与肠道微生物相比，我们更应该关注的是它们

2020-11-27 00:00:00　艾格农业数据库(Cnagri Database) 　点击：请关注艾格农业微信公众号,获取更多精彩文章

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“Harvard”是由帝斯曼全球发起的针对肠道健康领域的一项最新研发项目，该项目的最新进展情况将持续在帝斯曼动物营养微信公众账号上分享。

微生物图谱描述的是肠道微生物的分类组成，结果展示的是肠道中微生物的种类和数量。同时，微生物图谱特别清楚地表明：即使在相同条件下健康成长的鸡群，不同个体的肠道微生物组成也大不相同。其实这并不奇怪，家禽的发育始于孵化，其肠道中的微生物会自然地受到随机性的影响。这就引出一个问题：在一个如此强调一致性稳定性的行业中，如何利用这些变化多端的微生物呢？

剧透警告：解锁微生物稳定性和一致性的关键点不在于微生物图谱。我们必须更深入地研究到宏基因组层面（即整个微生物群所有基因的集合）。您的第一反应可能是这听起来比微生物图谱更复杂。其实不然，它绝对更简单同时功能更强大。简而言之，宏基因组分析可用于理解微生物组作为一个整体在协同工作时的功能。打个比方，如果将微生物组比

管弦乐队，不同的微生物群就是乐手，宏基因组就是他们演奏的乐曲。不只微生物的集合照此逻辑，我们上一期讨论了将肠道微生物重新视作一个整体而不是一群微生物集合的好处。图1展示了这种思路。我们更加关注肠道微生物的代谢产物，而并非其生物学特性。图1的圆圈代表微生物代谢产物，直线代表产生这些产物的化学反应（微生物基因）。通过这些代谢通路，肠道微生物组将未消化的饲料转化为成千上万种代谢产物。许多代谢产物对宿主而言是营养成分，其他的则作为垃圾排泄或释放到环境中。而有一些肠道代谢产物是有效生物分子，可调节宿主全身功能，如炎症、免疫功能、肌肉生长、颜色、味道等，甚至可能调节某些行为因素，如压力、活动程度和食欲等。

图1：功能宏基因组学可用于研究微生物组如何将未消化的饲料转化为成千上万种活性代谢产物，这些代谢产物可被吸收从而影响宿主，或者被排泄到外界影响环境。

图2：调节微生物组核心代谢通路使动物获得稳定收益的新型作用方式

核心宏基因组通路

在全基因组测序工作中，我们多次观察到一个现象，微生物图谱完全不同的家禽，其微生物组的许多代谢功能保持着一致。一般来说，微生物组的核心代谢通路经常涉及中心碳和氮的利用，例如碳水化合物、脂肪、氨基酸和核苷酸代谢。当然，微生物碳代谢的某些方面，如短链脂肪酸（SCFA）的生成等已研究数十年。宿主糖异生生成了丙酸盐，并能产生额外的代谢能。丁酸直接为肠道上皮提供养分，还有许多其他功能。短链脂肪酸可能介导宿主的调节功能，如免疫信号因子和胰脏相关激素的调节等。

氮代谢通路控制着肽的生物合成和降解。微生物组合成的氨基酸可被家禽吸收用于提高有效蛋白的生成。在动物生产中，有害的蛋白质发酵可能产生过量氨、生物胺和含氮毒素，从而损伤屏障功能、诱发炎症、威胁动物福利并增加对环境的不利影响。

新的作用机制

长期以来，家禽学都旨在通过肠道健康产品调控肠道微生物群：例如直接饲喂微生物、使用精油、有机酸、益生元和非淀粉多糖降解酶等。这些产品优点很多，但都具有一个关键不足。它们的作用机制归根结底来源于微生物分类学，并且旨在改变微生物的固有组成。益生元和/或纤维消化酶为微生物群提供额外的可发酵碳源。

但是微生物群是否有效利用了这些碳源呢？益生菌增加了可预期的有益微生物。但是如果现有的肠道生态或化学环境妨碍这些微生物发挥预期作用，该怎么办？

再次回到我们的类比，您可以雇佣高水平的乐手，提供一个设施良好的场所，甚至请他们吃一顿大餐。但是如果没有指挥家，乐曲的质量和稳定性将会有很大的不同。

微生物组也是一样。如果需要保持一致性和稳定性，我们就必须配置一名指挥家直接发挥作用，现代微生物组学将告诉我们如何操作。例如，对于靶向代谢通路，调控其微生物基因表达，或者激活/灭活微生物相关酶的代谢通路等。

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