中国农业大学动科学院王军军教授团队揭示共生菌响应日粮纤维调控肠道健康的代谢机制
2025/04/28
585近日，我校动物科学技术学院王军军教授团队在国际微生物生态学顶级期刊、自然指数期刊 The ISME Journal 在线发表研究论文 Muribaculum intestinale restricts Salmonella Typhimurium colonization by converting succinate to propionate 。该成果揭示了肠道共生菌通过琥珀酸-丙酸代谢途径抵御沙门氏菌感染的核心作用，为改善肠道健康提供了新型干预策略。
猪日粮中碳水化合物（占比50-70%）是核心能量来源与经济成本关键，其组成（淀粉、膳食纤维、木质素）直接影响生产效益。其中，膳食纤维从“抗营养因子”到“肠道健康调控者”的认知转变，揭示了其通过微生物组调控机体代谢的新功能。因此，深入解析膳食纤维的功能及其作用机制，对于非常规原料的应用和猪日粮配方优化至关重要。
王军军教授团队长期从事猪肠道微生物代谢碳水化合物调控宿主健康的相关研究。此前的研究发现，日粮纤维缺乏会导致断奶仔猪肠道菌群失调，黏膜屏障损伤，并促进肠道病原菌的易感性，进而造成仔猪生长性能下降、腹泻率升高。然而，肠道微生物对日粮纤维的响应规律及其调控肠道健康的机制尚不明确。为此，本研究首先基于日粮纤维缺乏的沙门氏菌感染小鼠模型，结合宏基因组测序技术，揭示了日粮纤维缺乏诱导 Muribaculaceae 丰度降低与对沙门氏菌定植抗性降低相关。为了探究日粮纤维缺乏对沙门氏菌定植抗性的负面作用是否可逆，作者通过日粮纤维回补试验和粪菌移植试验，鉴定出 M. intestinale 为调控沙门氏菌定植抗性的关键微生物。进一步通过基因组注释并结合靶向代谢组分析，发现 M. intestinale 介导琥珀酸-丙酸代谢在维持肠道稳态中的作用。
为探究 M. intestinale 调控沙门氏菌定植的机制，通过单菌定植与代谢物干预，证实了 M. intestinale 通过利用琥珀酸生成丙酸、增强宿主对沙门氏菌的定植抗性。进一步通过构建编码琥珀酸代谢酶的关键基因 scpa-muta 外源表达菌株，揭示了 M. intestinale 通过琥珀酸-丙酸代谢轴调控肠道抗沙门氏菌感染的新机制。本研究以肠道共生菌对日粮纤维的响应为切入点，首次鉴定并解析了 M. intestinale 通过琥珀酸代谢驱动丙酸生成、抑制病原菌定植的机制，研究成果对于优化猪日粮膳食纤维结构、改善猪肠道健康状况提供了新思路。
中国农业大学动科学院已毕业博士王振宇（现为西湖大学博士后）、博士生康帅帅为本论文共同第一作者，韩丹丹副教授为该论文的通讯作者。美国俄克拉荷马州立大学张国龙教授对本论文给予了指导和帮助。本研究得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家生猪产业技术体系、国家重点研发计划、中国农业大学2115人才工程等项目的资助。
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