科研丨南京农大(IF:11.2): 奶牛肠道胆汁酸代谢微生物群及相关饮食诱导的功能影响(国人佳作)

编译：微科盟等流心，编辑：微科盟居居、江舜尧。

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导读  

人们已经认识到与胆汁酸(BA)相关的微生物菌株和酶对单胃动物的重要性，但由于缺乏对奶牛中BA代谢的了解，限制了靶向调节微生物-宿主相互作用对动物生产和健康的功能应用。本研究对奶牛6个肠道区域的108个内容物样本进行了鸟枪法宏基因组测序。共发现372个高质量的MAGs参与了BA的解聚、氧化和脱羟基化途径。此外，代谢BA的微生物群主要分布在大肠，导致次级非结合型BA的积累。比较基因组学分析表明，携带胆汁盐水解酶(BSH)基因的微生物群具有降解宿主黏蛋白聚糖的能力，以此适应奶牛肠道的选择性环境。序列相似性网络分析将439个BSH同源物分为12个Cluster，不同的Cluster具有不同的进化、分类、信号肽和生态位。本研究的组学数据进一步显示，Cluster 1中BSH基因丰度的增加与Firmicutes bacterium CAG-110有关，与谷物引入后结肠胆酸浓度的变化一致，并与肠道炎症密切相关。本研究首次采用以基因组为中心的方法和全肠道靶向代谢组学来揭示奶牛肠道微生物代谢BA的机制及饲粮对微生物代谢的功能影响。这些结果为调控肠道微生物以改善宿主健康提供了见解。

论文ID

原名：Genome-centric investigation of bile acid metabolizing microbiota of dairy cows and associated diet-induced functional implications

译名：以基因组为中心研究奶牛胆汁酸代谢微生物群及相关饮食诱导的功能影响

期刊：The ISME Journal

IF：11.217

发表时间：2022.10

通讯作者：毛胜勇

通讯作者单位：南京农业大学动物科技学院

DOI号：10.1038/s41396-022-01333-5

实验设计

结果

1 参与奶牛肠道BA转化途径的MAGs分析

对12头牛的6个肠道区域，包括十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠和直肠，共计72份内容物样本进行了鸟枪法宏基因组测序，共获得超过1.6 Tb的数据，718个高质量的原核MAGs，这些MAGs的完整性均>80%，CheckM评估的污染率80%，污染率40%的序列同源性)。B，在纲水平上每个cluster的分类特征。C，不同簇间439个BSH蛋白信号肽的预测。Sec/SPI，Sec信号肽；Sec/SPII，脂蛋白信号肽。D，12头奶牛6个肠区(包括十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠和直肠)12种BSH cluster的丰度和分布热图。TPM1，TPM+0.0000001；DUO，十二指肠；JEJ，空肠；ILE，回肠；CEC，盲肠；COL，结肠；REC，直肠。    

6 精料干预后微生物群特征的改变

基于牧草(粗料组)和谷物饲料(精料组)干预奶牛而影响微生物BA代谢的功能意义被进一步探讨，这两种饲料是最常见的日粮方案。乳脂率降低是精料组干预的主要生产性能特征(t检验，p=0.019)；然而，乳蛋白和乳糖的比率在两组之间没有显著变化(图S2)。日粮干预引起的显著变化也反映在发酵参数上，比如瘤胃内pH降低，丙酸、丁酸和戊酸浓度升高，其次在结肠中丙酸和戊酸浓度升高(t检验，p