2017-07-07
派森諾生(sheng)物與上海交通大學(xue)農業(ye)與生(sheng)物學(xue)院孟和教授團隊合(he)作，在《Frontiers in Microbiology》（最(zui)(zui)新影響因子：4.076）發表最(zui)(zui)新研究(jiu)成果，揭示腸(chang)道菌群與宿主(zhu)體液免(mian)疫(yi)的互作關系和共進化(hua)特(te)征。
1 研(yan)究背景
宿主(zhu)(zhu)(zhu)體(ti)液免(mian)疫(yi)(yi)即以B細胞(bao)產生(sheng)(sheng)抗體(ti)，用以保護宿主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)為目(mu)的(de)(de)的(de)(de)免(mian)疫(yi)(yi)機制(zhi)；而腸(chang)(chang)道菌(jun)群與宿主(zhu)(zhu)(zhu)長期相(xiang)互(hu)(hu)適應(ying)并共進化(hua)，形成了復(fu)雜而又(you)緊(jin)密(mi)的(de)(de)相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)(zuo)(zuo)用，共同構成一個(ge)密(mi)不(bu)(bu)可分的(de)(de)整體(ti)。目(mu)前已(yi)有(you)報道腸(chang)(chang)道菌(jun)群參與宿主(zhu)(zhu)(zhu)免(mian)疫(yi)(yi)調節(jie)機制(zhi)，但體(ti)液免(mian)疫(yi)(yi)和腸(chang)(chang)道微生(sheng)(sheng)物的(de)(de)抗體(ti)反應(ying)如何相(xiang)互(hu)(hu)調節(jie)尚不(bu)(bu)得而知。本研究用綿(mian)羊紅細胞(bao)作(zuo)(zuo)(zuo)為抗原處理模型生(sheng)(sheng)物雞，經(jing)過40代(dai)免(mian)疫(yi)(yi)差異選擇，探(tan)尋(xun)宿主(zhu)(zhu)(zhu)體(ti)液免(mian)疫(yi)(yi)與腸(chang)(chang)道菌(jun)群間的(de)(de)互(hu)(hu)作(zuo)(zuo)(zuo)關系(xi)。
2 研究方法(fa)
測(ce)序技(ji)術：Illumina MiSeq高通量測(ce)序平臺
測序模式：微生(sheng)物組16S rRNA基因V4區測序
樣本來源：白來航雞腸道
實驗設(she)計(ji)：嚴(yan)(yan)格選(xuan)育(yu)高抗反(fan)應組（HAS），嚴(yan)(yan)格選(xuan)育(yu)低抗反(fan)應組（LAS）；非嚴(yan)(yan)格選(xuan)育(yu)高抗反(fan)應組（HAR），非嚴(yan)(yan)格選(xuan)育(yu)低抗反(fan)應組（LAR）
3 研(yan)究結果
114個(ge)(ge)樣品經Illmina MiSeq平(ping)(ping)臺測序(xu)，共產出8927926條序(xu)列(lie)，平(ping)(ping)均(jun)每(mei)個(ge)(ge)樣品78315條；序(xu)列(lie)平(ping)(ping)均(jun)長(chang)度227bp；在這些樣本中，總共發現(xian)了19個(ge)(ge)門(men)、41個(ge)(ge)綱、66個(ge)(ge)目、117個(ge)(ge)科和223個(ge)(ge)屬微生物。
3.1 長期宿主抗體差異選擇對腸道菌(jun)群結構的影響(xiang)
經長期宿主抗(kang)(kang)體差異(yi)選擇，高(gao)抗(kang)(kang)組(zu)與低(di)抗(kang)(kang)組(zu)在腸道(dao)菌群(qun)組(zu)成(cheng)中(zhong)表現(xian)出(chu)明顯的差異(yi)；其中(zhong)圖(tu)(tu)A為經傳代培養(yang)的嚴格與非嚴格選育的高(gao)抗(kang)(kang)組(zu)與抵抗(kang)(kang)組(zu)樣品變(bian)化趨勢(shi)；圖(tu)(tu)B中(zhong)通過(guo)CAP主坐(zuo)標典型相關分(fen)析可以看出(chu)4個處理(li)組(zu)中(zhong)腸道(dao)菌群(qun)組(zu)成(cheng)存在顯著(zhu)差異(yi)；圖(tu)(tu)C中(zhong)分(fen)別顯示(shi)的是高(gao)抗(kang)(kang)組(zu)與抵抗(kang)(kang)組(zu)中(zhong)主要存在的優勢(shi)菌群(qun)。
3.2 與宿主抗(kang)體(ti)反應的相(xiang)關微生物
