肠道微生物群：仔猪抗猪德尔塔冠状病毒感染的 “隐形卫士”—— 基于菌群移植与代谢调控的新发现

为探究肠道微生物群对猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）感染的影响，研究人员以不同日龄仔猪为对象开展研究。结果发现 PDCoV 感染改变了新生仔猪肠道微生物群结构，粪菌移植（FMT）可缓解感染症状。该研究为防治肠道致病性冠状病毒提供了新靶点118。

　　在动物养殖领域，猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）如同一个 “神秘杀手”，自 2012 年现身以来，在全球范围内肆虐。它能引发仔猪急性水样腹泻、呕吐和脱水，严重时甚至导致死亡，给养猪业带来了巨大的经济损失。更令人担忧的是，PDCoV 还具有跨物种传播的潜力，曾在海地儿童体内被检测到，这无疑给公共卫生安全敲响了警钟。目前，针对 PDCoV 感染，既没有特效药物，也缺乏有效的疫苗。而肠道微生物群在维持肠道健康方面发挥着重要作用，它与肠道疾病之间存在着千丝万缕的联系。在此背景下，河南农业大学的研究人员开展了一项重要研究，试图揭开肠道微生物群与 PDCoV 感染之间的神秘关系。该研究成果发表在《Microbiome》杂志上，为相关领域带来了新的曙光。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是通过 16S rRNA 基因测序，分析不同生长阶段猪的肠道微生物群结构和多样性；二是采用粪菌移植（FMT）技术，将 90 日龄健康猪的粪便微生物群移植到 3 日龄仔猪体内，观察其对 PDCoV 感染的影响；三是运用代谢组学分析技术，检测肠道代谢物的变化，探究 FMT 影响 PDCoV 感染的潜在机制。

