中国农业大学博士后第一作者在Nature Communications发文揭示微生物代谢改善肠道健康的新机制

文摘 2024-12-21 10:01 湖北

近日，中国农业大学动物科学技术学院王军军教授团队在国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了题为《低聚半乳糖与罗伊氏乳酸杆菌协同富集产酸拟杆菌合成十五烷酸缓解肠道炎症与屏障损伤》（Galactooligosaccharides and Limosilactobacillus reuteri synergistically alleviate gut inflammation and barrier dysfunction by enriching Bacteroides acidifaciens for pentadecanoic acid biosynthesis）的原创性研究成果，系统揭示了低聚半乳糖与罗伊氏乳酸杆菌协同改善肠道健康的微生物代谢机制。

肠道健康问题是制约我国生猪养殖高效发展的重要因素，因肠道健康问题导致的仔猪死亡率高达15%~20%。断奶仔猪肠道菌群失调、促炎细菌增殖，引发肠道炎症、损害肠道健康，制约仔猪生长发育。在饲料端全面“禁抗”的产业背景下，靶向仔猪肠道健康，探索安全有效的“替抗”营养调控方案，对促进养猪业高效可持续发展具有重要意义。

低聚半乳糖（Galactooligosaccharides, GOS）是一种功能性低聚糖，能够有效调节肠道微生态。课题组前期研究表明，GOS可选择性富集包括罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri, L. reuteri）在内的3种乳酸菌，进而改善沙门氏菌感染引起的肠道屏障损伤（Wu et al., J Adv Res, 2024）。值得注意的是，L. reuteri可利用GOS作为碳源组成合生元，而其缓解肠道炎症和增强屏障功能的协同机制尚不清楚。因此，鉴定合生元特异富集的肠道关键有益菌及其关键代谢产物，并解析其改善肠道健康的微生物代谢机制至关重要。

本研究在发现L. reuteri与GOS协同缓解肠道炎症而单独干预无效果的基础上，整合集成粪菌移植、滤菌代谢物移植、宏基因组和代谢组等多组学联合分析，鉴定了其特异性富集的肠道关键微生物—产酸拟杆菌（Bacteroides acidifaciens, B. acidifaciens）及其代谢产物—十五烷酸(Pentadecanoic acid, C15:0)；结合体外微生物培养，深入挖掘了L. reuteri与GOS协同富集B. acidifaciens合成C15:0的微生物代谢机制；进一步，通过动物和细胞试验，体内外验证发现合生元（L. reuteri+GOS）、B. acidifaciens和C15:0均能够达到抑制NF-κB激活、改善肠道炎症和屏障功能的效果，为GOS和L. reuteri组成的合生元及其中间代谢菌产酸拟杆菌以及C15:0在改善仔猪肠道健康中的应用提供了理论支撑，为基于中间代谢产物的新产品创制与应用提供新思路。

中国农业大学动科学院博士后武玉珺为论文第一作者，王军军教授为论文通讯作者。美国俄克拉荷马州立大学张国龙教授、华中农业大学陶诗煜副研究员、江阴市人民医院赵振国副主任医师，以及我校韩丹丹副教授、赵金标青年研究员、戴兆来副研究员等参与了相关工作。本研究得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金、国家生猪产业技术体系、111创新引智计划以及中国农业大学2115人才工程等项目的资助。

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