早期糞菌移植對仔豬腸道發(fā)育、腸道菌群組成和腸道激素分泌的影響

張 卓 黃金秀 楊飛云,3 蘭云賢* 朱思源 劉靜波 劉作華,3 齊仁立,3*

(1.西南大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，重慶 402460；2.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部養(yǎng)豬科學(xué)重點實驗室，重慶 402460；4.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，綿陽 621010)

胃腸道是哺乳動物最大的內(nèi)分泌器官，腸內(nèi)分泌細(xì)胞(enteroendocrine cells,EECs)約占腸壁細(xì)胞的1%。受到消化道內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)或小分子化合物的刺激，動物的EECs能分泌產(chǎn)生20多種不同的激素[1]。這些腸道激素通過“腸-腦”信號軸影響大腦中樞的信號指令傳遞，或者經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)肝臟、胰腺、肌肉等不同靶器官，與細(xì)胞上相應(yīng)的受體結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)[2]。膽囊收縮素(cholecystokinin,CCK)、胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)和饑餓素(ghrelin)是3種主要的腸道激素，它們在調(diào)節(jié)食欲、腸道運動、血糖、能量消耗等方面發(fā)揮著重要的作用[3-5]。

人和動物的腸道中寄居了大量微生物(以細(xì)菌為主)，它們與宿主形成共生關(guān)系，參與宿主的健康生長、器官發(fā)育、消化代謝和免疫[6]。越來越多的研究證實了“微生物-腸-腦軸”信息傳遞途徑的重要性，三者相互影響，相互作用[7-9]。腸道內(nèi)的細(xì)菌依靠其代謝產(chǎn)物對宿主的生理穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生復(fù)雜的調(diào)控作用，包括調(diào)控EECs的發(fā)育和腸道激素的產(chǎn)生與釋放。無菌鼠EECs數(shù)量明顯減少，腸道激素水平降低[10]。腸道菌群代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)能夠直接刺激EECs分泌激素和小肽，如GLP-1和酪酪肽(peptide tyrosine tyrosine,PYY)[8-9]。但是，目前關(guān)于腸道細(xì)菌如何影響和調(diào)節(jié)宿主腸道激素分泌還缺乏深入的了解。

腸道菌群的定植對于初生動物的快速生長和器官發(fā)育十分重要，甚至影響其終生的健康[11-12]。在動物幼齡階段，腸道菌群更容易受到外界環(huán)境的影響[13]。因此，通過益生菌、益生元或者菌群移植等方法進(jìn)行早期干預(yù)，定向調(diào)整腸道菌群組成對促進(jìn)幼畜的生長和代謝具有重要意義。糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)通常是將健康供體的糞便微生物群落整體轉(zhuǎn)移到受體體內(nèi)，快速改變后者的腸道菌群組成[14]。隨著外源菌群的植入，受體動物的生理和代謝表型往往也會隨之變化，產(chǎn)生與供體動物相似的特征。近年來，一些在豬上開展的研究表明，使用FMT方法引入外源“健康”或者“功能”菌群能夠快速、有效地改善受體動物的腸道健康，優(yōu)化腸道菌群，增強免疫機能，強化代謝功能[15-17]。但是FMT介導(dǎo)的腸道菌群變化是否波及EECs和腸道激素水平還不清楚。

本試驗在新生仔豬上進(jìn)行FMT，引入健康成年豬的腸道菌群，探究FMT介導(dǎo)的外源微生物植入是否會對受體仔豬腸道菌群組成、腸道發(fā)育和功能、腸道激素分泌產(chǎn)生影響，并著重分析腸道菌群與腸道激素之間的相關(guān)性，以期為深入詮釋“微生物-腸-腦”軸的互作關(guān)系和推進(jìn)菌群移植在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

本試驗經(jīng)由重慶市畜牧科學(xué)院學(xué)術(shù)委員會批準(zhǔn)，并遵守相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。動物試驗于2019年3—6月在重慶市畜牧科學(xué)院武陶試驗豬場(重慶，榮昌)開展。

