吉林大学动物医学学院张乃生教授团队科研成果被Nature子刊收录

来源: 发稿时间:2020-05-06 浏览次数:

吉林大学动物医学学院张乃生教授团队在Nature子刊微生物生态学Top期刊(ISME journal)发表文章“The gut microbiota contributes to the development of Staphylococcus aureus-induced mastitis in mice”,该论文较系统的阐述了肠道菌群对乳腺炎的影响及关联机制。

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乳腺炎不仅是危害奶牛养殖业最重要的疾病,还可造成药物和有害物质残留、耐药菌产生等公共卫生安全风险。传统观念认为,乳腺炎是细菌等病原微生物感染乳腺引起的局部炎症反应。但在临床上,有些乳腺炎奶牛的乳汁中只是表现为体细胞数增多,却分离不到病原菌;此外,奶牛乳腺炎常继发或伴发于前胃弛缓和亚急性瘤胃酸中毒(SARA)等消化紊乱性疾病;并且,针对乳腺的局部治疗效果有限,更无理想的防控疫苗。因此,作者推测乳腺炎的发生除与外界病原微生物感染有关外,尚存在内源性致病途径。

肠道菌群是定值在肠道中的种类繁多,数量庞大的微生物群落。随着“肠-肺轴”、“肠-肝轴”、“肠-脑轴”、“肠-肾轴”等理论的提出,肠道菌群不仅对肠道健康至关重要,还可以通过肠道细菌及其代谢产物等以内源性途径迁移到诸如肺脏、肝脏、脑和肾脏等肠外远端器官,并引起相关疾病的发生。论文针对肠道菌群紊乱是否会对乳腺炎的发生产生影响,以及机体是否同样存在“肠-乳轴”等问题,开展了实验研究。

首先,通过广谱抗生素扰乱肠道菌群,检测肠道菌群紊乱与乳腺炎的关系。结果表明,肠道菌群紊乱可以导致血乳屏障渗透性增加,跨血乳屏障迁移至乳腺的炎性细胞增多,诱发乳腺炎症(内源性乳腺炎)。当存在金葡菌等病原菌感染时,肠道菌群紊乱小鼠乳腺炎症更加明显,而给予肠道菌群紊乱的小鼠移植健康小鼠粪便显著缓解了乳腺炎症反应,表明肠道菌群紊乱可以加剧乳腺炎的严重程度。

进一步研究发现,抗生素处理导致肠道内短链脂肪酸(SCFAs)产生菌以及SCFAs含量显著降低,对小鼠补充SCFAs显著缓解了金葡菌诱导的血乳屏障渗透性的增加以及乳腺炎症反应;而且,通过口服活的益生菌(丁酸产生菌)显著增加了小鼠血液和乳腺组织中SCFAs含量,同时金葡菌诱导的血乳屏障破坏及乳腺炎症得到缓解。这些结果表明肠道菌群代谢物SCFAs可能从肠道迁移至乳腺,发挥其维持血乳屏障完整性及抗炎作用。据此推测,肠道菌群与乳腺炎之间存在密切关联,提示机体可能存在-乳轴,并且肠道菌群迁移和/或其代谢产物可能是-乳轴相互关联的重要途径之一,其具体分子生物学基础仍需进一步研究。

该研究同时还提示我们,机体各组织器官是一个相互关联的整体,局部器官疾病(如乳腺炎)的防治不能只关注局部(如乳腺),还要整体考虑,特别是维护肠道(瘤胃)菌群的平衡,可能是防治乳腺炎以及其他器官疾病的重要因素。这不仅为临床防治奶牛乳腺炎提供新的理论指导和实验依据,而且对动物其它系统性、代谢性和感染性疾病的防治具有重要的借鉴意义。

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1 肠道菌群影响乳腺炎的分子机制

吉林大学动物医学学院胡晓宇博士为文章的第一作者,张乃生教授和付云贺教授为本文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金面上项目(3177281231972749,)支持。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41396-020-0651-1