腸道微生物通過 GABA 介導 ETEC 感染腸道 IL-17 的表達

由*院士、*亞熱帶農業生態研究所研究員印遇龍的畜禽健康養殖研究團隊近日在微生物介導腸道感染和斷奶應激調節研究中取得新進展。

斷奶應激是困擾仔豬健康成長的重要因素之一。斷奶時，由于食物、社會和生活環境的變化，仔豬腸道形態、生理功能以及腸道微生物發生了變化。腸道微生物多樣性減少，Lactobacillus 減少，而 Clostridium spp.、Prevola spp. 以及兼性厭氧菌如 Escherichia coli 增多。同時，由于母體提供的被動保護減少，以及自身的腸道免疫系統不成熟，仔豬易被腸道病原菌感染。研究團隊利用產腸毒素大腸桿菌（ETEC）感染的仔豬、ICR 和 C57 小鼠以及 T 細胞模型，采用宏基因組學、蛋白質組學、代謝組學以及遺傳修飾等技術，發現仔豬 ETEC 感染可導致仔豬腸道微生態失調，包括 L. lactis subsp. lactis 增加，從而過量產生γ- 氨基丁酸 (GABA) 促進 IL-17 表達。進一步研究表明，GABA 通過 mTORC1- S6K1-EGR-2-GFI- 1 信號通路促進腸道 IL-17 的表達，而無菌處理、化學抑制以及基因敲出等手段干擾該通路都影響 IL-17 表達和 ETEC 的定植。鑒于 IL-17 可作為調控腸道 ETEC 感染的靶點，該研究表明維持腸道 L. lactis 的數量或者 GABA 的濃度可預防仔豬 ETEC 感染。在此基礎上，發現褪黑素能夠有效的緩解斷奶應激，褪黑素增加斷奶后動物的日增重，改善腸道形態，調節腸道微生物的組成（如提高腸道乳酸菌的比例）和代謝。同時，褪黑素可減少 ETEC 在腸道的定植。進一步研究表明，褪黑素是通過腸道微生物介導，從而緩解斷奶應激，在無菌動物模型下，褪黑素對斷奶應激沒有顯著緩解效果。研究成果先后發表在 Frontiers in Immunology 和 Journal of Pineal Research 上。

該研究得到了國家重點研發計劃、中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金以及中科院青促會項目等的資助。