1.2 供體動物及糞菌懸液制備

選擇5頭健康成年公豬(杜洛克×長白×大白，6月齡)作為候選供體，使用無抗飼糧飼喂6周。采集豬的靜脈血，試劑盒檢測豬霍亂病毒、豬細(xì)小病毒、豬圓環(huán)病毒2、豬生殖呼吸綜合癥病毒、偽狂犬病病毒、口蹄疫病毒、豬肺炎支原體等病原體，篩選出1頭無特定病原體的豬作為正式供體。

收集供體豬的新鮮糞便，置于厭氧采樣袋中，冷藏保存，運至實驗室。稱取10 g糞便，在厭氧工作站(Baker公司)中按1∶9(質(zhì)量體積比)的比例加入無菌磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline，PBS)(0.1 mol/L，pH=7.2)，振蕩混勻，依次通過2.0、1.0、0.5 mm無菌不銹鋼篩子，去除大分子顆粒。渾濁液低速離心后去除上清，沉淀物用無菌PBS溶液重懸，加入25%甘油后制備成糞菌懸液，無菌離心管分裝后-80 ℃冷凍保存，使用前37 ℃水浴1 h。

1.3 仔豬飼養(yǎng)與處理

選取6窩相同出生日齡的新生“長×榮”二雜仔豬，根據(jù)仔豬數(shù)量分為2組，每組3窩[每組仔豬數(shù)量大于30頭，平均體重(1.12±0.33) kg，2組間平均體重?zé)o顯著差異(P>0.05)]。出生后3～7 d，F(xiàn)MT組仔豬每天經(jīng)口服灌喂糞菌懸液1 mL(細(xì)菌量為5×108CFU/mL)，每天灌喂1次，連續(xù)灌喂5 d，當(dāng)天灌喂之后離心管內(nèi)殘留的菌液涂抹在母豬乳頭和皮膚上。對照組仔豬以相同的方式灌喂等量無菌生理鹽水。FMT組和對照組豬圈進(jìn)行隔離，不予接觸。28日齡時，每組挑選接近平均體重的6頭健康仔豬采集靜脈血后屠宰，潔凈環(huán)境下采集十二指腸、回腸、結(jié)腸及內(nèi)容物樣品用于檢測。試驗期間仔豬均由母豬母乳喂養(yǎng)，其他程序按豬場常規(guī)飼養(yǎng)管理方法進(jìn)行。

1.4 檢測指標(biāo)與方法

1.4.1 生長性能

所有仔豬在3、7和28日齡時稱重，計算試驗期間2組仔豬的平均日增重(average daily gain，ADG)。

平均日增重(g/d)=總增重/試驗天數(shù)。

1.4.2 腸道形態(tài)

取十二指腸中段約1 cm，用預(yù)冷的生理鹽水沖洗后，4%中性甲醛固定，常規(guī)脫水，石蠟包埋切片，然后進(jìn)行蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin，HE)染色和過碘酸-雪夫染色(periodic acid-Schiff staining，PAS)。光學(xué)顯微鏡下拍照，每張切片選取5個視野進(jìn)行圖像采集和分析，使用圖像分析軟件Image Pro-Plus 6.0測定十二指腸絨毛高度、隱窩深度、腸壁厚度及杯狀細(xì)胞數(shù)量，計算絨隱比(絨毛高度/隱窩深度)。

1.4.3 基因表達(dá)

