該研究發(fā)現(xiàn)生長遲緩（postnatal growth retardation, PGR）仔豬后腸中富集的史氏甲烷短桿菌（Methanobrevibacter smithii）和低豐度的短酸生成菌通過抑制肝臟酮體代謝功能，促使枯否細胞向促炎型極化，加劇肝臟損傷，進而導致機體生長受限。百邁客生物為該研究提供了轉錄組測序服務。

研究背景

仔豬出生后生長遲緩是養(yǎng)豬業(yè)中普遍存在的棘手問題，其發(fā)生率高，主要表現(xiàn)為體重增長緩慢、生產性能低下，不僅顯著增加了飼養(yǎng)周期與成本，更嚴重制約了養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；l(fā)展與經濟效益提升。

近年來，大量研究證實腸道微生物群落是調控動物早期生長發(fā)育的關鍵因素，其通過參與營養(yǎng)物質代謝、調節(jié)免疫功能等多種途徑影響宿主健康。然而，在眾多腸道微生物中，哪些特定菌群與仔豬生長遲緩直接相關，以及這些菌群調控生長發(fā)育的具體分子機制仍不明確，這一研究空白嚴重阻礙了針對性防控技術的研發(fā)。因此，系統(tǒng)解析腸道微生物與仔豬生長遲緩的關聯(lián)及作用通路，成為當前畜禽養(yǎng)殖領域的研究熱點與迫切需求。

研究內容

研究團隊通過大規(guī)模仔豬跟蹤試驗，建立PGR仔豬模型，并系統(tǒng)分析了其腸道微生物組成與功能變化。發(fā)現(xiàn)PGR仔豬的后腸呈現(xiàn)出明顯的甲烷生成通路富集，而短鏈脂肪酸合成相關功能則明顯減弱。同時，肝臟酮體代謝水平顯著降低，肝臟損傷標志物升高，且腸道M. smithii豐度與宿主酮體含量呈顯著負相關，提示M. smithii豐度和宿主酮體代謝水平可能與機體生長發(fā)育密切相關。

研究人員進一步開展糞菌移植和M. smithii單菌定植實驗，均發(fā)現(xiàn)M. smithii可以顯著降低肝臟酮體代謝水平，表現(xiàn)為抑制生酮通路關鍵酶HMGCS2表達和β-羥基丁酸產生，造成宿主生長阻滯。此外，M. smithii還能促進肝臟枯否細胞M1型極化，引發(fā)炎癥反應，可能源于M. smithii增加了腸道通透性，脂多糖通過腸肝循環(huán)影響肝臟功能。當抑制M. smithii在腸道中的定植可以逆轉上述不良表型。

為了驗證酮體代謝對肝臟免疫功能的影響，該研究在肝臟特異性敲除Hmgcs2基因后，發(fā)現(xiàn)宿主酮體生成顯著減少，肝臟M1型枯否細胞數(shù)量增加，T細胞數(shù)量無顯著影響，說明酮體可能特異性地調控枯否細胞的極化狀態(tài)。通過外源補充β-羥基丁酸，顯著緩解生長遲緩仔豬的肝臟損傷，有效改善其生長性能。

圖-史氏甲烷短桿菌引起仔豬發(fā)育遲緩的潛在機制

研究總結

該研究通過系統(tǒng)深入的實驗，最終揭示了“M. smithii—肝臟酮體代謝—肝臟免疫”的調控軸在仔豬生長遲緩中的核心作用：PGR仔豬后腸富集的M. smithii與低豐度的短酸生成菌共同作用，一方面抑制肝臟酮體代謝功能，減少β-羥基丁酸生成；另一方面增加腸道通透性，通過腸肝循環(huán)引發(fā)肝臟枯否細胞M1型極化與炎癥反應，加劇肝臟損傷，最終導致仔豬生長受限。而抑制M. smithii定植或外源補充β-羥基丁酸，均可有效逆轉生長遲緩表型。

該研究首次闡明了腸道微生物調控仔豬生長發(fā)育的全新分子機制，豐富了“腸-肝軸”在畜禽領域的研究內涵；為仔豬生長遲緩的防控提供了精準靶點，未來可通過靶向抑制M. smithii定植、調節(jié)腸道菌群結構或外源補充酮體代謝產物等方式，開發(fā)新型防控技術，降低養(yǎng)殖業(yè)損失。同時，該研究也為其他畜禽生長障礙的機制研究與技術研發(fā)提供了重要的參考范式。

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