研究结果如下：

1. PDCoV 对不同年龄猪的致病性差异：研究人员给 8 日龄和 90 日龄的猪口服接种 PDCoV HNZK - 02。结果发现，8 日龄仔猪在感染后 12 小时就出现了腹泻、食欲不振等明显的临床症状，肠道也出现了严重的病变，如肠壁变薄、充气扩张等。而 90 日龄的猪感染后则没有明显的症状，肠道也未出现明显的病理变化。同时，8 日龄仔猪感染后血清中 D - 乳酸（D - Lac）和二胺氧化酶（DAO）水平显著升高，表明其肠道通透性受到了影响；90 日龄猪的这些指标则没有明显变化。此外，PDCoV 在 8 日龄仔猪的多个组织中都能检测到，而在 90 日龄猪中仅在部分组织中发现。这一系列结果表明，PDCoV 感染对 8 日龄仔猪的致病性较强，而对 90 日龄猪的影响较小23。
2. 不同生长阶段猪肠道微生物群的特征：通过 16S rRNA 基因序列分析，研究人员发现 8 日龄和 90 日龄健康猪的肠道微生物群存在显著差异。主坐标分析（PCoA）和层次聚类分析显示，两组猪的肠道微生物群落结构明显不同。90 日龄猪的 OTU 数量、Chao 1、Shannon 和 Simpson 多样性指数都显著高于 8 日龄仔猪，这意味着 90 日龄猪肠道微生物的丰富度和均匀度更高。在门和属水平上，两组猪的微生物相对丰度也存在明显差异。例如，90 日龄猪的疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）等相对丰度增加，而 8 日龄仔猪的拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）等相对丰度较高。这些结果表明，猪在不同生长阶段，肠道微生物群会发生动态变化45。
3. PDCoV 感染对不同年龄猪肠道微生物群多样性的影响：研究人员分析了 PDCoV 感染后 8 日龄和 90 日龄猪肠道微生物群的变化。结果显示，感染后 8 日龄仔猪的 OTU 数量减少，Chao 1、Shannon 和 Simpson 指数降低，表明其肠道微生物群落的丰富度和多样性显著下降；而 90 日龄猪感染后 OTU 数量略有增加，Shannon 和 Simpson 指数升高，Chao 1 指数无明显变化，说明其肠道微生物群落的多样性有所增加。这表明 PDCoV 感染会改变猪肠道微生物群落的组成，且对不同年龄猪的影响不同，提示肠道微生物群的改变可能与 PDCoV 感染的致病性有关6。
4. FMT 对受体仔猪肠道微生物群多样性和结构的影响：研究人员建立了 FMT 模型，将 90 日龄猪的粪便微生物群移植到 3 日龄仔猪体内。结果发现，接受 FMT 的仔猪与对照组相比，体重和体温正常，生长性能未受到不良影响。16S rRNA 基因测序结果显示，FMT 组仔猪空肠和结肠的 Simpson、Chao1 和 Shannon 指数显著升高，表明 FMT 增加了肠道微生物群的多样性。在门和属水平上，FMT 组仔猪的肠道微生物组成也发生了明显变化，如拟杆菌门、梭杆菌门（Fusobacteria）等相对丰度增加。此外，功能宏基因组预测结果表明，FMT 显著改变了肠道微生物群的代谢功能，与色氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等相关的代谢途径比例增加。这说明 FMT 可以改变受体仔猪肠道微生物群的多样性和结构，进而影响其代谢功能78。
5. 早期肠道微生物群干预（FMT）对 PDCoV 感染仔猪致病性的影响：研究人员给 FMT 组和对照组仔猪感染 PDCoV，然后评估其临床症状、病理解剖、粪便病毒 shedding 和病毒组织分布。结果发现，感染 PDCoV 的对照组仔猪出现急性水样腹泻，而 FMT 组仔猪症状不明显。FMT 组仔猪的体重稳定增长，而感染 PDCoV 的对照组仔猪体重显著下降。此外，FMT 组仔猪粪便和肠道组织中的病毒载量明显降低。这表明 FMT 可以减轻 PDCoV 对仔猪的致病性9。
6. FMT 对感染 PDCoV 仔猪肠道微生物群组成和多样性的恢复作用：研究人员分析了感染 PDCoV 的仔猪在接受 FMT 前后肠道微生物群的变化。结果显示，PDCoV 感染导致仔猪肠道微生物群的组成和多样性发生改变，如结肠中拟杆菌门和变形菌门的相对丰度降低，放线菌门（Actinobacteria）相对丰度增加。而 FMT 可以恢复这些微生物的相对丰度，使肠道微生物群的组成和多样性接近正常水平。Venn 图和多样性指数分析结果也表明，FMT 能够恢复受 PDCoV 感染影响的 OTU 数量，增加肠道微生物群的丰富度和多样性。这说明 FMT 可以有效恢复感染 PDCoV 仔猪肠道微生物群的组成和多样性1011。
7. FMT 对 PDCoV 感染仔猪肠道屏障功能的维持作用：研究人员通过扫描电子显微镜（SEM）观察肠道绒毛，以及进行 PAS 染色、AB - PAS 染色和 western blot 检测等实验，评估 FMT 对 PDCoV 感染仔猪肠道屏障功能的影响。结果发现，PDCoV 感染导致仔猪空肠和回肠绒毛严重受损，而 FMT 有效减轻了这种损伤。FMT 还增加了结肠中杯状细胞的数量和黏液层的厚度，提高了 MUC2 蛋白的表达水平，同时降低了血清中 DAO 活性和 D - Lac 含量，增加了紧密连接蛋白 occludin 和 ZO - 1 的表达。这些结果表明，FMT 可以维持肠道屏障功能，保护肠道上皮免受 PDCoV 感染的侵害1213。
8. FMT 后受体仔猪结肠肠道代谢组的功能变化：研究人员运用代谢组学分析技术，检测了 FMT 后受体仔猪结肠肠道代谢物的变化。结果共鉴定出 2276 种代谢物，包括脂质、有机酸等。正交偏最小二乘法判别分析（OPLS - DA）和主成分分析（PCA）结果显示，FMT 组和对照组仔猪的代谢物组成存在显著差异。通过进一步分析，发现精氨酸生物合成是受 FMT 影响最显著的代谢途径，这表明 FMT 可能通过调节精氨酸生物合成来影响肠道生理功能1415。
9. FMT 通过调节 TLR4/MyD88/NF - κB 炎性小体途径减轻炎症反应：研究人员发现，PDCoV 感染会导致仔猪体内促炎细胞因子（如 IL - 6、IL - 8 和 TNF - α）表达升高，而 FMT 显著降低了这些细胞因子的表达。同时，PDCoV 感染会使结肠中 TLR4、MyD88、NF - κB 和 p - NF - κB 的蛋白表达增加，FMT 则显著降低了这些蛋白的表达。这表明 FMT 可以通过抑制 TLR4/MyD88/NF - κB 炎性小体途径，减轻 PDCoV 感染引起的炎症反应1617。

研究结论和讨论部分指出，本研究表明不同年龄猪的肠道微生物群会影响其对 PDCoV 的易感性。FMT 通过维持肠道健康、调节肠道微生物群落中的精氨酸生物合成，降低了猪对 PDCoV 感染的易感性。同时，FMT 还通过抑制 TLR4/MyD88/NF - κB 信号通路，减轻了炎症反应。这些发现为肠道致病性冠状病毒的预防和控制提供了宝贵的见解，为开发新的防治策略奠定了理论基础，有望在未来的养猪业和公共卫生领域发挥重要作用。