《研究揭示仔猪肠道菌群促进铁吸收的作用机制》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 姜丽华
  • 发布时间:2023-02-25
  • 近日,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物基因工程与种质创新科技创新团队联合深圳农业基因组研究所等单位,揭示了基因编辑仔猪肠道菌群促进铁吸收的作用机制,为预防仔猪缺铁性贫血提供了新策略。相关研究成果发表在《微生物学波普(Microbiology Spectrum)》上。

      铁是动物机体内重要的微量元素,对动物生长和发育尤其重要。由于新生仔猪生理条件特殊,猪乳中铁含量低、仔猪对铁吸收能力弱等都可能导致仔猪患缺铁性贫血。已有研究表明,肠道菌群可以通过调节短链脂肪酸代谢产物的生成影响宿主对铁的吸收,但作用机制仍未被完全阐明。

      研究人员以双基因敲除大白仔猪和野生型仔猪为材料,发现在未补充铁元素情况下,双基因敲除大白仔猪比野生型仔猪肾、结肠组织中的铁含量高,而且其肾脏和结肠黏膜中转铁蛋白水平明显升高。此外,研究人员还对这两种仔猪不同肠段内容物样品进行了多组学分析,发现双基因敲除大白仔猪结肠段内菌群有机酸代谢通路显著富集。进一步分析发现,双基因敲除大白仔猪结肠内菌群可通过调节羧酸及其衍生物代谢,适度下调肠道内pH值,加快三价铁离子向二价铁离子转化,从而促进仔猪对铁的吸收。

      该研究得到国家重点研发计划、中国农科院科技创新工程等项目资助。(通讯员 付松川)

      原文链接:

      https://doi.org/10.1128/spectrum.01906-22

  • 原文来源:https://www.caas.cn/xwzx/kyjz/326229.html
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    • 在一项新的研究中,美国科罗拉多大学波德分校的Bin Qi和Min Han证实作为一种导致食物中毒或从宿主身上偷走营养物的病原体而广为人所知的大肠杆菌实际上通过产生一种帮助细胞摄取铁的化合物在促进宿主健康中发挥着关键性作用。这项研究揭示出大肠杆菌让它的宿主受益的机制,这可能最终导致人们开发出最有效地治疗影响着全世界10亿多人的缺铁性贫血(iron deficiency anemia)的方法。相关研究结果于2018年8月23日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Microbial Siderophore Enterobactin Promotes Mitochondrial Iron Uptake and Development of the Host via Interaction with ATP Synthase”。 尽管一些大肠杆菌菌株能够导致疾病,但是大多数大肠杆菌菌株是无害的,并且大量地栖息在人胃肠道中。 这项研究起始于利用秀丽隐杆线虫(一种天然地富含大肠杆菌的线虫)开展的一系列实验。当给年轻的线虫喂食经过基因改造后不能够产生一种被称作肠杆菌素(enterobactin)的化合物的大肠杆菌时,它们生长缓慢而且它们体内的铁水平比较低。当将肠杆菌素重新导入这些线虫时,它们恢复自然的生长速度,而且它们体内的铁水平上升。 在线虫和人细胞中的进一步实验证实往饮食中添加肠杆菌素,即便在没有加入铁的情形下,也会显著地增加细胞中的铁水平。 科学家们长期以来一直认为大肠杆菌产生肠杆菌素旨在寻找铁用于它自身的存活和增殖。但是他们猜测为了这个目的,它从它的宿主中偷取铁,这经常被描述为“铁战争(iron tug of war)”。但是这项新的研究挑战了这一常规看法,提出肠杆菌素也结合到一种位于宿主线粒体内部的被称作ATP合酶(ATP synthase)的蛋白上,从而将铁吸入到宿主细胞中。 尽管细菌为了它们自身的目的制造这种寻找铁的化合物,但是这项研究提出随着时间的推移,包括人类在内的哺乳动物也学着劫持这种化合物给自己带来益处。