消化道微生物研究团队在猪肠道菌群昼夜波动与营养素互作方面取得重要进展

近日，动物科技学院消化道微生物研究团队在Nature出版集团旗下期刊《npj Biofilms and Microbiomes》（IF：9.2）发表了题为“Daily fluctuation of colonic microbiome in response to nutrient substrates in a pig model”的研究论文。该论文揭示了猪采食、结肠内营养底物及微生物组的昼夜波动规律及其间的动态关联，发现了肠道代谢物的昼夜变化与特定菌群及其代谢功能的更替有关。

肠道微生物的昼夜波动对宿主健康、免疫及代谢具有重要的意义。营养素是影响肠道微生物组成的重要因素。然而营养素对肠道菌群波动规律的影响尚不清楚。作为一种重要的经济动物与模式动物，研究猪的肠道微生物昼夜波动及其与营养素的互作具有重要意义。

该研究以安装结肠瘘管的猪为模型，每隔3 h一次、连续48 h采集猪结肠食糜。通过16S rRNA基因测序、宏基因组测序和代谢组学等多组学联合分析发现：猪的采食量、结肠内代谢物、微生物组成和功能及微生物代谢产物存在显著昼夜波动，且其波动具有不同步性。进一步，以碳水化合物代谢为例，发现短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）在T24～T27（12:00 pm～03:00 am）期间达到峰值，而支链脂肪酸（异丁酸和异戊酸）在T09～T12期间达到峰值。采食量的波动与结肠碳底物动态相关，并进一步影响了碳水化合物代谢产物的波动，初级降解菌（瘤胃球菌科类群）的相对丰度与碳底物的动态高度相关，而次级降解菌（乳杆菌科和链球菌科类群）的波动与糖代谢产物高度相关。

动物科技学院博士研究生王红玉为本论文第一作者，苏勇教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32072688）与国家重点研发计划（2022YFD1300402）的支持。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-023-00453-w