派森諾生物在豬腸道微生物組研究領(lǐng)域已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。繼2015年與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，在《Scientific Reports》發(fā)表相關(guān)論文之后，本月又再度牽手，再次登陸《Scientific Reports》（最新影響因子5.228），進(jìn)一步揭示了糞腸球菌（Enterococcus faecalis）在豬腸道中類(lèi)似于抗生素的生理作用。
研究背景
抗生素可謂是一把雙刃劍。一方面，它能幫助我們?nèi)祟?lèi)和動(dòng)物遠(yuǎn)離致病微生物的感染；另一方面，對(duì)抗生素的過(guò)度依賴(lài)又致使微生物形成廣泛的抗生素抗性機(jī)制，甚至出現(xiàn)了“超級(jí)細(xì)菌”。因此，抗生素已被視為人類(lèi)和動(dòng)物健康的直接威脅之一。而在豬的飼養(yǎng)繁殖過(guò)程中，抗生素已被廣泛使用50余年，以應(yīng)對(duì)多種傳染病的侵襲，使其得以健康成長(zhǎng)。因此，尋找抗生素的可靠替代品，并改善人類(lèi)和動(dòng)物的健康已迫在眉睫。
研究目的
糞腸球菌（E. faecalis）是腸道內(nèi)常見(jiàn)的乳酸產(chǎn)生菌，有潛在的益生作用，并能分泌細(xì)菌素，抑制致病菌的生長(zhǎng)。此項(xiàng)研究的前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果已表明，在斷奶仔豬的飼料中適量添加糞腸球菌UC-100菌株（200 g/t，≥ 1 × 1010CFU/g）能有效降低仔豬腹瀉的概率，起到類(lèi)似于抗生素治療的效果，但該菌株如何影響腸道微生物組、進(jìn)而改善動(dòng)物健康，仍需進(jìn)一步研究。本研究即以此為出發(fā)點(diǎn)，評(píng)價(jià)該菌株與抗生素對(duì)于腸道菌群的影響效果及其異同。
研究方法
測(cè)序技術(shù)：Illumina MiSeq高通量測(cè)序平臺(tái)
測(cè)序模式：微生物組16S rRNA基因V4區(qū)測(cè)序
實(shí)驗(yàn)對(duì)象：25日齡斷奶仔豬
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：正常飼料組、抗生素添加組、糞腸球菌添加組各4頭，并采集飼喂0天、14天、28天的糞便樣本
研究結(jié)果
對(duì)36份豬糞便樣本進(jìn)行高通量測(cè)序，共獲得2,355,992條序列，每樣本平均獲得51,298條高質(zhì)量序列，并在97%的序列相似度水平歸并為9,966個(gè)OTU，共包含21個(gè)門(mén)。其中，Firmicutes門(mén)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，占總體測(cè)序量的85%以上；Tenericutes和Bacteroidetes門(mén)次之，但相對(duì)豐度只占1%左右。
三組仔豬在飼喂0天、14天、28天的腸道微生物組多樣性（ACE指數(shù)和OTU數(shù)）比較。由圖可知，在任一時(shí)間點(diǎn)，糞腸球菌添加組和抗生素添加組的多樣性水平均無(wú)顯著差異。
Weighted UniFrac PCoA分析顯示，在飼喂14天（圖A-C）和28天（圖D-F）時(shí)，糞腸球菌添加組和抗生素添加組的腸道菌群組成并無(wú)顯著差異。雖然在飼喂14天時(shí)，兩組樣本在PC3主坐標(biāo)方向上有區(qū)分趨勢(shì)，但并未達(dá)到差異顯著性（圖B-C，P = 0.063）。
Fibrobacteres門(mén)在飼喂28天的正常飼料組中的豐度激增，但在糞腸球菌添加組中豐度顯著降低。在任一時(shí)間點(diǎn)，該門(mén)的豐度在糞腸球菌添加組和抗生素添加組中無(wú)顯著差異。
飼喂28天時(shí)，相對(duì)于正常飼料組，在糞腸球菌添加組和/或抗生素添加組豐度發(fā)生顯著變化的細(xì)菌屬，但這些屬的豐度在糞腸球菌添加組和抗生素添加組間并無(wú)顯著差異。
總結(jié)
本研究的一大特色在于，并不執(zhí)著于想方設(shè)法證明“組間差異”有多顯著，而是通過(guò)多樣性和豐度比較，證明糞腸球菌添加組和抗生素添加組的菌群無(wú)明顯差異，從而提示我們，糞腸球菌有較大潛力發(fā)展成為抗生素的有效替代品。這一研究新思路對(duì)于微生物組的大數(shù)據(jù)分析的啟發(fā)很大！
本研究的測(cè)序和數(shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引：
Li, P., Niu, Q., Wei, Q., Zhang, Y., Ma, X., Kim, S.W., Lin, M., and Huang, R. (2017). Microbial shifts in the porcine distal gut in response to diets supplemented with Enterococcus Faecalis as alternatives to antibiotics. Scientific Reports 7, 41395. doi: 10.1038/srep41395
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