腸道中防御素基因[豬β防御素2(porcine β-defensin 2，pBD2)、豬源抗菌肽1-5(protegrins1-5，pG1-5)、豬附睪蛋白2剪接變異體c(porcine epididymis protein 2 splicing variant c，pEP2c)]和腸道激素受體[膽囊收縮素A受體(cholecystokinin A receptor，CCKAR)、膽囊收縮素B受體(cholecystokinin B receptor，CCKBR)、胰高血糖素樣肽-1受體(glucagon-like peptide-1 receptor，GLP-1R)、生長激素促分泌素受體(growth hormone secretagogue receptor，GHSR)]的mRNA相對表達(dá)量采用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)法進(jìn)行檢測。取回腸中段1 cm，經(jīng)生理鹽水沖洗后液氮速凍保存。凍存樣品在液氮中研磨，使用Trizol試劑盒(Sigma公司)提取組織中的總RNA，反轉(zhuǎn)錄為cDNA，使用qRT-PCR擴增試劑盒(TaKaRa公司)進(jìn)行PCR。qRT-PCR使用Q6熒光定量PCR儀(Thermo Fisher公司)完成，采用2-△△Ct法計算目標(biāo)基因的mRNA相對表達(dá)量，β-肌動蛋白(β-actin)作為內(nèi)參基因。PCR引物設(shè)計參照NCBI網(wǎng)站GenBank中相關(guān)基因的序列，由上海生工生物工程股份有限公司設(shè)計、合成。引物序列見表1。

表1 引物序列

1.4.4 腸道激素分泌

仔豬前腔靜脈采血10 mL，室溫靜置30 min后離心10 min(3 000 r/min)分離血清。仔豬血清中GLP-1、CCK、ghrelin水平使用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)法進(jìn)行檢測，豬GLP-1、CCK、ghrelin的ELISA微量檢測試劑盒采購自上海酶聯(lián)生物科技有限公司(試劑盒貨號分別為ml000098、ml002410、ml026765)，具體操作步驟按照試劑盒的說明書進(jìn)行。

仔豬腸道組織中GLP-1、CCK、ghrelin的表達(dá)水平采用免疫組織化學(xué)法進(jìn)行測定。GLP-1、CCK、ghrelin兔多克隆抗體濃度參照試劑盒(均購自Bioss公司，抗體貨號分別為bs-0933R、bs-0764R、bs-0467R)的說明書。回腸和結(jié)腸組織的石蠟切片經(jīng)脫蠟復(fù)水后，用PBS浸泡5 min，經(jīng)抗原修復(fù)、阻斷劑阻斷、封閉液封閉后，滴加一抗孵育，陰性對照不加入目標(biāo)抗體，用PBS代替一抗。滴加二氨基聯(lián)苯胺(DAB)顯色液。光鏡下觀察顯色，適時終止反應(yīng)。自來水沖洗10 min后按HE染色步驟進(jìn)行復(fù)染，封片鏡檢。

1.4.5 腸道菌群組成

仔豬屠宰后，在潔凈環(huán)境下快速收集回腸和結(jié)腸內(nèi)容物，液氮保存，用于DNA的提取。采用16S rDNA擴增子測序(16S V3～V4區(qū))分析腸道內(nèi)容物中的菌群多樣性和組成，微生物測序由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成。將測序得到的優(yōu)化序列進(jìn)行操作分類單元(operational taxonomic unit,OTU)聚類分析(97%相似性)和物種分類學(xué)分析，采用QIIME 1.7.0默認(rèn)參數(shù)計算各樣品的alpha多樣性指數(shù)(ACE、Chao1、Shannon指數(shù))和物種分布。使用R 2.15.3軟件對樣品之間的菌群結(jié)構(gòu)相似度進(jìn)行主成分分析(principal component analysis，PCA)。

1.4.6 相關(guān)性分析

分別將回腸和結(jié)腸中豐度前30位的菌屬與腸道中CCK、GLP-1、ghrelin的表達(dá)水平進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，P<0.05時表示相關(guān)性達(dá)到顯著水平，P<0.01時表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行Student’st檢驗分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 FMT對仔豬生長性能和腸道發(fā)育的影響

由圖1可知，F(xiàn)MT改變了受體仔豬的生長性能和腸道發(fā)育。2組仔豬出生體重?zé)o顯著差異(P>0.05)，但在28日齡時，F(xiàn)MT組仔豬的平均日增重比對照組仔豬提高了約36.1%(P<0.01)。與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT仔豬十二指腸的絨毛高度和絨隱比極顯著降低(P<0.01)，而隱窩深度極顯著增加(P<0.01)，肌層厚度略有增加(P>0.05)，提示FMT促進(jìn)了仔豬腸道發(fā)育。此外，值得注意的是，F(xiàn)MT仔豬腸道中的杯狀細(xì)胞數(shù)量較對照組顯著減少(P<0.05)，pBD2的相對表達(dá)量也較對照組極顯著降低(P<0.01)。

