南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科學(xué)院朱偉云、蘇勇教授團(tuán)隊(duì)揭示果膠重塑仔豬腸道微生態(tài)機(jī)制

　　近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院朱偉云、蘇勇教授團(tuán)隊(duì)在《The ISME Journal》在線發(fā)表了“Pectin supplementation accelerates post-antibiotic gut microbiome reconstitution orchestrated with reducedgut redox potential的研究論文，該論文揭示了果膠降低腸道氧化還原電位并加快抗生素誘導(dǎo)菌群紊亂的微生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能重塑的機(jī)制。

 

　　抗生素在治療感染方面發(fā)揮了重要作用，但也常常導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)（AID），這對(duì)宿主健康構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，AID通常表現(xiàn)為腸道氧化還原電位升高、腸桿菌數(shù)量增加和微生物需氧代謝增強(qiáng)?？股靥幚砗蟮哪c道微生物生態(tài)的恢復(fù)過程往往緩慢且不穩(wěn)定。日糧纖維可以調(diào)節(jié)腸道化學(xué)環(huán)境和微生物群落，具有在熱力學(xué)上緩解腸道失調(diào)的潛力。果膠是植物細(xì)胞壁中常見的復(fù)合多糖，常用于改善動(dòng)物腸道健康。研究團(tuán)隊(duì)在前期研究中發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充果膠能夠降低仔豬糞便氧化還原電位并調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)。由此推測，果膠可能有助于抗生素處理后腸道氧化還原電位的降低，并加快抗生素處理后腸道微生物群的重建。

 

　　該研究首先利用抗生素誘導(dǎo)的腸道菌群紊亂模型，于抗生素處理后菌群恢復(fù)期補(bǔ)充果膠，利用16S rRNA基因高通量測序技術(shù)和宏基因組分析菌群結(jié)構(gòu)和功能變化。研究團(tuán)隊(duì)觀察到補(bǔ)充果膠使腸道氧化還原電位和腸桿菌數(shù)量顯著下降，腸道微生物群的組成和功能得到更快恢復(fù)。在微生物氧化還原代謝功能方面，補(bǔ)充果膠增強(qiáng)了腸道中菌群的合成還原代謝（如谷胱甘肽生物合成和硫酸鹽-硫同化等代謝途徑），減弱了其分解氧化途徑（如糖酵解等）。同時(shí)，補(bǔ)充果膠使抗生素處理后大鼠腸道中富集了來自毛螺菌科的厭氧菌群。

 

　　進(jìn)一步篩選出高、中、低三種具有不同抗氧化能力的果膠，發(fā)現(xiàn)不同果膠均能加快抗生素處理后腸道氧化還原電位和腸桿菌數(shù)量的降低，并且對(duì)菌群恢復(fù)的影響相似。最后，研究團(tuán)隊(duì)通過將果膠調(diào)節(jié)的糞便微生物群（P-FMT）移植給抗生素處理后的大鼠，觀察其效果類似于直接補(bǔ)充果膠。補(bǔ)充果膠或P-FMT處理均能富集來自毛螺菌科的厭氧菌群，其與腸桿菌數(shù)量存在顯著負(fù)相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)表明，補(bǔ)充果膠可加快抗生素處理后大鼠腸道氧化還原電位的降低，這一作用主要是由腸道微生物群的重塑介導(dǎo)的。該研究揭示了果膠在調(diào)節(jié)腸道氧化還原狀態(tài)和促進(jìn)腸道微生物群重塑中的作用機(jī)制，為治療抗生素處理后腸道菌群失調(diào)提供新的策略，也有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)果膠對(duì)人和動(dòng)物腸道健康的調(diào)節(jié)作用，為開發(fā)新型益生元奠定理論基礎(chǔ)。

 

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一署名單位，動(dòng)物科技學(xué)院博士生徐榮瑩為論文第一作者，動(dòng)物科技學(xué)院消化道微生物團(tuán)隊(duì)蘇勇教授為論文的通訊作者，朱偉云教授對(duì)該研究進(jìn)行了指導(dǎo)，動(dòng)物科技學(xué)院李蓮副教授、東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院馮嘯波副主任醫(yī)師、消化道微生物團(tuán)隊(duì)在讀博士生馮妮、李丘軻和已畢業(yè)博士生王紅玉參與了該研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae101