中國農大新聞網訊 近日，中國農業大學動物科學技術學院王軍軍教授團隊在國際知名期刊《自然·通訊》（Nature Communications）在線發表了題為《低聚半乳糖與羅伊氏乳酸桿菌協同富集產酸擬桿菌合成十五烷酸緩解腸道炎癥與屏障損傷》（Galactooligosaccharides and Limosilactobacillus reuteri synergistically alleviate gut inflammation and barrier dysfunction by enriching Bacteroides acidifaciens for pentadecanoic acid biosynthesis）的原創性研究成果，系統揭示了低聚半乳糖與羅伊氏乳酸桿菌協同改善腸道健康的微生物代謝機制。
腸道健康問題是制約我國生豬養殖高效發展的重要因素，因腸道健康問題導致的仔豬死亡率高達15%——20%。斷奶仔豬腸道菌群失調、促炎細菌增殖，引發腸道炎癥、損害腸道健康，制約仔豬生長發育。在飼料端全面“禁抗”的產業背景下，靶向仔豬腸道健康，探索安全有效的“替抗”營養調控方案，對促進養豬業高效可持續發展具有重要意義。
低聚半乳糖（Galactooligosaccharides, GOS）是一種功能性低聚糖，能夠有效調節腸道微生態。課題組前期研究表明，GOS可選擇性富集包括羅伊氏乳桿菌（Limosilactobacillus reuteri, L. reuteri）在內的3種乳酸菌，進而改善沙門氏菌感染引起的腸道屏障損傷（Wu et al., J Adv Res, 2024）。值得注意的是，L. reuteri可利用GOS作為碳源組成合生元，而其緩解腸道炎癥和增強屏障功能的協同機制尚不清楚。因此，鑒定合生元特異富集的腸道關鍵有益菌及其關鍵代謝產物，并解析其改善腸道健康的微生物代謝機制至關重要。
本研究在發現L. reuteri與GOS協同緩解腸道炎癥而單獨干預無效果的基礎上，整合集成糞菌移植、濾菌代謝物移植、宏基因組和代謝組等多組學聯合分析，鑒定了其特異性富集的腸道關鍵微生物—產酸擬桿菌（Bacteroides acidifaciens, B. acidifaciens）及其代謝產物—十五烷酸（Pentadecanoic acid, C15:0）；結合體外微生物培養，深入挖掘了L. reuteri與GOS協同富集B. acidifaciens合成C15:0的微生物代謝機制；進一步，通過動物和細胞試驗，體內外驗證發現合生元（L. reuteri+GOS）、B. acidifaciens和C15:0均能夠達到抑制NF-κB激活、改善腸道炎癥和屏障功能的效果，為GOS和L. reuteri組成的合生元及其中間代謝菌產酸擬桿菌以及C15:0在改善仔豬腸道健康中的應用提供了理論支撐，為基于中間代謝產物的新產品創制與應用提供新思路。
中國農業大學動科學院博士后武玉珺為論文第一作者，王軍軍教授為論文通訊作者。美國俄克拉荷馬州立大學張國龍教授、華中農業大學陶詩煜副研究員、江陰市人民醫院趙振國副主任醫師，以及我校韓丹丹副教授、趙金標青年研究員、戴兆來副研究員等參與了相關工作。本研究得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金、博士后創新人才支持計劃、中國博士后科學基金、國家生豬產業技術體系、111創新引智計劃以及中國農業大學2115人才工程等項目的資助。
日期：2024-11-09
腸道健康問題是制約我國生豬養殖高效發展的重要因素，因腸道健康問題導致的仔豬死亡率高達15%——20%。斷奶仔豬腸道菌群失調、促炎細菌增殖，引發腸道炎癥、損害腸道健康，制約仔豬生長發育。在飼料端全面“禁抗”的產業背景下，靶向仔豬腸道健康，探索安全有效的“替抗”營養調控方案，對促進養豬業高效可持續發展具有重要意義。
低聚半乳糖（Galactooligosaccharides, GOS）是一種功能性低聚糖，能夠有效調節腸道微生態。課題組前期研究表明，GOS可選擇性富集包括羅伊氏乳桿菌（Limosilactobacillus reuteri, L. reuteri）在內的3種乳酸菌，進而改善沙門氏菌感染引起的腸道屏障損傷（Wu et al., J Adv Res, 2024）。值得注意的是，L. reuteri可利用GOS作為碳源組成合生元，而其緩解腸道炎癥和增強屏障功能的協同機制尚不清楚。因此，鑒定合生元特異富集的腸道關鍵有益菌及其關鍵代謝產物，并解析其改善腸道健康的微生物代謝機制至關重要。
本研究在發現L. reuteri與GOS協同緩解腸道炎癥而單獨干預無效果的基礎上，整合集成糞菌移植、濾菌代謝物移植、宏基因組和代謝組等多組學聯合分析，鑒定了其特異性富集的腸道關鍵微生物—產酸擬桿菌（Bacteroides acidifaciens, B. acidifaciens）及其代謝產物—十五烷酸（Pentadecanoic acid, C15:0）；結合體外微生物培養，深入挖掘了L. reuteri與GOS協同富集B. acidifaciens合成C15:0的微生物代謝機制；進一步，通過動物和細胞試驗，體內外驗證發現合生元（L. reuteri+GOS）、B. acidifaciens和C15:0均能夠達到抑制NF-κB激活、改善腸道炎癥和屏障功能的效果，為GOS和L. reuteri組成的合生元及其中間代謝菌產酸擬桿菌以及C15:0在改善仔豬腸道健康中的應用提供了理論支撐，為基于中間代謝產物的新產品創制與應用提供新思路。
中國農業大學動科學院博士后武玉珺為論文第一作者，王軍軍教授為論文通訊作者。美國俄克拉荷馬州立大學張國龍教授、華中農業大學陶詩煜副研究員、江陰市人民醫院趙振國副主任醫師，以及我校韓丹丹副教授、趙金標青年研究員、戴兆來副研究員等參與了相關工作。本研究得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金、博士后創新人才支持計劃、中國博士后科學基金、國家生豬產業技術體系、111創新引智計劃以及中國農業大學2115人才工程等項目的資助。
日期：2024-11-09