*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)，**表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)。圖2、圖3和圖4同。

2.2 FMT對仔豬腸道激素分泌的影響

腸道分泌產(chǎn)生的激素經(jīng)血液循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)大腦、肝臟等其他組織器官發(fā)揮重要生理調(diào)節(jié)作用。ELISA檢測結(jié)果顯示，F(xiàn)MT組仔豬血清中CCK、GLP-1和ghrelin的水平不同程度地高于對照組仔豬(圖2)，其中g(shù)hrelin和GLP-1的水平達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

圖2 FTM對仔豬血清中3種腸道激素水平的影響

與血清中CCK、GLP-1和ghrelin的水平整體升高不同的是，仔豬腸道組織中CCK、GLP-1和ghrelin的表達(dá)水平變化趨勢并不完全一致。總體而言，仔豬回腸中CCK的表達(dá)水平明顯高于結(jié)腸段，而ghrelin和GLP-1的表達(dá)水平則相反(圖3-A)。由圖3-B、圖3-C可知，與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT組仔豬回腸中CCK的表達(dá)水平及其受體CCKAR和CCKBR的mRNA相對表達(dá)量均顯著或極顯著增加(P<0.05或P<0.01)；FMT組仔豬回腸中g(shù)hrelin的表達(dá)水平同樣顯著增加(P<0.05)，但其受體GHSR的mRNA相對表達(dá)量無顯著變化(P>0.05)；此外，F(xiàn)MT組仔豬回腸中GLP-1的表達(dá)水平無顯著變化(P>0.05)，但其受體GLP-1R的mRNA相對表達(dá)量顯著下調(diào)(P<0.05)。與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT組仔豬結(jié)腸中GLP-1的表達(dá)水平極顯著增加(P<0.01)，其受體GLP-1R的mRNA相對表達(dá)量有升高趨勢但差異不顯著(P>0.05)；FMT組仔豬結(jié)腸中g(shù)hrelin的表達(dá)水平及其受體GHSR的mRNA相對表達(dá)量顯著減少(P<0.05)；FMT組仔豬結(jié)腸中CCK的表達(dá)水平及其受體CCKBR的mRNA相對表達(dá)量有升高趨勢但差異不顯著(P>0.05)，而CCKAR的mRNA相對表達(dá)量則顯著增加(P<0.05)。這些結(jié)果表明，F(xiàn)MT促進(jìn)了仔豬腸道激素的分泌和信號傳遞，但是不同腸道激素在不同腸段之間的表達(dá)水平存在明顯區(qū)別。

A：仔豬回腸和結(jié)腸中3種腸道激素的免疫組織化學(xué)染色結(jié)果；B：仔豬回腸和結(jié)腸中3種腸道激素的表達(dá)水平；C：仔豬回腸和結(jié)腸中腸道激素受體的mRNA相對表達(dá)量。Ileum：回腸；Colon：結(jié)腸；CCKAR：膽囊收縮素A受體 cholecystokinin A receptor；CCKBR：膽囊收縮素B受體cholecystokinin B receptor；GLP-1R：胰高血糖素樣肽-1受體glucagon-like peptide-1 receptor；GHSR：生長激素促分泌素受體 growth hormone secretagogue receptor。

2.3 FMT對仔豬腸道菌群組成的影響

圖4顯示了仔豬腸道菌群的alpha多樣性和beta多樣性。與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT組仔豬回腸中菌群的ACE、Chao1、Shannon指數(shù)有一定程度提高，但差異沒有達(dá)到顯著水平(圖4-A，P>0.05)；FMT組仔豬結(jié)腸中菌群的Chao1和Shannon指數(shù)顯著高于對照組仔豬(圖4-B，P<0.05)，說明FMT介導(dǎo)的外源菌群移植提高了受體仔豬結(jié)腸菌群的alpha多樣性。PCA結(jié)果反映了2組仔豬在腸道菌群組成結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，并且顯示它們回腸中的菌群組成差異更大(圖4-C、圖4-D)。

