾磨，用100目尼龙筛过滤，滤后的土样放入自封袋中备用。

取待测土样装入样品杯中，厚度至少0.5 cm（约5 g），后填充纸压实，用手持式X射线荧光分析仪检测每份土样中的钾（K）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）、铷（Rb）和钙（Ca）的含量，平行测量5次，计算平均值。

应用Excel 2019软件录入并整理数据，SPSS 26.0软件对数据进行统计分析。计量资料是正态分布（锰、钴、铅、铷4种金属元素），用均数和标准差表示，采用独立样本t检验进行两组间的比较；计量资料是偏态分布（钾、钙、钛、钒等元素），用中位数和四分位数表示，采用Mann-Whitney U检验进行两组间的比较，采用Spearman秩相关对鼠疫疫源地历史疫点和非历史疫点的土壤金属元素含量之间进行相关性分析^[8-10]，P < 0.05为差异有统计学意义。

疫源地与非疫源地样地土壤中金属元素含量用中位数表示，金属元素含量单位为mg/kg。结果显示，样地土壤中均是钙元素含量最多，其次是铁元素和钾元素。见表 1。

表 1 内蒙古自治区鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫疫源地与非疫源地样地土壤金属元素含量对比分析 Table 1 Comparative analysis of metal element content in soils from sampling sites with and without plague natural foci with Meriones unguiculatus as the host in the Ordos Plateau, Inner Mongolia

表选项

疫源地样地与非疫源地样地土壤中13种金属元素含量比较，疫源地样地钾、铁、铷和铅含量均高于非疫源地样地，其中钾、铁、铷含量差异均有统计学意义（均P < 0.05），钙与其他元素含量均为非疫源地高于疫源地，但差异均无统计学意义（均P > 0.05）。见表 1。

疫源地与非疫源地样地土壤中13种金属元素含量经相关分析，结果显示不同金属元素间相关关系较为密切。疫源地样地土壤中钾与铅呈正相关（r_s=0.401，P < 0.001），与铜、铷无相关关系（均P > 0.05），与其他元素呈负相关（均P < 0.05）；铅与钙无相关关系（r_s=0.071，P > 0.05），其余各元素间均呈正相关（均P < 0.05）。非疫源地样地中土壤中钾与铅呈正相关（r_s=0.407，P < 0.001），与钒、铁、铜、铷均无相关关系（均P > 0.05），与其他元素呈负相关（均P < 0.05）；锰、钴、镍等其余元素之间均呈正相关（均P < 0.05）。见表 2。

表 2 内蒙古自治区鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫疫源地与非疫源地样地土壤中金属元素含量间Spearman秩相关分析 Table 2 Spearman's rank correlation analysis of metal element content in soils from sampling sites with and without plague natural foci with Meriones unguiculatus as the host in the Ordos Plateau, Inner Mongolia

表选项

鼠疫是由啮齿动物感染鼠疫耶尔森菌（Yersinia pestis，鼠疫菌）并经蚤叮咬及其他途径传播的一种自然疫源性传染病，其发生流行与宿主、媒介和环境中多种因素有关。自然界中鼠疫菌与其周围的土壤微气候、宿主及媒介形成了一种共生的微生态系统^[11]，土壤中的微量元素可能是某种病原菌生存的前提条件^[12]。

有报道指出，啮齿类动物中鼠疫的出现与土壤中某些金属离子变化有关^[13]。Ca²⁺的水平可影响鼠疫菌对侵袭机体的能力有着促进作用的外膜蛋白（Yops）和V抗原（LcrV）的合成与分泌^[14]。鼠疫菌毒力因子Pgm与Fe³⁺的关系得到证实，提示鼠疫与土壤中铁元素含量有一定的关系^[15]。锌、锰、铜等金属离子在鼠疫菌体内和体外的吸收决定其特定毒力因子的合成^[16]。此外，经过多年对鼠疫流行区生态环境的调查发现，在未知的条件下，当土壤中钴、铁、钛的含量突然增加到正常水平的3倍时，就会导致黄鼠和沙鼠动物疫情的暴发；当钒、镍、铜离子的含量因不明原因骤降至正常水平的1/12，而其他的金属离子都在正常范围内，也会暴发鼠疫^[17]。综上所述，土壤中金属元素的含量与鼠疫的发生有着密不可分的关系。

研究表明，加铁可使pgm^-或pst^-鼠疫菌的毒力增强，低毒力或无毒力的耶尔森菌通过摄取和转运铁，使致病菌在体内生长繁殖和引起感染，从而发挥增强毒力的作用^[18-19]。本实验中疫源地样地铁元素含量高于非疫源地含量，进一步提示铁可增强鼠疫菌毒力。低钙环境是致病性耶尔森菌非常重要的毒力决定因子^[20-21]，LcrV、Yop蛋白和大部分控制其表达的蛋白构成的低钙反应刺激元件，在菌体与宿主细胞接触后，可以分泌毒力因子Yops蛋白等。体外实验表明，在37 ℃培养及缺乏毫摩尔水平的外源钙离子或核苷酸存在的条件下，LcrV和Yop蛋白等毒力决定因子的表达可达到最大值^[22]。本次调查疫源地钙含量低于非疫源地，但含量差异无统计学意义，还需进一步调查。大部分元素之间均有相关性，联系较为密切，元素之间的正负相关关系，说明金属元素在自然界中的协同和拮抗作用影响着鼠疫菌的生长繁殖和生态稳定性。

长爪沙鼠鼠疫疫源地近几年来动物间疫情持续发生，2019、2020年均有人间鼠疫暴发，其主要宿主和媒介多，分布广泛，并且疫点和疫区有向城镇和人口密集区靠近的倾向，给周边居民带来了很大的威胁^[23]。本次研究通过检测内蒙古鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫自然疫源地土壤金属元素含量，分析不同金属元素在土壤中的含量及相互关系，揭示其与鼠疫疫情的关联性。提示今后对内蒙古鄂尔多斯高原长爪沙鼠鼠疫疫源地的各金属元素之间相互作用及含量比例应进行长期动态监测，深入开展土壤中金属含量变化与鼠疫疫情之间的相关性研究，为更好地指导鼠疫防治工作提供本底依据。

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