“ 2024年12月《mSystems》发表了一篇题为“Response of the gut microbiome and metabolome to dietary fiber in healthy dogs”的文章。”

这项研究探讨了膳食纤维与肠道微生物群及其功能之间的相互作用。通过分析健康犬只摄入不同纤维来源和数量的12种食品后的粪便宏基因组和代谢组数据，发现某些微生物物种和代谢物（如短链脂肪酸、酰甘油、膳食纤维结合糖和多酚）与特定纤维来源的摄入量密切相关。研究表明，微生物群落的个体差异和整体生态配置决定了对不同纤维的代谢反应，从而揭示了个性化微生物群在饮食和健康之间的作用。

01

—

分析结果

01. 实验设计

这项研究纳入了18只健康成年犬（6只去势雄性和12只绝育雌性，15只比格犬和3只杂交犬），研究期间犬只未出现不良事件。犬只按非随机顺序设计，依次喂食12种食品，分为3组：高淀粉低纤维组（HSLF）、中等淀粉中等纤维组（MSMF）和低淀粉高纤维组（LSHF）。食品中的淀粉和纤维来源不同，并且含有与对照组相同的碳水化合物和蛋白质来源。

02. 饮食改变会引起狗肠道微生物组和粪便代谢组的互补变化

该研究探讨了膳食成分对犬肠道微生物群和代谢物的影响。结果表明，饮食成分相似的食品导致相似的代谢物谱，但微生物群之间的差异较大。例如，虽然 MSMF_FR 食品与 HSLF_Con_1 的微生物群相似，但其代谢物与 HSLF_Con_1 有显著差异。HSLF 类食品的代谢物谱彼此相似，而 MSMF 和 LSHF 食品的代谢物谱则明显不同，表明膳食成分直接影响结肠化学。微生物群的组成并未受到膳食顺序或成分相似性的显著影响，但相似膳食成分的代谢物谱更为接近, 即个体微生物群可对饮食变化具有一定的耐受性，并能通过相似的食品提供相似的代谢潜力。

03. 饮食变化对微生物组-代谢组关系的影响

通过分析膳食变化对犬只肠道微生物群和代谢物的影响发现。尽管微生物群在不同食品间变化较大，但代谢物群体相似性较高，表明不同微生物群能通过相似的代谢途径产生相似的代谢物。对于不同食品，微生物群和代谢物群之间存在弱相关性，尤其在某些食物中，微生物群差异会引发代谢物的显著差异，显示出某些微生物群成员对特定膳食成分的代谢作用。食物成分对代谢物的影响最大，尤其是淀粉和不溶性纤维对代谢物相似性的决定作用最大，而对微生物群结构的影响较小。这表明肠道微生物具有较强的功能鲁棒性，能够将不同的食物底物转化为相似的化学产物。

04. 微生物和代谢物特征与膳食大量营养素相关

该研究还分析了膳食宏量营养素与微生物群体、代谢物之间的关系。结果显示，不溶性纤维与多种微生物物种（如Bacteroides spp. 和Prevotella spp.）密切相关，并富集与丁酸和丙酸合成相关的酶。高纤维食品促进了短链脂肪酸（SCFA）产量，特别是醋酸与可溶性纤维的正相关。相反，分支链脂肪酸（BCFAs）与淀粉摄入量呈正相关。此外，膳食纤维还显著影响酯类化合物的代谢，表明不同膳食成分能通过微生物代谢产物产生不同的代谢产物。

05. 膳食纤维对肠道微生物群和代谢产物的影响

研究探讨了不同膳食纤维来源在与肠道微生物群相互作用时对健康相关短链脂肪酸的代谢影响。分析发现，LHSF组（富含不溶性纤维）显著增加了如Butyricicoccus pullicaecorum和Bacteroides等微生物的丰度，且与丁酸和丙酸的产生密切相关。此外，膳食对微生物代谢产物的影响在不同食品组中有所不同，尤其是蛋白质降解产物如BCFAs和吲哚的变化。

06. 犬类肠道微生物群对膳食纤维反应的个体化差异

研究探讨了犬类肠道微生物群在不同食物摄入下的个体化响应。尽管在环境相对一致的设施中饲养的犬之间，基线肠道微生物群的个体差异较小，但在响应相同食物时，微生物群和代谢产物的变化仍然显著不同。通过在单一受试者水平上评估膳食变化的反应性，发现代谢产物的响应性较高，尤其是对于不溶性纤维的反应性。进一步分析表明，微生物群的个体化反应并不与受试者的年龄、性别或食物摄入量相关，而是依赖于微生物群的特定生态反应。

02

结论

该研究表明,尽管犬类肠道微生物群在环境控制下表现出相对较小的个体差异，但它们对膳食变化，尤其是纤维类食物的反应性存在显著个体化差异。代谢产物的响应性普遍较高，尤其是对于不溶性纤维的反应。此外，微生物群的响应性不依赖于受试者的年龄、性别或食物摄入量，而是与微生物群的特定生态特征相关。

文章链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/msystems.00452-24?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed

更多生信课程：