腸道微生物通過 GABA 介導(dǎo) ETEC 感染腸道 IL-17 的表達

由*院士、*亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員印遇龍的畜禽健康養(yǎng)殖研究團隊近日在微生物介導(dǎo)腸道感染和斷奶應(yīng)激調(diào)節(jié)研究中取得新進展。

斷奶應(yīng)激是困擾仔豬健康成長的重要因素之一。斷奶時，由于食物、社會和生活環(huán)境的變化，仔豬腸道形態(tài)、生理功能以及腸道微生物發(fā)生了變化。腸道微生物多樣性減少，Lactobacillus 減少，而 Clostridium spp.、Prevola spp. 以及兼性厭氧菌如 Escherichia coli 增多。同時，由于母體提供的被動保護減少，以及自身的腸道免疫系統(tǒng)不成熟，仔豬易被腸道病原菌感染。研究團隊利用產(chǎn)腸毒素大腸桿菌（ETEC）感染的仔豬、ICR 和 C57 小鼠以及 T 細胞模型，采用宏基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)以及遺傳修飾等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)仔豬 ETEC 感染可導(dǎo)致仔豬腸道微生態(tài)失調(diào)，包括 L. lactis subsp. lactis 增加，從而過量產(chǎn)生γ- 氨基丁酸 (GABA) 促進 IL-17 表達。進一步研究表明，GABA 通過 mTORC1- S6K1-EGR-2-GFI- 1 信號通路促進腸道 IL-17 的表達，而無菌處理、化學(xué)抑制以及基因敲出等手段干擾該通路都影響 IL-17 表達和 ETEC 的定植。鑒于 IL-17 可作為調(diào)控腸道 ETEC 感染的靶點，該研究表明維持腸道 L. lactis 的數(shù)量或者 GABA 的濃度可預(yù)防仔豬 ETEC 感染。在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)褪黑素能夠有效的緩解斷奶應(yīng)激，褪黑素增加斷奶后動物的日增重，改善腸道形態(tài)，調(diào)節(jié)腸道微生物的組成（如提高腸道乳酸菌的比例）和代謝。同時，褪黑素可減少 ETEC 在腸道的定植。進一步研究表明，褪黑素是通過腸道微生物介導(dǎo)，從而緩解斷奶應(yīng)激，在無菌動物模型下，褪黑素對斷奶應(yīng)激沒有顯著緩解效果。研究成果先后發(fā)表在 Frontiers in Immunology 和 Journal of Pineal Research 上。

該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中科院前沿科學(xué)重點研究項目、國家自然科學(xué)基金以及中科院青促會項目等的資助。