近日，我校動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院蔣林樹教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果《Integrated multi-omics analysis reveals the positive leverage of citrus flavonoids on hindgut microbiota and host homeostasis by modulating sphingolipid metabolism in mid-lactation dairy cows consuming a high-starch diet》被國際微生物學(xué)頂尖期刊《微生物組》（Microbiome；最新影響因子15.5，中科院一區(qū)）接收。本研究采用微生物組、代謝組、宏蛋白質(zhì)組等多組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了柑橘黃酮通過調(diào)控泌乳奶牛后消化道微生物區(qū)系和鞘脂代謝，進(jìn)而影響宿主穩(wěn)態(tài)，降低了高精料飼喂模式下導(dǎo)致的奶牛系統(tǒng)性炎癥水平，為揭示植物黃酮調(diào)控奶牛代謝穩(wěn)態(tài)的機(jī)制提供了新的見解，對(duì)促進(jìn)天然植物功能組分在奶牛上的應(yīng)用具有重要意義。

通過高投入、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出成為我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的重要生產(chǎn)模式，其中以高精料為代表的飼養(yǎng)方式直接導(dǎo)致了奶牛機(jī)體代謝負(fù)荷大、免疫力下降等一系列產(chǎn)業(yè)問題。天然植物及其提取物中活性物質(zhì)具有促進(jìn)腸道健康、增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗氧化應(yīng)激、促生長、不產(chǎn)生耐藥性及改善動(dòng)物生產(chǎn)性能等生物學(xué)功能，成為解決上述重大科技問題的核心技術(shù)策略之一。奶牛后腸微生物群可以降解約17%的日糧纖維素，并為機(jī)體提供約12%的短鏈脂肪酸。已有研究表明，后腸微生物群與宿主氧化和炎癥反應(yīng)之間的相互作用對(duì)于改善奶牛的福利和健康至關(guān)重要。然而，植物黃酮類化合物對(duì)奶牛后腸微生物群落和功能的影響機(jī)制尚不清楚。

柑橘是全世界產(chǎn)量最高的水果之一，其加工副產(chǎn)物是植物黃酮的豐富來源。本研究選用柑橘黃酮提取物（CFE）直接飼喂泌乳奶牛，發(fā)現(xiàn)CFE顯著降低了高精料奶牛的血清脂多糖(LPS)、 促炎細(xì)胞因子（TNF-α和IL-6）、急性期蛋白（脂多糖結(jié)合蛋白和觸珠蛋白）濃度。提高了糞便丁酸鹽的比例，并減少了糞便LPS含量。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂CFE提高了糞便中有益細(xì)菌，包括擬桿菌、雙歧桿菌等相對(duì)豐度（圖1）。糞便和血清非靶向代謝組學(xué)表明，飼喂CFE導(dǎo)致的差異代謝物共同富集到了“鞘脂代謝”。與鞘脂代謝途徑相關(guān)的代謝物與糞便擬桿菌的提高呈正相關(guān)。血清脂質(zhì)組學(xué)進(jìn)一步驗(yàn)證，飼喂CFE降低了宿主神經(jīng)酰胺和鞘磷脂的循環(huán)濃度。 一些差異顯著的鞘脂與血清IL-6、TNF-α、LPS和糞便擬桿菌存在較強(qiáng)的相關(guān)性。糞便宏蛋白質(zhì)組學(xué)顯示，添加加CFE會(huì)顯著影響整體糞便細(xì)菌蛋白質(zhì)譜和功能，其中與碳代謝、鞘脂代謝以及纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成有關(guān)的酶顯著上調(diào)（圖2）。

圖1.飼喂柑橘黃酮對(duì)奶牛后腸道微生物的影響

圖2.飼喂柑橘黃酮對(duì)奶牛后腸道蛋白酶及相關(guān)功能通路的影響

本研究首次發(fā)現(xiàn)飼喂植物黃酮可以通過維持后腸微生物群穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)高精料奶牛的鞘脂代謝進(jìn)而減少系統(tǒng)性炎癥，揭示了細(xì)菌鞘脂在維持奶牛后腸菌群共生和調(diào)節(jié)腸道-宿主穩(wěn)態(tài)中的重要性。近兩年來，課題組針對(duì)柑橘黃酮在奶牛上的研究已密集發(fā)表在《Food Research International》（國際食品研究）、《食物與功能》（Food & Function）、《Foods》（食物）、《微生物譜》（MicrobiologySpectrum）、《動(dòng)物營養(yǎng)》（AnimalNutrition）、《微生物前沿》（Frontiersin Microbiology）等國際期刊，本研究進(jìn)一步豐富了課題組在柑橘黃酮調(diào)控奶牛胃腸與泌乳功能上取得的研究成果。我校動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院趙玉超博士為論文第一作者，蔣林樹教授為通訊作者。課題組成員劉明教授、碩士生余詩強(qiáng)等參與了該研究工作。該研究得到了北京市自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金等資助。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人蔣林樹教授表示，學(xué)校近日勝利召開第四次黨代會(huì)，明確提出全面建設(shè)都市農(nóng)林特色高水平應(yīng)用型大學(xué)，強(qiáng)調(diào)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)工程，全面增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力和社會(huì)貢獻(xiàn)力。團(tuán)隊(duì)將以此為契機(jī)，認(rèn)真貫徹落實(shí)大會(huì)精神，找準(zhǔn)自身在學(xué)校發(fā)展目標(biāo)中的定位點(diǎn)和發(fā)力點(diǎn)，在人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新和服務(wù)鄉(xiāng)村振興等方面踔厲奮發(fā)、勇毅前行，為學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展和早日建成國內(nèi)一流、國際知名的都市農(nóng)林特色高水平應(yīng)用型大學(xué)作出貢獻(xiàn)。