马源乳酸杆菌M11通过肠道微生物-代谢轴调控孕鼠生殖性能的机制研究

《Frontiers in Microbiology》：Effect of equine-derived Lactobacillus M11 on the reproductive performance of KM pregnant female mice

本研究系统揭示马源乳酸杆菌M11通过调节肠道菌群结构（如Bacillota富集）、激活关键代谢通路（如O-抗原核苷酸糖生物合成、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢）及增强抗氧化能力，显著改善KM孕鼠的生殖性能（如仔鼠窝重和数量提升）。其通过形成"肠道-生殖轴"调控机制，为无抗养殖中益生菌替代抗生素提供了新策略。

　　

引言

随着无抗养殖理念的推广，益生菌作为抗生素替代品在动物生殖健康领域展现出潜力。马源乳酸杆菌M11因其独特的宿主适应性，可能通过调节肠道微生态、代谢通路和免疫反应影响生殖功能。本研究以KM孕鼠为模型，探究M11对妊娠期生理生化指标、肠道菌群结构及代谢谱系的重构作用。

材料与方法

将40只SPF级KM孕鼠分为空白对照组（BC）及低（1.0×10⁷CFU/mL）、中（1.0×10⁸CFU/mL）、高（1.0×10⁹CFU/mL）剂量M11干预组，连续灌胃21天。通过血清生化分析、宏基因组测序（BC组与M11-H组盲肠内容物）及非靶向代谢组学（LC-MS技术），结合多元统计学方法（如PLS-DA、KEGG富集分析）评估干预效果。

结果

1. 1.
   生理生化指标：M11-H组血清白蛋白（ALB）显著升高（40.30±1.75 g/L），提示营养状况改善；M11-L组丙氨酸氨基转移酶（ALT）和总胆固醇（TC）短暂上升，反映肝脏脂代谢适应性调节。抗氧化指标（SOD、GSH-PX）和免疫指标（IL-6、IgA/IgG/IgM）虽无统计学差异，但呈现剂量依赖性趋势。
2. 2.
   肠道菌群重构：PCoA与NMDS分析显示M11-H组菌群结构显著偏离BC组（应力值<0.2）。MetagenomeSeq差异分析发现Bacillota与Pseudomonadota丰度变化为核心特征，其中Bacillota富集与“O-抗原核苷酸糖生物合成”通路激活相关（Reporter Score>2）。
3. 3.
   代谢谱系调控：PLS-DA模型验证M11-H组盲肠代谢物空间分离良好（R²=0.9725，Q²=-0.5955）。KEGG富集分析提示“甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢”和“精氨酸/脯氨酸代谢”通路显著激活。差异代谢物中，3-羟基-4-氨基吡啶硫酸酯等与Bacillota属菌株呈正相关，暗示微生物-宿主代谢互作。
4. 4.
   生殖性能提升：M11中、高剂量组孕鼠的仔鼠窝重和数量均优于低剂量组，仔鼠平均出生体重亦高于BC组。

讨论

M11可能通过三重机制改善生殖结局：

• •
  菌群生态重塑：Bacillota富集促进短链脂肪酸合成，增强肠道屏障功能；Pseudomonadota调控免疫耐受，减轻妊娠期炎症反应。
• •
  代谢通路协同：O-抗原合成通路强化黏膜免疫，酪氨酸代谢调节神经递质平衡，谷胱甘肽代谢提升抗氧化防御，共同优化妊娠微环境。
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  肠道-生殖轴形成：菌群代谢物（如磺化苯丙烷衍生物）经血液循环作用于生殖器官，调控胎盘血管生成与卵母细胞氧化应激水平。

结论

马源乳酸杆菌M11通过多组学网络调控显著提升KM孕鼠生殖性能，为益生菌在无抗养殖中的精准应用提供理论依据。后续需延长干预周期以明确剂量效应关系及长期安全性。