A：回腸菌群的alpha多樣性指數(shù)；B：結(jié)腸菌群的alpha多樣性指數(shù)；C：回腸菌群結(jié)構(gòu)的主成分分析；D：結(jié)腸菌群的主成分分析。

圖5顯示了2組仔豬腸道菌群組成在門水平上的差異。對照組仔豬回腸中的優(yōu)勢菌門為厚壁菌門(Firmicutes)、變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)；結(jié)腸中優(yōu)勢菌門為厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)。與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT組仔豬回腸菌群中變形菌門的相對豐度降低，而厚壁菌門的相對豐度增加；FMT組仔豬結(jié)腸菌群中厚壁菌門的相對豐度略有減少，擬桿菌門的相對豐度略有增加，這能夠保證仔豬更好地適應(yīng)早期飼喂的植物性固體飼料。

Firmicutes:厚壁菌門;Proteobacteria:變形菌門;Actinobacteria:放線菌門;TM7:單糖菌門;[Thermi]:棲熱菌門;Bacteroidetes:擬桿菌門;Fusobacteria:梭桿菌門;Caynobacteria:藍(lán)藻門;Spirochaetaes:螺旋菌門;Tenericutes:軟壁菌門;Deferribacteres:脫鐵桿菌門;Verrucomicrobia:疣微菌門;Synergistetes:互養(yǎng)菌門;Chlamydiae:衣原體門。

圖6顯示了2組仔豬腸道菌群組成在屬水平上的差異。對照組仔豬回腸中的優(yōu)勢菌屬為乳桿菌屬(Lactobacillus)、八聯(lián)球菌屬(Sarcina)和放線桿菌屬(Actinobacillus)；結(jié)腸中的優(yōu)勢菌屬為乳桿菌屬、韋榮球菌科下一屬(p-75-a5)以及SMB53。與對照組仔豬相比，F(xiàn)MT組仔豬回腸菌群中乳桿菌屬的相對豐度減少，SMB53、八聯(lián)球菌屬和棒狀桿菌屬(Corynebacterium)的相對豐度增加；FMT組仔豬結(jié)腸菌群中乳桿菌屬的相對豐度略有增加。桑基圖更直觀地展示了2組仔豬回腸和結(jié)腸菌群組成結(jié)構(gòu)的差異(圖7)。

Lactobacillus:乳桿菌屬;Sarcina:八聯(lián)球菌屬;Actinobacillus:放線桿菌屬;eillonella:韋永氏球菌屬;Clostridium:梭菌屬;Streptococcus:鏈球菌屬;Corynebacterium:棒狀桿菌屬;Haemophilus:嗜血桿菌屬;Pseudomonas:假單胞菌屬;Cupriavidus:貪銅菌屬;Sharpea:夏普氏菌屬;Rothia:羅氏菌屬;Enterococcus:腸球菌屬;Amycolatopsis:擬無枝酸菌屬;Dietzia:迪茨氏菌屬;Mitsuokella:光崗菌屬;Ochrobactrum:蒼白桿菌屬;Facklamia:費克藍(lán)姆氏菌屬;p-75-a5:韋榮球菌科下一屬;Oscillospira:顫螺菌屬;Ruminococcus:瘤胃球菌屬;Dorea:多爾氏菌屬;Phascolarctobacterium:考拉桿菌屬;Desulfovibrio:脫硫弧菌屬;Succiniclasticum:解琥珀酸菌屬;Bacteroides:擬桿菌屬;Roseburia:羅氏菌屬;Megasphaera:巨球型菌屬;Parabacteroides:副桿菌屬;Others:其他未知菌屬。

