研究背景
研究表明，患有胃肠道疾病的犬类，如慢性肠病或出血性肠炎，其粪便微生物组成与健康犬类相比表现出明显的差异。此外，在患有肥胖和糖尿病的犬类中也观察到了GI微生物群的变化。因此，肠道微生物群有望作为未来与疾病相关的诊断和监测的生物标志物。然而，鉴于大多数研究都报告了来自粪便样本的微生物群结果，犬类GI道内微生物群落的知识存在明显空白。黏膜微生物群，附着在肠道黏膜上，为微生物与宿主之间的密切相互作用提供了独特的见解，可能影响局部和全身的生理过程，该研究旨在增强对犬类GI生态系统的理解，以及其与饮食影响和犬类年龄相关变化的潜在关联。
研究内容
样本收集：从12只断奶犬（8周龄）和12只老年犬（11.1岁）中随机分配，分别喂食动物产品基饮食和植物产品基饮食，持续12个月。在实验结束时，收集了胃、十二指肠、空肠、回肠和中结肠的黏膜样本。
DNA提取与测序：提取DNA并扩增16S rRNA基因的超变区4（V4），使用Illumina MiSeq测序评估微生物群。
数据分析：使用QIIME 1.9.1和宏基因组分析轮廓统计软件2.1.3进行数据分析。使用Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States进行基因预测。
研究结果
α多样性：中结肠样本的物种丰富度显著高于其他段（p = 0.010）。年龄、性别和饮食对α多样性没有显著影响。
β多样性：主坐标分析（PCoA）显示中结肠样本形成明显聚类，与其他段分离。加权UniFrac距离分析显示胃、回肠和中结肠样本有明显聚类，表明这些区域存在独特的微生物群落。年龄、性别和饮食对β多样性没有显著影响。
分类组成：主要门类：变形菌门（平均42.4%）、厚壁菌门（平均31.6%）、拟杆菌门（平均10.9%）和梭杆菌门（平均6.5%）。这些门类在不同胃肠道区域的相对丰度存在显著差异。具体变化：变形菌门从胃到中结肠呈下降趋势（q < 0.001）。厚壁菌门在回肠中相对丰度最高，胃中最低（q < 0.001）。拟杆菌门在十二指肠中相对丰度高于胃和回肠（q < 0.001）。梭杆菌门在中结肠中相对丰度高于其他区域（q < 0.001）。属水平：超过20个属的相对丰度在不同胃肠道段中有所不同，包括拟杆菌属、Blautia属、Faecalibacterium属、Megamonas属和链球菌属。这些属的相对丰度不受饮食、性别或年龄的影响。功能能力：
L1层次：预测的黏膜微生物功能能力主要分为三个主要途径类别：代谢（平均49.2%）、遗传信息处理（平均23.3%）和环境信息处理（平均12.3%）。所有L1途径类别在不同胃肠道段中均存在显著差异（q < 0.05）。具体变化：环境信息处理功能在胃和十二指肠中较低（q < 0.001）。胃在细胞过程中的潜力高于其他段（q < 0.001），而与人类疾病相关的功能从胃到中结肠呈下降趋势（q < 0.001）。L3层次：共有200个途径类别在不同胃肠道段中存在显著差异。胆汁酸相关途径类别在不同胃肠道段中存在差异，伴随特定KEGG正交群（KO）的改变。例如，胆汁酸合成相关酶在不同胃肠道区域存在显著变化。鞭毛组装途径在不同胃肠道段中也存在显著差异，胃样本在所有段中具有最高的能力，主要由31个与该途径相关的KO驱动（q < 0.05）。
研究结论
本研究提供了犬类胃肠道黏膜微生物群的丰富数据，揭示了不同胃肠道段的微生物群落具有独特的组成和功能特征。尽管饮食和年龄对黏膜微生物群的影响未在本研究中观察到，但这些结果为进一步探索微生物群如何影响犬类健康和福祉提供了有价值的数据。
Kelly Swanson教授是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）动物科学系的教授，同时也是营养科学部（Division of Nutritional Sciences, DNS）的卡夫亨氏公司人类营养捐赠教授。他于2024年2月1日起担任DNS的主任。Swanson教授在DNS拥有超过二十年的经验，他的研究领域包括比较营养学和营养基因组学。他的研究主要集中在饮食对胃肠道微生物群落组成和活动的影响，旨在开发预防肥胖和其他健康问题的饮食。
Swanson教授在2004年成为ACES学院的助理教授，并在2009年晋升为副教授，2014年晋升为正教授。他的研究项目获得了国际认可，获得了约2600万美元的研究支持，发表了255篇以上的同行评审出版物，并在15个国家进行了160多次邀请讲座。他还指导了超过45名研究生和博士后研究人员，接待了17位国际访问学者，并指导了40个本科研究项目。
