2024年7月9日上午，动物消化道营养国际联合研究中心第174期消化道营养精品学术沙龙在逸夫楼5077顺利举办。本期的学术沙龙由消化道微生物实验室的硕士生夏紫嫣、李泽旭、杨心怡和博士生张晗做文献汇报，动物消化道营养国际联合研究中心的老师学生参与此次沙龙。

硕士生夏紫嫣对文献《A synbiotic mixture of selected oligosaccharides and bifdobacteria assists murine gut microbiota restoration following antibiotic challenge》-《低聚糖和双歧杆菌的合生元混合物有助于抗生素暴露后小鼠肠道微生物群的恢复》进行了汇报。

通常情况下，研究早期受损的胃肠道微生物群的动物模型使用无菌动物或用抗生素混合物治疗的小鼠。这些研究旨在模拟剖腹产出生和/或接受抗生素治疗的婴儿的场景。然而，这些研究中使用的抗生素很少用于婴儿。目前尚不清楚使用益生元、益生菌或合生元是否能增强肠道微生物群对抗生素负面影响的抵抗力。

因此，本研究开发了一种早期生命模型，其中小鼠胃肠道微生物群被克林霉素治疗严重破坏。用于探索合生元混合物对抗生素干预后恢复小鼠肠道微生态的效果。

研究结果表明：在该小鼠模型中，补充益生元的合生元混合物的程度，即scGOS/lcFOS与母乳低聚糖2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL），结合或不结合单一菌株或“婴儿型”双歧杆菌的混合物，可以恢复抗生素受损的微生物群。鸟枪法宏基因组测序显示，克林霉素严重破坏了微生物群。scGOS/lcFOS/2'FL 组在克林霉素处理3 周后肠道菌群未见恢复，而Bif.mix联合scGOS/lcFOS/2’-FL合生元组显示部分恢复。组织学分析表明，在实验结束时，克林霉素治疗的小鼠结肠褶皱基部仍然轻度水肿和绒毛/结肠隐窝不规则，而给予合生元可改善此现象。

作者得出结论：补充 scGOS/lcFOS/2'-FL 的益生元混合物与婴儿型双歧杆菌菌株的特定混合物相结合能够部分恢复受抗生素干扰的胃肠道微生物群。

夏紫嫣同学最后也提出自己的思考：（1）应该使用多种类型的抗生素，或者进行比较不同抗生素对肠道微生物群的影响（2）观察双歧杆菌在停止抗生素后的存活和对肠道微生物群的影响，为什么在实验结束后选择了7 天的洗脱期，而不是其他时间段如14天？（3）本文未探讨IL-10和IFN-γ的增加与免疫反应通路的具体关系。例如，未分析这些标志物是否通过特定的免疫细胞类型或信号通路来调节，以及它们在炎症调节中的作用机制。（4）这种动物模型在模拟人类肠道微生物组的恢复方面存在局限性。

博士生张晗对文献《Gut microbial fatty acid isomerization modulates intraepithelial T cells》-《肠道微生物脂肪酸异构化调节上皮内T细胞》进行了汇报。

人体肠道微生物组不断将来自宿主和饮食的天然产物转化为许多生物活性代谢物。膳食脂肪是必需的微量营养素，通过脂肪分解释放游离脂肪酸（FA）以在小肠中吸收。肠道共生细菌将一些不饱和FA修饰成各种肠道FA异构体，这些异构体调节宿主代谢并具有抗癌特性。然而，关于这种饮食-微生物FA异构化网络如何影响宿主的粘膜免疫系统知之甚少。研究发现，饮食因素和微生物因素都会影响肠道LA异构体（共轭LA（CLA））的水平，并且CLAs会反过来调节在小肠中表达CD8αα的CD4+上皮内淋巴细胞（IEL）的独特群体。单个肠道共生体中FA异构化途径的遗传消除显著减少了gnotobiotic小鼠中 CD4 + CD8αα + IEL的数量。在转录因子肝细胞核因子4γ（HNF4γ）存在的情况下，CLA的恢复会增加 CD4 + CD8αα + IEL 水平。从机制上讲，HNF4γ 通过调节白细胞介素-18 信号传导促进 CD4 + CD8αα + IEL 的发育。在小鼠中，T细胞中HNF4γ的特异性缺失会引起小鼠发生肠道病原体感染的早期死亡。文中数据揭示了细菌 FA 代谢途径通过调节 CD4 + CD8αα + 的相对数量在控制宿主上皮内免疫稳态中的新作用。

研究结果表明：（1）肠道细菌对膳食亚油酸的异构化能够通过核受体HNF4γ调节小肠内上皮T细胞(IEL)的产生，从而影响肠道免疫系统的稳态。（2）肠道细菌能够对膳食亚油酸进行异构化，生成共轭亚油酸(CLA)，而CLA是促进CD4 + CD8αα + IEL产生的关键分子，CLA能够激活HNF4γ，促进IEL中IL-18受体表达，抑制ThPOK表达，最终促进CD4 + CD8αα + IEL分化。（3）CLA-HNF4γ轴在小肠感染中发挥保护作用，缺失CLA-HNF4γ信号通路会导致小肠感染的易感性增加。

作者得出结论：膳食和微生物因素都影响肠道CLAs的水平，而CLAs反过来调节小肠中CD4 + CD8αα + IELs的生成。在纯菌基因中敲除LAI显著减少了无菌小鼠肠道中CD4 + CD8αα + IELs的数量。在肝细胞核因子4γ（HNF4γ）存在的情况下恢复CLAs可增加CD4 + CD8αα + IEL水平。HNF4γ可以通过调节IF-18信号来促进CD4 + CD8αα + IEL的发育。

