2017-02-22
派(pai)森諾生物在豬(zhu)腸(chang)道(dao)微生物組研究領域已積(ji)累(lei)了豐富的經驗。繼2015年與南(nan)京農業大(da)學合作，在《Scientific Reports》發(fa)表相關論文(wen)之后，本(ben)月又再(zai)度牽手，再(zai)次登陸《Scientific Reports》（影(ying)響因子(zi)5.228），進一步(bu)揭示(shi)了糞腸(chang)球(qiu)菌(jun)（Enterococcus faecalis）在豬(zhu)腸(chang)道(dao)中類(lei)似(si)于抗生素(su)的生理作用。
研究背(bei)景
抗生素可謂是一把雙刃劍。一方面，它能幫助我們人類和動物遠離致病微生物的感染；另一方面，對抗生素的過度依賴又致使微生物形成廣泛的抗生素抗性機制，甚至出現了“細菌”。因此，抗生素已被視為人類和動物健康的直接威脅之一。而在豬的飼養繁殖過程中，抗生素已被廣泛使用50余年，以應對多種傳染病的侵襲，使其得以健康成長。因此，尋找抗生素的可靠替代品，并改善人類和動物的健康已迫在眉睫。
研究目的
糞腸球菌（E. faecalis）是腸道內常見的乳酸產生菌，有潛在的益生作用，并能分泌細菌素，抑制致病菌的生長。此項研究的前期實驗結果已表明，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、進而改善動物健康，仍需進一步研究。本研究即以此為出發點，評價該菌株與抗生素對于腸道菌群的影響效果及其異同。
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組16S rRNA基因V4區測序
實驗對象：25日齡斷奶仔豬
實驗設計：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
研究結果
對36份豬糞便樣本進行高通量測序，共獲得2,355,992條序列，每樣本平均獲得51,298條高質量序列，并在97%的序列相似度水平歸并為9,966個OTU，共包含21個門。其中，Firmicutes門占有地位，占總體測序量的85%以上；Tenericutes和Bacteroidetes門次之，但相對豐度只占1%左右。
三組(zu)仔豬在飼(si)喂0天、14天、28天的(de)腸道微(wei)(wei)生物組(zu)多樣性（ACE指數和(he)OTU數）比較。由(you)圖(tu)可知，在任(ren)一(yi)時間點(dian)，糞腸球菌(jun)添加組(zu)和(he)抗生素添加組(zu)的(de)多樣性水(shui)平(ping)均無顯著差(cha)異。
Weighted UniFrac PCoA分析顯(xian)(xian)示，在(zai)飼(si)(si)喂(wei)14天(tian)（圖(tu)(tu)A-C）和(he)28天(tian)（圖(tu)(tu)D-F）時，糞腸球菌添加組和(he)抗生(sheng)素(su)添加組的腸道(dao)菌群組成并無顯(xian)(xian)著差(cha)異。雖(sui)然在(zai)飼(si)(si)喂(wei)14天(tian)時，兩(liang)組樣本在(zai)PC3主(zhu)坐標方(fang)向上有區分趨(qu)勢，但(dan)并未達到差(cha)異顯(xian)(xian)著性(xing)（圖(tu)(tu)B-C，P = 0.063）。
Fibrobacteres門在(zai)飼喂28天的正常飼料組(zu)中的豐(feng)度(du)(du)激(ji)增，但在(zai)糞腸(chang)球菌(jun)添加(jia)組(zu)中豐(feng)度(du)(du)顯著降低。在(zai)任一時(shi)間點，該門的豐(feng)度(du)(du)在(zai)糞腸(chang)球菌(jun)添加(jia)組(zu)和(he)抗生素添加(jia)組(zu)中無顯著差異。
飼喂28天時，相對(dui)于(yu)正(zheng)常(chang)飼料組(zu)，在(zai)糞(fen)腸(chang)球菌添(tian)加(jia)組(zu)和/或抗生素添(tian)加(jia)組(zu)豐度(du)發生顯著變(bian)化(hua)的(de)細菌屬，但這些屬的(de)豐度(du)在(zai)糞(fen)腸(chang)球菌添(tian)加(jia)組(zu)和抗生素添(tian)加(jia)組(zu)間并(bing)無顯著差異。
總結
本研究(jiu)的一(yi)大特色在于(yu)(yu)，并不(bu)執(zhi)著于(yu)(yu)想方設法(fa)證明“組間差異”有多(duo)顯(xian)著，而(er)是通過多(duo)樣(yang)性和豐(feng)度比較(jiao)，證明糞腸球菌添(tian)加組和抗(kang)生素添(tian)加組的菌群無明顯(xian)差異，從而(er)提示我們，糞腸球菌有較(jiao)大潛力發展(zhan)成為抗(kang)生素的有效替代品。這一(yi)研究(jiu)新思路對于(yu)(yu)微(wei)生物組的大數據分析的啟發很大！
本研究的測序和數據分析工作由上(shang)海派森(sen)諾生物科技股份有限公(gong)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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