近日，南京农业大学动物科技学院朱伟云、苏勇教授团队在《The ISME Journal》在线发表了“Pectin supplementation accelerates post-antibiotic gut microbiome reconstitution orchestrated with reducedgut redox potential的研究论文，该论文揭示了果胶降低肠道氧化还原电位并加快抗生素诱导菌群紊乱的微生态结构和功能重塑的机制。
抗生素在治疗感染方面发挥了重要作用，但也常常导致肠道菌群失调（AID），这对宿主健康构成了重大挑战。研究发现，AID通常表现为肠道氧化还原电位升高、肠杆菌数量增加和微生物需氧代谢增强。抗生素处理后的肠道微生物生态的恢复过程往往缓慢且不稳定。日粮纤维可以调节肠道化学环境和微生物群落，具有在热力学上缓解肠道失调的潜力。果胶是植物细胞壁中常见的复合多糖，常用于改善动物肠道健康。研究团队在前期研究中发现，补充果胶能够降低仔猪粪便氧化还原电位并调节肠道菌群结构。由此推测，果胶可能有助于抗生素处理后肠道氧化还原电位的降低，并加快抗生素处理后肠道微生物群的重建。
该研究首先利用抗生素诱导的肠道菌群紊乱模型，于抗生素处理后菌群恢复期补充果胶，利用16S rRNA基因高通量测序技术和宏基因组分析菌群结构和功能变化。研究团队观察到补充果胶使肠道氧化还原电位和肠杆菌数量显著下降，肠道微生物群的组成和功能得到更快恢复。在微生物氧化还原代谢功能方面，补充果胶增强了肠道中菌群的合成还原代谢（如谷胱甘肽生物合成和硫酸盐-硫同化等代谢途径），减弱了其分解氧化途径（如糖酵解等）。同时，补充果胶使抗生素处理后大鼠肠道中富集了来自毛螺菌科的厌氧菌群。
进一步筛选出高、中、低三种具有不同抗氧化能力的果胶，发现不同果胶均能加快抗生素处理后肠道氧化还原电位和肠杆菌数量的降低，并且对菌群恢复的影响相似。最后，研究团队通过将果胶调节的粪便微生物群（P-FMT）移植给抗生素处理后的大鼠，观察其效果类似于直接补充果胶。补充果胶或P-FMT处理均能富集来自毛螺菌科的厌氧菌群，其与肠杆菌数量存在显著负相关。这些发现表明，补充果胶可加快抗生素处理后大鼠肠道氧化还原电位的降低，这一作用主要是由肠道微生物群的重塑介导的。该研究揭示了果胶在调节肠道氧化还原状态和促进肠道微生物群重塑中的作用机制，为治疗抗生素处理后肠道菌群失调提供新的策略，也有助于我们进一步认识果胶对人和动物肠道健康的调节作用，为开发新型益生元奠定理论基础。
南京农业大学为第一署名单位，动物科技学院博士生徐荣莹为论文第一作者，动物科技学院消化道微生物团队苏勇教授为论文的通讯作者，朱伟云教授对该研究进行了指导，动物科技学院李莲副教授、东部战区总医院冯啸波副主任医师、消化道微生物团队在读博士生冯妮、李丘轲和已毕业博士生王红玉参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和国家重点研发计划项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae101
日期：2024-07-20
