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我国科学家揭示微生物介导肠道感染和断奶应激机制

生命科学部 任红艳 胡景杰

  在国家自然科学基金项目(项目编号:31330075、31672433)等资助下,中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙研究员团队研究揭示了肠道微生物菌群介导褪黑素缓解断奶应激的机制,相关研究成果以“Melatonin alleviates weanling stress in mice: involvement of intestinal microbiota(肠道微生物菌群介导褪黑素缓解断奶应激的机制)”为题,于2017年9月5日在线发表在Journal of Pineal Research上,文章链接https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28875556。博士生任文凯为该论文的第一作者,刘刚副研究员、谭碧娥研究员和印遇龙院士为共同通讯作者。陆军军医大学(原第三军医大学)魏泓教授和曾本华博士在无菌小鼠试验上提供了大力支持。扬州大学朱国强教授、美国德州大学Russel J. Reiter教授参与了合作研究。

  断奶应激一直是困扰仔猪健康成长的重要因素之一。仔猪断奶时,由于食物、社会和生活环境的变化,仔猪肠道形态、生理功能以及肠道微生物发生了重要变化。断奶导致仔猪肠道微生物多样性减少,尤其是乳杆菌减少,而梭菌属细菌、普氏菌以及兼性厌氧菌,如大肠杆菌增多。同时,由于母体提供的被动保护减少,自身肠道免疫系统不成熟,仔猪易被肠道病原菌感染。

  印遇龙研究员团队前期利用产肠毒素大肠杆菌感染的仔猪、ICR和C57小鼠以及T细胞模型,采用宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学以及遗传修饰等技术开展研究,结果表明仔猪产肠毒素大肠杆菌感染可导致仔猪肠道微生态失调,从而过量产生γ-氨基丁酸,促进白介素17(IL-17)的表达。深入研究发现,褪黑素能够有效缓解断奶应激,增加断奶后动物的日增重,改善肠道形态,调节肠道微生物组成和代谢。同时,褪黑素补充也显著影响肠道微生物的氨基酸代谢和药物代谢。在无菌动物和抗生素处理的动物中,褪黑素对断奶应激没有显著缓解效果。以上研究成果揭示了肠道微生物通过γ-氨基丁酸介导产肠毒素大肠杆菌感染对肠道免疫的调节作用,阐明了褪黑素缓解断奶应激的机制,为仔猪肠道感染和断奶应激调控提供靶点,对促进仔猪肠道健康、提高生产效率具有重要意义。

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