科学家揭示了山羊从出生到青春期的微生物组-宿主共振荡模式

中国科学院亚热带农业研究所谭志良教授领导的一项新研究揭示了瘤胃粘膜微生物群和宿主上皮细胞在发育阶段之间复杂的协调机制

这项发表在《中国科学院生命科学》上的研究可以通过在关键窗口期间进行有针对性的微生物组管理，为提高牲畜的存活率和生产力铺平道路

作为反刍动物的消化中心，瘤胃通过错综复杂的微生物-宿主协作实现了木质纤维素底物的有效生物转化。粘膜粘附微生物群通过与宿主-上皮界面的直接相互作用，是营养通量和免疫稳态的关键调节因子

通过整合多组学分析（转录组测序、16S rRNA扩增子分析）和相互作用网络建模，该研究系统地破译了出生后第1-90天的阶段分辨共发育范式。

粘膜微生物群经历了阶段特异性重组——新生儿阶段主要由机会性致病菌主导（曼海姆菌，39.7%）。过渡阶段见证了粘液溶解专家（Akkermansia muciniphila，21.4%）的增殖，到成熟阶段，纤维溶解专家（ruminis乳孢子虫，58.3%）达到顶峰

此外，宿主粘膜表现出分级功能重塑，早期激活先天免疫防御基因，中期加强粘蛋白生物合成和JAK-STAT驱动的氧化还原调节，而晚期建立由代谢调节因子控制的营养转化网络

此外，跨王国的相互作用表明了时间调控的转变，早期阶段强调消化和免疫发育，后期阶段侧重于增强营养代谢

总之，粘膜微生物群和宿主个体发育之间的动态同步协调了瘤胃在形成发育窗口期间的生态成熟

该研究的通讯作者周传社教授说：“这项研究以特定阶段的方式阐明了瘤胃粘膜微生物组和宿主发育轨迹之间的个体发育编排。”

这些发现将反刍动物的胃肠道成熟重新定义为一个双向的发育级联，在这个级联中，早期的微生物演替不仅会编程宿主免疫，还会受到上皮转录组适应的相互影响，这是一种范式转变，通过在关键窗口期间进行有针对性的微生物组管理来优化牲畜生产力 More information: Microbiome-host co-oscillation patterns in shaping ruminal ecosystem from birth to puberty in a goat model. Science China-Life Sciences. DOI: 10.1007/s11427-024-2824-6. www.sciengine.com/SCLS/doi/10. … 07/s11427-024-2824-6

Journal information: Science China Life Sciences