Firmicutes:厚壁菌門;Proteobacteria:變形菌門;Bacteroidetes:擬桿菌門;Lactobacillus:乳桿菌屬;Sarcina:八聯(lián)球菌屬;Streptococcus:鏈球菌屬;Mitsuokella:光崗菌屬;p-75-a5:韋榮球菌科下一屬;Oscillospira:顫螺菌屬;Ruminococcus:瘤胃球菌屬;Veillonella:韋永氏球菌屬;Unclassified Clostridiaceae:未分類的梭菌科;Unclassified Clostridiales:未分類的梭菌目;Unclassified Enterobacteriaceae:未分類的腸桿菌科;Unclassified Peptostreptococcaceae:未分類的消化鏈球菌科;Unclassified Lachnospiraceae:未分類的毛螺菌科;Unclassified Ruminococcaceae:未分類的瘤胃球菌科。

2.4 腸道菌群與腸道激素的相關(guān)性

將回腸和結(jié)腸中相對豐度較高的菌屬(前30位)與腸道激素表達(dá)水平進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，結(jié)果表明回腸中韋永氏球菌屬(Veillonella)、嗜血桿菌屬(Haemophilus)的相對豐度與GLP-1的表達(dá)水平呈顯著負(fù)相關(guān)(圖8-A，P<0.05)；結(jié)腸中顫螺菌屬(Oscillospira)的相對豐度與GLP-1的表達(dá)水平呈極顯著正相關(guān)(圖8-B，P<0.01)，瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、擬桿菌屬(Bacteroides)的相對豐度與CCK的表達(dá)水平呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，密螺旋體(Treponema)的相對豐度與CCK的表達(dá)水平呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

A：回腸中主要菌群相對豐度與腸道激素表達(dá)水平的相關(guān)性；B：結(jié)腸中主要菌群相對豐度與腸道激素表達(dá)水平的相關(guān)性。*表示相關(guān)性顯著(P<0.05)，**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)。A: the correlation between the relative abundances of top intestinal microbiota and the expression levels of intestinal hormones in ileum; B: the correlation between the relative abundances of top intestinal microbiota and the expression levels of intestinal hormones in colon. * mean significant correlation (P<0.05), and ** mean extremely significant correlation (P<0.05).

3 討 論

早期干預(yù)和調(diào)控腸道菌群的定植能夠改變仔豬的生長性狀和健康水平。近年來，不同的試驗表明在生長早期進(jìn)行FMT能夠促進(jìn)仔豬的生長和腸道發(fā)育，優(yōu)化腸道菌群，提高免疫力[18-20]。Cheng等[18]研究表明，將成年母豬糞便菌群移植給哺乳仔豬能夠提高仔豬的生長性能，但降低了腸道的通透性。Diao等[19]報道，將藏豬糞便菌群移植到仔豬體內(nèi)可以提高仔豬腸道中消化吸收酶的活性。Hu等[20]報道，將成年健康豬糞便菌群移植到仔豬體內(nèi)可使仔豬體重明顯增加。本試驗也得到了相似的研究結(jié)果，F(xiàn)MT組仔豬的平均日增重較對照組仔豬顯著增加，這說明將健康成年豬的“成熟”腸道菌群植入仔豬體內(nèi)，能夠加速或者推動仔豬的生長發(fā)育。

GLP-1等腸道激素能夠到達(dá)并影響大腦和其他組織器官，具有控制食欲、調(diào)節(jié)血糖、調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)、維持腸道健康等諸多重要的生理功能[3]。目前關(guān)于腸道微生物對腸道激素影響的報道還較為匱乏。劉璐[21]的研究表明，通過對小鼠注射和灌胃乳源性復(fù)合益生菌乳，能夠提高小鼠血清中GLP-1的水平并上調(diào)腸道內(nèi)GLP-1R的mRNA相對表達(dá)量，提示GLP-1的分泌可能受到腸道菌群的影響。通過其他以嚙齒類動物為模型的研究顯示，ghrelin和CCK的分泌可能也與腸道菌群密切相關(guān)[22-23]。本研究首次揭示了FMT介導(dǎo)的腸道菌群的變化導(dǎo)致仔豬主要腸道激素(CCK、GLP-1和ghrelin)水平的波動，F(xiàn)MT整體提高了仔豬血清中腸道激素的水平，而在回腸和結(jié)腸中，這3種激素表現(xiàn)出不同的變化特征，這可能與FMT介導(dǎo)的不同腸道菌群的變化直接相關(guān)。

