南京农业大学消化道微生物团队发现生命早期瘤胃微生物衍生物对反刍动物瘤胃发育影响

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南京农业大学

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来源地址：

http://news.njau.edu.cn/2024/0311/c18a128151/page.htm

资源所属：

饲料用酶工程

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2024-03-12

摘要：

日粮在塑造胃肠道微生物群落方面扮演不可或缺的角色，微生物的代谢产物可作为信号或底物，影响宿主器官的发育和代谢健康。日粮、微生物和宿主之间的相互作用构建了一个复杂的共生体系，其如何共同促进人类和动物的健康已经引起了广泛关注，但它们之间的直接关联在很大程度上仍然是一个未解之谜。在瘤胃中，微生物发挥着多重作用，它们不仅能有效地将膳食纤维转化为重要的代谢前体，例如挥发性脂肪酸（VFA）、微生物蛋白质和维生素，还能显著影响瘤胃复层上皮和肌层的发育。瘤胃微生物的初始定植及其在出生后逐渐稳定的过程会受到不同日粮（如液态奶、谷物固体饲料、干草或这些日粮的组合）的显著影响。然而，目前仍然难以明确在出生后不同日粮营养条件下，瘤胃微生物群究竟如何影响瘤胃壁的发育以及动物的生长过程。研究以哺乳羔羊为研究对象，利用极端化早期营养干预策略构建了瘤胃上皮/肌层的差异化发育表型；基于天然植物成分的微生物产物标准物质质谱库和极性/非极性物质的色谱选择策略，首次鉴定出与瘤胃上皮和肌层发育密切相关的代谢物吲哚-3-甲醛（IAld）和前列腺素D2（PGD2）；利用宏基因组技术厘清了IAld和PGD2在瘤胃内的微生物合成路径并筛选出候选代谢微生物菌株，进一步通过单菌体外纯培养试验，发现假长双歧杆菌可代谢色氨酸生成IAld，白色念珠球菌具有生成PGD2的能力；利用转录组技术锚定瘤胃差异化发育的信号调控通路，体内外试验揭示了IAld通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进瘤胃上皮发育，PGD2依赖Ca2+信号通路调控瘤胃肌层发育。研究结果加深了对生命早期日粮-微生物-宿主互作的理解，首次明确了瘤胃特定菌株及其下游代谢物与瘤胃生理的直接联系，为幼龄反刍动物开食料添加剂的开发应用提供新思路。