硕士生李泽旭对文献《Protecting the piglet gut microbiota against ETEC-mediated post-weaning diarrhoea using specific binding proteins》-《使用特异性结合蛋白保护仔猪肠道菌群免受ETEC介导的断奶后腹泻》进行了汇报。

仔猪断奶后腹泻（PWD）在工业猪生产中是一个普遍存在的问题，而PWD的发生通常是由肠毒素性大肠杆菌（ETEC）菌株引起的。目前的解决方案，如抗生素和药用氧化锌，是不可持续的，而且越来越受到限制和禁止，因此迫切需要新的解决方案。

在本研究中，作者提出并评估了一种基于蛋白质的饲料添加剂，包括两个二价重链可变结构域（VHH）构建体（VHH-（GGGGS）3-VHH、BL1.2和BL2.2），作为PWD的替代解决方案。

研究结果表明：二价 V HH 构建体被证明可以在体外结合和阻断不同猪 ETEC 菌株的关键毒力因子 F4 + 菌毛和 LT，而不会引起脱靶效应或影响细菌生长速率。此外，在一项猪的研究中，作者发现在第1周接受BL1.1 + BL2.2的仔猪中，有三个细菌家族（乳酸杆菌科、普雷沃氏菌科和瘤胃球菌科）早期显著富集，与攻击对照仔猪相比，这些细菌家族由两个属（普雷沃氏菌属和乳酸菌属）代表。这表明接受BL1.2 + BL2.2的仔猪在ETEC攻击后比对照仔猪更快地过渡到成熟的微生物群。两种二价 V HH 构建体 BL1.2 和 BL2.2 可能在工业化猪生产中作为饲料添加剂发挥作用，具有协同作用，可解决 ETEC 和降低仔猪群体患 PWD 的风险。

作者得出结论：（1）二价VHH构建体能在体外结合并阻断不同猪ETEC菌株的关键毒力因子F4 + 黏附素和热不稳定毒素LT，有效地交联细菌以形成细胞聚集体，防止病原体定植，而不影响细菌生长速率。（2）与对照组相比，ETEC攻毒后BL 1.2 + BL 2.2组前三天仔猪ETEC F4 + 的粪便计数水平显著减少。（3）施用二价V HH构建体后，在仔猪粪便中检测到乳杆菌科、普雷沃氏菌科和瘤胃球菌科（第1周）出现较早的富集，表明接受BL 1.2 + BL 2.2的仔猪较于对照仔猪其肠道菌群更快地转变为成熟的微生物群。

李泽旭同学最后也提出自己的思考：（1）本文并没有给出生长试验仔猪的腹泻评分或其他腹泻数据，尽管使用二价VHH构建体的组合似乎可以特异性阻断ETEC菌毛和热不稳定毒素发挥协同作用，但并不能直接指出两种二价构建体能抵御仔猪断奶后腹泻的发生。（2）在研究二价VHH构建体在体外对猪F4 + LT + ETEC菌株生长富集情况的影响时，单独添加BL 1.2时ETEC菌株在6-10h时生长速率低于其他组，但当其与BL 2.2同时使用时ETEC菌株的生长富集情况却没有出现下降的趋势。

硕士生杨心怡对文献《A Tail Fiber Protein and a Receptor-Binding Protein Mediate ICP2 Bacteriophage Interactions with Vibrio cholerae OmpU》-《尾丝蛋白和受体结合蛋白介导噬菌体ICP2与霍乱弧菌OmpU的相互作用》进行了汇报。

ICP2 是一种以霍乱弧菌为食的烈性噬菌体。研究前期发现霍乱患者肠道内出现多重耐药菌，这使得霍乱疾病变得更加难以控制和治疗。ICP2最开始是从霍乱患者粪便样本中分离出来的。其中一些粪便还含有 ICP2 耐药的等基因霍乱弧菌菌株，这些菌株在三聚体外膜孔蛋白 OmpU 中携带错义突变，将其鉴定为 ICP2 受体。在这项研究中，作者通过选择感染野生型和 OmpU 突变株混合物的幼兔中的 ICP2 宿主范围突变体来鉴定介导与 OmpU 相互作用的 ICP2 蛋白。现在可以感染 OmpU 突变株的 ICP2 宿主范围突变体在推定的尾纤维基因 gp25 和推定的粘附蛋白基因 gp23 中具有错义突变。本研究鉴定了一种 ICP2 尾纤维和一种受体结合蛋白，研究了 ICP2 如何响应噬菌体抗性 OmpU 突变体的选择压力，并提出了ICP2宿主范围突变体通过两步过程进化。首先，gp25突变因其广泛的宿主范围而被选中，尽管伴随着低水平的噬菌体吸附。随后选择gp23突变，进一步增加与特定OmpU等位基因的高效结合，从而实现近乎野生型的吸附效率和随后的噬菌体增殖。

研究结果表明：（1）ICP2 宿主范围突变体在 gp23 和 gp25 上存在错义突变。（2）ICP2 宿主范围突变体至少需要一个 Gp25 突变。（3）ICP2 寄主范围突变体的体外筛选时，宿主范围突变株会保留其感染特性（4）次级 Gp23 突变增加了特定 Omp U 突变体上的成斑率。（5）ICP2 宿主范围突变体可以与 Omp U 突变体结合，无 Gp23 突变的噬菌体不影响 OmpU V324F 或 OmpU G325D 的生长。

作者得出结论：ICP2 依赖于 Omp U 作为其初级受体，Gp25 具有尾管附着结构域，Gp23 是ICP2的受体结合蛋白Gp25 和 Gp23 可以与 Omp U 相互作用，Gp25 宿主范围的突变可能使 Gp23 通过改变尾纤维的构象和吸附作用与更容易接受的受体结合，为扩大噬菌体宿主谱、治疗细菌感染提供研究基础。