近日，微生物学权威期刊《微生物组》（Microbiome）在线发表畜禽营养与饲养全国重点实验室呙于明教授团队的研究论文《粪厌氧棒杆菌CML199通过丁酸盐介导的肠-骨轴促进骨骼发育并减缓衰老引起的骨质流失》（Anaerostipes caccae CML199 enhances bone development and counteracts aging-induced bone loss through the butyrate-driven gut-bone axis: the chicken model）1。该研究以蛋鸡为模型，解析了骨骼发育规律及其与肠道菌群的关联性，挖掘到一株具有骨调节作用的鸡源益生菌粪厌氧棒杆菌CML199（Anaerostipes caccae CML199，ANA），且进一步探讨了其促进育成期蛋鸡骨骼发育和减轻衰老蛋鸡骨质流失的机制。
在包括鸟类和哺乳动物在内的高等脊椎动物中，骨骼是一个多功能器官，对于支持姿势和运动、保护内脏器官、维持矿物质代谢平衡和调节内分泌功能至关重要。骨骼的发育和重塑受多种因素调节，例如遗传因素、营养因素、环境因素、激素和免疫细胞等。近年来，越来越多的研究发现肠道微生物及其代谢产物均能参与上述调节过程来影响骨代谢（团队前期将相关研究进展以综述的形式发表于Bone research期刊上2）。与哺乳动物不同，雌性鸟类由于其产蛋特性而表现出高度活跃的骨重塑。本研究以蛋鸡为模型，首先解析了10-90周龄蛋鸡的骨骼发育规律和盲肠微生物群落的演替规律，发现蛋鸡骨骼的生长发育模式区别于哺乳动物，衰老会导致髓质骨体积不断增加，逐渐取代骨小梁并填充骨髓腔，且骨代谢过程逐渐减弱。通过关联分析发现部分梭菌目的菌株与蛋鸡骨骼发育显著相关，并筛选到四株与骨代谢相关的菌株，其中ANA在体内和体外对骨形成的促进作用最为显著。最后，通过长达72周的蛋鸡饲养试验证实日粮持续补充ANA菌粉可提高蛋鸡的骨代谢和改善骨髓免疫微环境来促进育成期骨骼发育，且蛋鸡育成期累积的骨量有助于延缓衰老引起的骨小梁损失，其机制可能与 ANA的代谢产物丁酸及可其持续改善蛋鸡的肠道微环境相关。
该工作对深入探究骨代谢与肠道微生物的互作关系和机制、挖掘肠道微生物资源提供了理论基础和技术储备，也对蛋鸡的长周期养殖模式和促进畜禽健康养殖具有重要意义。
中国农业大学2024届博士毕业生吕正天为论文第一作者，呙于明教授和刘丹副教授为论文的共同通讯作者，胡永飞教授对本研究给予了大力支持。该工作得到国家重点研发计划和中国农业大学2115人才发展计划的资助。
原文链接
1、Anaerostipes caccae CML199 enhances bone development and counteracts aging-induced bone loss through the butyrate-driven gut–bone axis the chicken model.Microbiome,2024. https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-024-01920-y.
2、Modulation of bone remodeling by the gut microbiota: a new therapy for osteoporosis. Bone research, 2023.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10256815/.
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