Microbiome揭秘肠道菌群如何调节猪的脂肪堆积

2021年4月，江西农业大学的研究团队在《Microbiome》发表研究论文揭秘肠道菌群如何调节猪的脂肪堆积，研究团队发现并验证猪肠道菌群中的Prevotella copri（P. copri）利用TLR4和mTOR信号通路的代谢物激活宿主的慢性炎症反应，并显著增加宿主的脂肪沉积。

此项研究中验证队列的16S rRNA测序数据、宏基因组测序数据、实验小鼠的RNA测序数据以及P. copri的全基因组序列数据已存储于国家基因库生命大数据平台（CNGBdb），项目编号分别为：CNP0000828、CNP0000824、CNP0001725和CNP0001731。  

注：其中CNP0001725和CNP0001731数据尚未公开，如有需要请联系作者申请。

研究背景

脂肪性状如背膘厚和瘦肉率（LMP）是影响现代猪生产效率和回报的重要经济性状。许多因素可以影响猪的脂肪积累或肥胖，包括遗传、饲料和管理。对人类和小鼠的研究已经检验了肠道微生物组在宿主能量代谢中的作用。在现代养猪业中，为了获得快速的体重增长，经常向生产猪群提供高浓度蛋白质和能量的商业配方饲料。这种饮食下的肠道微生物群是否以及如何调节猪脂肪的积累在很大程度上是未知的。

主要结果

研究团队系统地研究了698头商品猪（杜洛克猪）的肠道微生物组与猪瘦肉率（LMP）的相关性，发现P. copri与猪的脂肪堆积显著相关，肥猪肠道内的P. copri丰度明显较高。

P. copri的高丰度与血清中肥胖相关代谢产物（如脂多糖、支链氨基酸、芳香族氨基酸和花生四烯酸的代谢物等）的浓度增加显著相关。宿主肠道屏障通透性和慢性炎症反应增加。

使用无菌小鼠进行的灌胃实验证实，从实验猪中分离出的P. copri是一个增加宿主脂肪积累和改变血清代谢物的致病物种。灌胃P. copri小鼠的结肠、脂肪组织和肌肉转录组分析表明，P. copri定植可通过TLR4和mTOR信号通路激活宿主的慢性炎症反应，并显著上调与脂肪生成及脂肪积累相关基因的表达，同时抑制与脂肪分解、脂质运输和肌肉生长相关基因的表达。

结论及意义

结合本次研究及前期其他相关研究，研究团队提出了肠道微生物组对宿主脂肪沉积影响的模型：（1）高丰度的Prevotella,，尤其是肠道中高丰度的P. copri 可能与能量摄入过多有关；（2） P. copri激活TLR4和mTOR信号通路，导致宿主慢性炎症反应；（3）与脂肪生成和脂肪积累相关的基因上调，而与脂肪分解、脂肪转运和肌肉生长相关的基因下调，这将增加脂肪积累并降低LMP。

本次研究的结果为养猪业通过调控肠道微生物组成减少猪的脂肪堆积和提高LMP奠定了基础，并为肠道微生物组对人类肥胖的影响提供参考意见。

参考文献
Chen, C., Fang, S., Wei, H. et al. Prevotella copri increases fat accumulation in pigs fed with formula diets. Microbiome 9, 175 (2021).
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