GLP-1和CCK由人和動物的十二指腸和空腸的L型EECs分泌，通過血液循環(huán)影響著中樞神經(jīng)系統(tǒng)[24-25]。ghrelin由胃底的X/A細(xì)胞分泌，可刺激進(jìn)食[5]。在動物生理代謝的調(diào)節(jié)中，不同激素存在協(xié)同或拮抗關(guān)系。Blanco等[26]以金魚為研究模型，發(fā)現(xiàn)ghrelin抑制了CCK和GLP-1在腸道中的表達(dá)水平。在本試驗中，F(xiàn)MT組仔豬血清中腸道激素的水平整體都呈現(xiàn)增加的趨勢，反映了受體仔豬的生長更快速、代謝更旺盛。在仔豬腸道的不同部位，這3種激素的表達(dá)水平及其受體基因的mRNA相對表達(dá)量呈現(xiàn)了不完全相同的變化，CCK和GLP-1的表達(dá)模式更為接近，而ghrelin的表達(dá)模式與之相反，提示腸道中g(shù)hrelin的表達(dá)可能與CCK和GLP-1的表達(dá)存在一定程度的負(fù)相關(guān)，這與三者之間的生理調(diào)控功能也是較為一致的[6]。

一些研究認(rèn)為腸道菌群影響和調(diào)控宿主EECs發(fā)育和腸道激素分泌主要是依靠細(xì)菌產(chǎn)生的功能性代謝物如SCFAs。SCFAs可以通過G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptors,GPR)錨定并作用于EECs。GPR43缺失小鼠體內(nèi)GLP-1等腸道激素水平明顯降低[27]。給動物補充一定的低聚果糖可以增加腸道微生物的種類和數(shù)量并提高血液中腸道激素的水平。此外，一些氨基酸的細(xì)菌代謝物如5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)也被認(rèn)為能夠刺激EECs的分泌功能[28]。在之前的一些試驗報道中，早期FMT不但改變了腸道菌群組成，也顯著增加了仔豬腸道內(nèi)SCFAs、5-HT等代謝物的水平[15,18]。

與之前的研究結(jié)果[29]相似，本試驗中仔豬腸道內(nèi)的菌群也是以厚壁菌門、變形菌門和擬桿菌門為主。乳酸菌屬是哺乳仔豬腸道內(nèi)的主要優(yōu)勢菌屬[30]。FMT介導(dǎo)的外源微生物的植入明顯增加了受體仔豬結(jié)腸菌群的多樣性，但是對受體仔豬回腸菌群結(jié)構(gòu)的影響更大，包含了很多條件性致病菌的變形菌門相對豐度的減少可能對仔豬的腸道健康更為有利，而厚壁菌門和擬桿菌門的比例變化能夠讓仔豬更好地適應(yīng)固體飼料和植物性纖維[31-32]。更為重要的是，本試驗通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)了仔豬腸道中幾個主要菌屬可能與3種腸道激素的分泌存在密切的聯(lián)系，也提示了通過干預(yù)腸道菌群的變化能夠影響腸道激素的分泌和傳遞。這些研究結(jié)果加深了我們對“微生物-腸-腦軸”對話機制的理解。

4 結(jié) 論

在生長早期通過FMT方法引入健康成年豬的腸道菌群能夠加速受體仔豬的生長和腸道發(fā)育，改變腸道菌群結(jié)構(gòu)，增加腸道菌群多樣性。另外，F(xiàn)MT提高了仔豬血清中CCK、GLP-1和ghrelin等腸道激素的水平，可滿足仔豬快速生長和旺盛代謝的需要。此外，這些腸道激素在腸道中的表達(dá)水平也因FMT引起的腸道菌群變化而發(fā)生波動。