普拉梭菌外膜囊泡调控肠道菌群代谢缓解猪流行性腹泻病毒感染的关键发现

《Microbiome》：Faecalibacterium prausnitzii-derived outer membrane vesicles reprogram gut microbiota metabolism to alleviate Porcine Epidemic Diarrhea Virus infection

为解决猪流行性腹泻病毒（PEDV）难以防控的问题，吉林农业大学研究人员开展了关于普拉梭菌（F.prausnitzii）及其外膜囊泡（OMVs）对 PEDV 感染作用的研究。结果表明 F.prausnitzii 和 OMVs 可缓解 PEDV 感染，这为防控 PEDV 提供了新策略。

　　在养猪业的世界里，猪流行性腹泻病毒（PEDV）就像一个可怕的 “病毒杀手”，自 20 世纪 70 年代被发现以来，它在全球各地频繁爆发，严重威胁着仔猪的生命。由于其高致病性和快速传播的特点，一旦爆发，会导致大量仔猪死亡，给养猪产业带来巨大的经济损失。更让人头疼的是，现有的疫苗和治疗手段效果有限，难以有效控制它的传播。

与此同时，普拉梭菌（F.prausnitzii）作为肠道内的一种关键共生细菌，逐渐进入了科研人员的视野。它在调节炎症反应、维持肠道健康方面有着重要作用，而且研究发现，它的数量与肠道健康状况密切相关，比如在炎症性肠病（IBD）患者中，普拉梭菌的数量就明显减少。不仅如此，在某些病毒感染状态下，普拉梭菌的丰度也会显著降低，这不禁让人猜测，它是否能在抵抗病毒感染方面发挥作用呢？带着这样的疑问，吉林农业大学的研究人员开启了一项重要的研究，而他们的研究成果发表在了《Microbiome》杂志上。

为了深入探究普拉梭菌在 PEDV 感染中的作用，研究人员开展了一系列实验。在实验中，他们运用了多种技术方法。首先是构建动物模型，选用吉林省内农场的长白猪仔猪，通过严格的分组和处理，建立了 PEDV 感染的仔猪模型 。同时，采用了宏基因组分析技术，来研究肠道菌群的结构和功能变化；利用单细胞测序技术，分析肠道细胞的分布和变化情况；借助蛋白质组学、非靶向代谢组学和小 RNA 测序等技术，深入探究外膜囊泡（OMVs）的成分和功能。

研究结果令人振奋。首先，在仔猪模型实验中发现，补充普拉梭菌能够显著减轻 PEDV 感染的症状。与感染 PEDV 的对照组相比，补充普拉梭菌的仔猪存活率更高，体重下降更少，腹泻症状也更轻，而且肠道组织的损伤更小，病毒复制水平明显降低。这表明普拉梭菌对缓解 PEDV 感染有着积极作用。

进一步研究发现，外膜囊泡（OMVs）是普拉梭菌发挥作用的主要功能成分。研究人员通过多种实验方法对 OMVs 进行了全面分析，确定了其蛋白质、代谢物和小 RNA 的组成。有趣的是，他们发现 OMVs 的功能依赖于肠道菌群。通过建立仔猪肠道菌群破坏模型，发现当肠道菌群被抗生素破坏后，OMVs 对 PEDV 感染的保护作用就消失了。这说明肠道菌群在 OMVs 发挥作用的过程中起着至关重要的作用。

宏基因组分析结果显示，OMVs 能够改变肠道菌群的组成和丰度。它可以增加普拉梭菌、Prevotellamassilia timonensis 和 Limosilactobacillus reuteri 等有益菌的数量。而且在体外实验中发现，OMVs 还能直接与这些细菌结合，促进它们的生长。这表明 OMVs 可以通过调节肠道菌群的结构和功能来发挥作用。

在代谢方面，OMVs 显著改变了肠道和相关细菌的代谢谱。非靶向代谢组学分析发现，OMVs 处理后，磷脂酰胆碱（PC）等代谢物的水平显著增加。PC 作为一种关键代谢物，在缓解 PEDV 感染中发挥着重要作用。给感染 PEDV 的仔猪补充 PC 后，仔猪的存活率提高，体重下降减少，肠道损伤减轻，病毒复制水平降低。

单细胞测序分析表明，PC 能够改变肠道细胞的亚群分布。在病毒感染的情况下，PC 预处理增加了肠道上皮细胞的相对丰度，减少了 T 细胞和 B 细胞的相对丰度。这说明 PC 可能通过调节肠道细胞的组成来影响免疫反应。

此外，研究还发现 PC 能够减少 PEDV 感染诱导的细胞坏死性凋亡（necroptosis）。在体外细胞实验中，PC 处理能够抑制 PEDV 感染引起的细胞死亡，降低 RIPK1 - RIPK3 - MLKL 信号轴的激活水平。这表明 PC 可以通过抑制细胞坏死性凋亡来减轻病毒感染对细胞的损伤。

综合研究结论和讨论部分，这项研究揭示了普拉梭菌及其外膜囊泡在缓解 PEDV 感染中的重要作用。普拉梭菌通过其外膜囊泡调节肠道菌群的结构和代谢，增加磷脂酰胆碱的水平，进而改变肠道细胞的分布，减少细胞坏死性凋亡，最终减轻 PEDV 感染的症状。这一发现为开发基于普拉梭菌的 PEDV 预防和治疗方法提供了理论依据，也为深入理解肠道菌群与宿主健康之间的关系开辟了新的视角，在养猪业防控 PEDV 感染方面具有重要的应用价值。