科研 | NPJ BIOFILMS MICROBI: 牦牛适应高海拔生活过程中,食物-肠道微生物相互作用的季节变化(国人佳作)( 七 )

Ruminococcaceae_UCG-005肠型在温暖季节与高蛋白低纤维饮食相关 , 而Akkermansia和uncultured EubacteriumWCHB1-41肠型在寒冷季节与低蛋白高纤维饮食相关 。 这表明 , 饮食中蛋白质和碳水化合物含量的比例介导了宿主的肠型转变 , 至少在狒狒体内是这样的 。 饮食蛋白质和碳水化合物含量的季节性变化可以为肠型动力学提供一个有吸引力的解释 , 也有助于确定高海拔食草动物的肠型 。 研究表明 , 在进行为期10天的低脂/高纤维饮食干预后 , 人类肠道的肠型保持稳定 。 然而 , 本研究中 , 关于肠型季节性饮食变化的最令人信服的证据是 , 肠型1和2在季节之间持续变化 , 而Ruminococcaceae_UCG-01肠型3全年保持稳定 。 这可能是宿主与环境长期共同进化的结果 , 说明固定的季节性肠型动态在哺乳动物物种形成和适应高海拔极端环境中起着关键作用 。
Akkermansia存在于肠道粘液层 , 以其对粘液蛋白的降解而闻名 。 据报道A. muciniphila在预防肥胖症、1型和2型糖尿病方面起着关键作用 , 因此促进人类健康 。 此外 , 有证据表明 , A. muciniphila可作为一种能量传感器 , 调节宿主微生物相互作用的能量稳态 。 本研究表明 , 在寒冷季节低氮低能量摄入的Akkermansia和uncultured Eubacterium WCHB1-41肠型1显著增加 , 表明该肠型对高纤维低蛋白质饮食有响应 。 先前的研究表明 , 高脂肪饮食减少黏液厚度 , 而富含纤维的饮食增加黏液厚度 , 从而改善肠道正性屏障功能 。 Akkermansia和uncultured降解粘蛋白并将其转化为短链脂肪酸(SCFAs) , 为其他细菌和细胞提供营养 。
牦牛的遗传研究表明 , 氨基酸代谢基因(Whsc1Glul)、脂肪酸生物合成和代谢基因(Hsd17b12)以及36个与高海拔反刍动物瘤胃上皮中挥发性脂肪酸转运和吸收相关的基因表达上调 。 这些研究为牦牛对能量摄入不足提供了额外适应性反应 。 此外 , 据报道 , 在寒冷的季节 , 牦牛对氮的需求相对较低 , 并且比黄牛能够更有效地利用食物中的氮 。 目前的研究还提供了一种机制解释 , 因为AkkermansiaKiritimatiellaeota参与精氨酸和脂肪酸的生物合成途径 , 从而在寒冷季节利用食物中的氮 , 并产生能量 。 在代谢性疾病患病率增加的背景下 , 本研究提供了Akkermansia和uncultured EubacteriumWCHB1-41肠型对宿主氮和能量利用的影响的见解 , 表明该肠型在高原动物的营养稳态中起着关键作用 , 对人类代谢性疾病治疗具有很大的潜力 。 进一步分析牦牛肠道微生物群的基因组功能将有助于更好地了解生活在极端环境中的哺乳动物 。 本研究结果表明 , 牦牛肠道菌群对季节性饮食变化存在响应 , 这使得牦牛能够更好地利用低蛋白质含量的低质食物 。 对饮食-肠道微生物群相互作用的理解提高了我们对牦牛如何适应极端环境的理解 。