南京農業大學動科學院朱偉云、蘇勇教授團隊揭示果膠重塑仔豬腸道微生態機制

近日，南京農業大學動物科技學院朱偉云、蘇勇教授團隊在《The ISME Journal》在線發表了“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菌群紊亂的微生態結構和功能重塑的機制。
 
　　抗生素在治療感染方面發揮了重要作用，但也常常導致腸道菌群失調（AID），這對宿主健康構成了重大挑戰。研究發現，AID通常表現為腸道氧化還原電位升高、腸桿菌數量增加和微生物需氧代謝增強?？股靥幚砗蟮哪c道微生物生態的恢復過程往往緩慢且不穩定。日糧纖維可以調節腸道化學環境和微生物群落，具有在熱力學上緩解腸道失調的潛力。果膠是植物細胞壁中常見的復合多糖，常用于改善動物腸道健康。研究團隊在前期研究中發現，補充果膠能夠降低仔豬糞便氧化還原電位并調節腸道菌群結構。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的腸道菌群紊亂模型，于抗生素處理后菌群恢復期補充果膠，利用16S rRNA基因高通量測序技術和宏基因組分析菌群結構和功能變化。研究團隊觀察到補充果膠使腸道氧化還原電位和腸桿菌數量顯著下降，腸道微生物群的組成和功能得到更快恢復。在微生物氧化還原代謝功能方面，補充果膠增強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，補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。
 
　　進一步篩選出高、中、低三種具有不同抗氧化能力的果膠，發現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量的降低，并且對菌群恢復的影響相似。最后，研究團隊通過將果膠調節的糞便微生物群（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充果膠。補充果膠或P-FMT處理均能富集來自毛螺菌科的厭氧菌群，其與腸桿菌數量存在顯著負相關。這些發現表明，補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的。該研究揭示了果膠在調節腸道氧化還原狀態和促進腸道微生物群重塑中的作用機制，為治療抗生素處理后腸道菌群失調提供新的策略，也有助于我們進一步認識果膠對人和動物腸道健康的調節作用，為開發新型益生元奠定理論基礎。
 
　　南京農業大學為第一署名單位，動物科技學院博士生徐榮瑩為論文第一作者，動物科技學院消化道微生物團隊蘇勇教授為論文的通訊作者，朱偉云教授對該研究進行了指導，動物科技學院李蓮副教授、東部戰區總醫院馮嘯波副主任醫師、消化道微生物團隊在讀博士生馮妮、李丘軻和已畢業博士生王紅玉參與了該研究。該研究得到了國家自然科學基金面上項目和國家重點研發計劃項目的支持。
 
　　原文鏈接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae101



日期：2024-07-20