LEfSe分析分別顯(xian)示嚴(yan)格(ge)與(yu)(yu)(yu)非嚴(yan)格(ge)選育高抗(kang)組與(yu)(yu)(yu)抵抗(kang)組間差(cha)異(yi)顯(xian)著(zhu)的菌群，其中(zhong)門(men)水(shui)平有2個(ge)物種在(zai)HAS與(yu)(yu)(yu)LAS組中(zhong)顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)，有4個(ge)物種在(zai)HAR與(yu)(yu)(yu)LAR組中(zhong)存(cun)在(zai)顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)；屬水(shui)平中(zhong)21個(ge)物種在(zai)HAS與(yu)(yu)(yu)LAS組中(zhong)存(cun)在(zai)顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)，35個(ge)物種在(zai)HAR與(yu)(yu)(yu)LAR組中(zhong)存(cun)在(zai)顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)。
基于屬水平物種豐度，Anaerobiospirillum、Coprococcus、Oscillospira、Sutterella在HAR組中顯著增加；Lactobacillus與Pseudomonas在LAR組顯著增加；同時Pseudomonas與Erwinia在HAS組中顯著降低；Sporosarcina與Coprococcus在LAS組中顯著降低；基于PICRUSt軟件進行腸道菌群代謝功能預測，發現在內分泌系統功能、排泄系統功能等在高抗體組中豐度顯著高于抵抗組；免疫系統疾病、傳染性疾病在抵抗體組中顯著富集。
3.3 嚴(yan)格(ge)與(yu)非嚴(yan)格(ge)選育(yu)腸(chang)道菌群動態變化
LEfSe分析分別顯(xian)示(shi)其(qi)(qi)高抗組(zu)(zu)與抵(di)抗組(zu)(zu)中(zhong)(zhong)的(de)嚴格選育及非嚴格選育間的(de)顯(xian)著(zhu)差異菌群(qun)，其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)門水(shui)平中(zhong)(zhong)有(you)8個(ge)物(wu)種在HAS與HAR組(zu)(zu)中(zhong)(zhong)顯(xian)著(zhu)差異，但僅有(you)一個(ge)物(wu)種在LAS與LAR組(zu)(zu)中(zhong)(zhong)存在顯(xian)著(zhu)差異；屬水(shui)平中(zhong)(zhong)39個(ge)物(wu)種在HAS與HAR組(zu)(zu)中(zhong)(zhong)存在顯(xian)著(zhu)差異，27個(ge)物(wu)種在LAS與LAR組(zu)(zu)中(zhong)(zhong)存在顯(xian)著(zhu)差異。
基(ji)于PICRUSt軟件進行腸道菌群代(dai)(dai)謝功能預測，并通(tong)過STAMP軟件計算組(zu)間功能通(tong)路(lu)豐(feng)度差(cha)異；其中在非嚴(yan)格選育組(zu)中能量代(dai)(dai)謝、代(dai)(dai)謝類型(xing)疾(ji)病(bing)等(deng)功能通(tong)路(lu)顯著富(fu)集；脂代(dai)(dai)謝、傳(chuan)染性疾(ji)病(bing)等(deng)功能通(tong)路(lu)在嚴(yan)格選育中顯著富(fu)集。
4 研究結論
研(yan)究人員用(yong)雞作(zuo)為模型生物，研(yan)究宿(su)(su)主免(mian)疫與(yu)腸(chang)(chang)道(dao)微(wei)生物兩者的互作(zuo)關系和(he)共(gong)進(jin)化(hua)特征。研(yan)究表明，腸(chang)(chang)道(dao)菌群(qun)與(yu)宿(su)(su)主免(mian)疫進(jin)化(hua)間存在(zai)共(gong)同促進(jin)的作(zuo)用(yong)；菌群(qun)代謝功能預測分析結果同樣(yang)表明，兩組在(zai)免(mian)疫系統及(ji)傳染性疾(ji)病(bing)途(tu)徑中均存在(zai)顯(xian)著改(gai)變。基于上述發現，本研(yan)究首(shou)次提出了腸(chang)(chang)道(dao)菌群(qun)和(he)宿(su)(su)主體液(ye)免(mian)疫的共(gong)同微(wei)進(jin)化(hua)（Co-microevolution）的概念。
本研(yan)究的測序和數據分(fen)析工作由上海(hai)派森諾生物科技股份有限公(gong)司(si)完成。
參考文獻
Yang L, Liu S, Meng H, et al. [J]. Frontiers in Microbiology, 2017.
