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为解决氧化应激（OS）与后肠道微生物群及代谢物之间关系不明的问题，研究人员以奶牛为对象开展多组学研究。结果发现特定细菌与 OS 相关，补充产短链脂肪酸（SCFAs）细菌可缓解 OS。这为对抗 OS 提供了新策略。
在生命的奇妙旅程中，动物们常常面临着各种健康挑战，氧化应激（OS）便是其中之一。氧化应激就像身体内的一场 “氧化风暴”，当体内氧化和抗氧化过程失衡，过多的活性氧和氮物种（RONS）积累，就会引发这场风暴，对细胞造成损伤。它与肥胖、糖尿病、肝脏疾病等 100 多种病症紧密相关，严重影响着人类和动物的健康。
对于奶牛而言，产后的它们就像肩负重任的 “战士”，既要满足泌乳的高需求，又要适应谷物为主的饮食和密集管理模式，这使得它们极易受到氧化应激的侵袭。氧化应激不仅会降低奶牛的泌乳效率，还会让它们更容易患上乳腺炎、子宫炎和脂肪肝等疾病，严重威胁着奶牛的健康和生产效益。而且，奶牛的生理特征与人类有许多相似之处，这使得奶牛成为研究氧化应激机制的独特模型，有望为兽医和人类健康领域带来宝贵的启示。
然而，尽管氧化应激与肠道微生物群之间的联系已逐渐被揭示，但后肠道微生物群、循环代谢物和氧化应激之间的复杂关系仍如同迷雾一般，亟待研究人员去揭开。此外，虽然益生菌增强抗氧化防御的潜力备受关注，但单个益生菌菌株在增强抗氧化防御方面的效果还不明确，缺乏足够的数据支持其广泛应用。
为了驱散这些迷雾，中国农业大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们招募了 81 头产后荷斯坦奶牛，并根据氧化应激指数（OSi）将这些奶牛分为高氧化应激（HOS）和低氧化应激（LOS）两组。随后，研究人员运用多组学方法，通过 16S rRNA 基因测序评估微生物多样性，进行宏基因组分析识别功能细菌，利用非靶向代谢组学分析血清代谢物，还使用小鼠模型评估特定细菌的抗氧化能力。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集方面，从 81 头奶牛采集血液和直肠粪便样本，并从 20 只小鼠采集血液、结肠组织和内容物样本。通过测量血清生物标志物计算 OSi 以分组奶牛。采用 16S rRNA 基因测序、宏基因组测序和代谢组学分析等技术，探究微生物群落、基因功能和代谢物变化，还对小鼠进行干预实验并检测相关指标123。
研究结果如下：
- 奶牛基本特征及氧化应激参数差异：HOS 和 LOS 组奶牛在牛奶产量、胎次、体况评分等方面无显著差异，但 LOS 组血清总抗氧化能力（TAOC）更高，总氧化状态（TOS）和 OSi 更低，表明这些氧化应激参数可用于区分两组奶牛4。
- 后肠道细菌群落改变：LOS 组奶牛后肠道微生物的 Chao1 和 Shannon 指数更高，微生物网络更复杂、稳定性更强。在属水平和种水平上，两组奶牛的微生物相对丰度存在显著差异，且一些微生物与 OSi 呈显著相关56。
- 关键物种功能与氧化应激及短链脂肪酸动态变化：宏基因组功能分析发现，LOS 和 HOS 组奶牛在脂质代谢、氨基酸代谢和 SCFAs 代谢等 KEGG 通路存在差异。LOS 组与 SCFAs 代谢相关的酶和 SCFAs 浓度更高，特定微生物物种对 SCFAs 代谢途径影响显著78。
- 血清代谢物水平改变：非靶向代谢组学分析显示，LOS 和 HOS 组奶牛血清代谢物存在明显差异。LOS 组中与色氨酸代谢相关的代谢物增加，且特定细菌物种与色氨酸代谢循环代谢物存在相关性910。
- P. succinatutens 对小鼠的影响：给小鼠口服 P. succinatutens 后，小鼠血清 TAOC 升高，TOS 和 OSi 降低，结肠完整性改善，抗氧化基因表达上调，抗氧化酶活性增强，结肠中乙酸盐和丙酸盐浓度增加1112。
综合研究结果和讨论部分，该研究意义重大。研究人员发现色氨酸代谢和 SCFAs 产生失衡是后肠道微生物群导致氧化应激的共同因素。这不仅揭示了氧化应激发展的潜在机制，还表明调节后肠道微生物群，尤其是引入特定产 SCFAs 细菌，可能是对抗氧化应激的有效策略。此外，研究证实了 P. succinatutens 的抗氧化作用，为益生菌开发提供了有潜力的候选菌株，为未来预防和治疗氧化应激相关疾病开辟了新方向 。
