近日，动物科技学院消化道微生物研究团队在Nature出版集团旗下期刊《npj Biofilms and Microbiomes》（IF：9.2）发表了题为“Daily fluctuation of colonic microbiome in response to nutrient substrates in a pig model”的研究论文。该论文揭示了猪采食、结肠内营养底物及微生物组的昼夜波动规律及其间的动态关联，发现了肠道代谢物的昼夜变化与特定菌群及其代谢功能的更替有关。
肠道微生物的昼夜波动对宿主健康、免疫及代谢具有重要的意义。营养素是影响肠道微生物组成的重要因素。然而营养素对肠道菌群波动规律的影响尚不清楚。作为一种重要的经济动物与模式动物，研究猪的肠道微生物昼夜波动及其与营养素的互作具有重要意义。
该研究以安装结肠瘘管的猪为模型，每隔3 h一次、连续48 h采集猪结肠食糜。通过16S rRNA基因测序、宏基因组测序和代谢组学等多组学联合分析发现：猪的采食量、结肠内代谢物、微生物组成和功能及微生物代谢产物存在显著昼夜波动，且其波动具有不同步性。进一步，以碳水化合物代谢为例，发现短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）在T24～T27（12:00 pm～03:00 am）期间达到峰值，而支链脂肪酸（异丁酸和异戊酸）在T09～T12期间达到峰值。采食量的波动与结肠碳底物动态相关，并进一步影响了碳水化合物代谢产物的波动，初级降解菌（瘤胃球菌科类群）的相对丰度与碳底物的动态高度相关，而次级降解菌（乳杆菌科和链球菌科类群）的波动与糖代谢产物高度相关。
图 1 一天中猪结肠内容物营养底物、代谢物波动及肠道微生物演替模式图
动物科技学院博士研究生王红玉为本论文第一作者，苏勇教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32072688）与国家重点研发计划（2022YFD1300402）的支持。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-023-00453-w
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