ISME：宿主性别可以决定肠道微生物对寄生虫感染的响应

肠道微生物是近年来研究的热门领域之一，越来越受到研究者的关注与重视。大量研究表明肠道微生物对动物健康起到了至关重要的作用。然而，人们对哪些因素能影响以及如何影响宿主肠道微生物知道的并不多。深入了解这个肠道微生物研究领域的核心问题，有助于我们通过控制这些因素调节肠道菌群平衡，对最终实现动物，甚至是人类的健康具有重要意义。近日，西北农林科技大学动物科技学院水产动物病害防控科研团队在微生态领域旗舰期刊The ISME Journal（自然指数期刊，IF2018=9.493，5年平均IF=10.872）上在线发表了题为《The gut microbiota response to helminth infection depends on host sex and genotype》的研究论文。该论文的研究结果为肠道微生物领域核心问题的解答提供了参考和依据。

近年来，大量的研究发现病原感染能够改变宿主肠道菌群结构，但是关于病原、宿主及肠道微生物三者互作的研究结果还存在着一些争议，这表明有一些未知因素影响了三者之间的互作。我们前期研究发现不同水域中的三刺鱼（Gasterosteus aculeatus）在抗裂头绦虫（Schistocephalus solidus）免疫，流行率等方面存在巨大差异（PNAS，2017;114:6575-80）。本研究中，我们选择来自两个湖泊的三刺鱼作为亲本获得了杂交F1代，并且在相同的饲养条件下通过互交和回交获得了F2代，接下来我们运用16S扩增子及ddRAD测序技术对741条感染前后的三刺鱼及其肠道进行了分析（图1）。

图1 实验设计

结果表明，裂头绦虫感染能够改变三刺鱼的肠道菌群结构，而且重要的是，性别的不同以及染色体上的QTLs的差别能显著影响三刺鱼的肠道菌群结构，甚至能够决定菌群结构变化的程度和方向。进一步，我们对三刺鱼肠道中84个核心菌群（科水平上）进行了分析，结果发现宿主性别、基因型和重量分别改变了三刺鱼肠道中32.1%，35.7%和28.6%的菌群丰度（图2）。有意思的是，无论裂头绦虫感染与否，雄鱼肠道中乳杆菌目的丰度要明显高于雌鱼，而梭杆菌目的丰度则不受性别和宿主基因型的影响，只是在感染裂头绦虫的三刺鱼肠道中显著少于未感染的三刺鱼。此外，我们通过QTL定位发现了一些常染色体上的位点导致了肠道微生物区系组成的变化，同时也改变了裂头绦虫感染对肠道微生物菌群的影响（图3）。

图2 宿主性别、基因型和重量会改变三刺鱼肠道中的菌群丰度

图3 QTL位置会影响微生物群落的相对丰度

该研究的发现不仅为探讨病原-宿主-肠道微生物的三者互作提供了参考和借鉴，也预示了调节肠道菌群失衡的治疗手段应该要充分考虑宿主的性别及基因型。

西北农林科技大学动物科技学院凌飞教授为第一作者，美国康涅狄格大学Bolnick教授和动科学院王高学教授为共同通讯作者。

参考文献

Ling F et al. The gut microbiota response to helminth infection depends on host sex and genotype. The ISME Journal (2020) Jan 31. doi: 10.1038/s41396-020-0589-3.

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