蒙古马肠道菌群结构和功能基因多样性与马肠胃炎相关性研究

Intestinal microorganism was very important for the healthy body. With the deepening of research, there was close relationship between intestinal microorganisms and diseases. Equine gastroenteritis was great harm to the horseraising, but there is still no good preventive measures. Probiotics has effect on the prevention and treatment for various diseases. Starting with the analysis of the fecal microorganisms of health Mongolia horses, health Thoroughbreds, and gastroenteritis horses, the dominant microflora and different bacterial colonies were obtained from three groups of samples. Metagenomic sequencing was used to the selected representative samples. The differences between function and metabolic pathways were speculated, and the key pathways and gene function with differences were analyzed to find the inner mechanism for the relationship between intestinal microflora and Equine gastroenteritis. Fecal microbiota transplantation was used to confirm whether probiotic has a therapeutic effect to gastroenteritis. This systematic research of intestinal microorganisms in Mongolia horses can provide evidence for disease resistance of Mongolia horses. The research of equine gastroenteritis can solve problems in captivity horse breeding and reduce economic loss.

肠道微生物对机体的健康发挥着重要作用，随着研究的深入，发现肠道微生物与疾病存在密切关系。马胃肠炎在我国养马业中危害较为严重，但仍未有很好的预防措施。益生菌对多种疾病的预防与治疗均有效果。本研究从健康蒙古马、健康纯血马、患肠胃炎病马粪便微生物入手，获得三组样本优势菌群以及三组差异菌落。再选择代表性样本进行宏基因组测序，推测组间功能和代谢通路上的差异，分析具有差异的关键通路和基因功能，寻找马肠道菌群与马肠胃炎的内在机理。通过肠道菌群移植实验，确认益生菌对马肠胃炎是否有治疗效果。本研究系统研究蒙古马肠道微生物，对蒙古马抗病性强进行佐证；对马肠胃炎的研究，可解决圈养马匹养殖中难题，减少经济损失。

为了研究患胃肠炎马肠道菌群结构以及蒙古马肠道菌群特征，拓展马胃肠炎的防治方法。本项目采用16S rRNA基因测序和宏基因组测序技术研究患胃肠炎马和健康马的粪便菌群结构，对蒙古马及其他品种马肠道菌群的特征以及蒙古马、驴胃肠道不同部位的差异菌群进行分析。通过对小鼠移植患胃肠炎马的粪液，研究益生菌对炎症的缓解作用。结果表明：患胃肠炎组和健康组粪便中包含的细菌最多，其次是古细菌，最少的是病毒。两组的优势菌门均为厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes），但患胃肠炎组中厚壁菌门/拟杆菌门比值（F/B）高于健康组；患胃肠炎组在变形菌门（Proteobacteria）显著高于健康组（p<0.05）。患胃肠炎组在毛螺菌科AC2044群（Lachnospiraceae_AC2044_group）、毛螺菌科XPB1014群（Lachnospiraceae_XPB1014_group）等显著低于健康组（p<0.05）。患胃肠炎组在未命名的梭菌目（Clostridiales_noname）等丰度高于健康组，这可能影响着胃肠炎的产生。患胃肠炎组与健康组的差异基因主要富集在代谢通路（Metabolic pathways），包括碳水化合物运输和代谢、氨基酸运输与代谢等。蒙古马在拟杆菌门（Bacteroidetes）、Kiritimatiellaeota和瘤胃球菌属（Ruminococcus）显著高于（p<0.05）其他品种（群）。蒙古马、驴胃肠道不同部位的菌群均存在着显著性差异（p<0.05），小肠和大肠之间微生物组成划分明显。大肠中纤维杆菌属（Fibrobacter）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）等纤维素降解菌的相对丰度高于其他部位，说明发酵植物性纤维的主要部位在后肠。从蒙古马肠道内容物中分离筛选得到一株耐热、耐酸耐胆盐、产酸速度快且稳定、益生性能良好的戊糖片球菌Q6（Pediococcus. Pentosaceus Q6）。通过小鼠灌胃试验，证明戊糖片球菌Q6可以缓解粪菌移植和沙门氏菌对小鼠的炎症反应。这些结果表明患胃肠炎马的肠道菌群发生了变化，戊糖片球菌Q6对小鼠肠道炎症反应具有缓解作用，结果不仅丰富了患胃肠炎马肠道菌群的研究，而且为益生菌防治马患胃肠炎提供理论基础。