2017-02-22
派森诺生物在猪肠道微生物组研究领域已积累了丰富的经验。继2015年与南京农业大学合作，在《Scientific Reports》发表相关论文之后，本月又再度牵手，再次登陆《Scientific Reports》（最新影响因子5.228），进一步揭示了粪肠球菌（Enterococcus faecalis）在猪肠道中类似于抗生素的生理作用。
研究背景
抗生素可谓是一把双刃剑。一方面，它能帮助我们人类和动物远离致病微生物的感染；另一方面，对抗生素的过度依赖又致使微生物形成广泛的抗生素抗性机制，甚至出现了“超级细菌”。因此，抗生素已被视为人类和动物健康的直接威胁之一。而在猪的饲养繁殖过程中，抗生素已被广泛使用50余年，以应对多种传染病的侵袭，使其得以健康成长。因此，寻找抗生素的可靠替代品，并改善人类和动物的健康已迫在眉睫。
研究目的
粪肠球菌（E. faecalis）是肠道内常见的乳酸产生菌，有潜在的益生作用，并能分泌细菌素，抑制致病菌的生长。此项研究的前期实验结果已表明，在断奶仔猪的饲料中适量添加粪肠球菌UC-100菌株（200 g/t，≥ 1 × 1010CFU/g）能有效降低仔猪腹泻的概率，起到类似于抗生素治疗的效果，但该菌株如何影响肠道微生物组、进而改善动物健康，仍需进一步研究。本研究即以此为出发点，评价该菌株与抗生素对于肠道菌群的影响效果及其异同。
研究方法
测序技术：Illumina MiSeq高通量测序平台
测序模式：微生物组16S rRNA基因V4区测序
实验对象：25日龄断奶仔猪
实验设计：正常饲料组、抗生素添加组、粪肠球菌添加组各4头，并采集饲喂0天、14天、28天的粪便样本
研究结果
对36份猪粪便样本进行高通量测序，共获得2,355,992条序列，每样本平均获得51,298条高质量序列，并在97%的序列相似度水平归并为9,966个OTU，共包含21个门。其中，Firmicutes门占有绝对优势地位，占总体测序量的85%以上；Tenericutes和Bacteroidetes门次之，但相对丰度只占1%左右。
三组仔猪在饲喂0天、14天、28天的肠道微生物组多样性（ACE指数和OTU数）比较。由图可知，在任一时间点，粪肠球菌添加组和抗生素添加组的多样性水平均无显著差异。
Weighted UniFrac PCoA分析显示，在饲喂14天（图A-C）和28天（图D-F）时，粪肠球菌添加组和抗生素添加组的肠道菌群组成并无显著差异。虽然在饲喂14天时，两组样本在PC3主坐标方向上有区分趋势，但并未达到差异显著性（图B-C，P = 0.063）。
Fibrobacteres门在饲喂28天的正常饲料组中的丰度激增，但在粪肠球菌添加组中丰度显著降低。在任一时间点，该门的丰度在粪肠球菌添加组和抗生素添加组中无显著差异。
饲喂28天时，相对于正常饲料组，在粪肠球菌添加组和/或抗生素添加组丰度发生显著变化的细菌属，但这些属的丰度在粪肠球菌添加组和抗生素添加组间并无显著差异。
总结
本研究的一大特色在于，并不执着于想方设法证明“组间差异”有多显著，而是通过多样性和丰度比较，证明粪肠球菌添加组和抗生素添加组的菌群无明显差异，从而提示我们，粪肠球菌有较大潜力发展成为抗生素的有效替代品。这一研究新思路对于微生物组的大数据分析的启发很大！
本研究的测序和数据分析工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
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
点击阅读原文，原文链接：http://www.nature.com/articles/srep41395
