高剂量肠外铁剂可纠正新生仔猪的缺铁性贫血，但会扰乱其肠道微生物群和代谢稳态

《Food Frontiers》：High-Dose Parenteral Iron Corrects Iron Deficiency Anemia While Disrupting Gut Microbiota and Metabolic Homeostasis in Neonatal Piglets

缺铁性贫血（IDA）是哺乳动物常见营养缺乏症，新生猪仔是理想模型。本研究通过肌注铁剂（FeDex）对新生猪进行三组对照实验（CON、MI、HI），发现高剂量组（HI）显著提升血红蛋白水平，但伴随肝功能异常（AST升高）、铁过载（肝、十二指肠及空肠铁沉积）、免疫抑制（IL-10降低）及肠道菌群结构改变（真菌多样性更受影响），而中剂量组（MI）未出现明显副作用。代谢组学分析显示HI组肠道菌群代谢功能重塑，与铁代谢紊乱相关。研究证实铁补充需精准控量，过量可能通过改变肠道菌群和代谢途径引发系统性健康问题。

　　铁缺乏性贫血（IDA）是一种在哺乳动物中常见的营养性疾病，尤其对新生仔畜和新生仔猪产生显著影响。铁作为维持正常生理功能的必需微量元素，在氧气运输、能量代谢以及多种病理过程中发挥着关键作用。然而，铁的摄入和利用存在一定的复杂性，过量或不足都会对机体健康造成不利影响。铁的补充通常通过口服或注射的方式进行，但在某些情况下，如严重的失血、吸收不良或口服不耐受，注射铁剂成为首选方案。尽管注射铁剂在治疗IDA方面具有明显效果，但高剂量的使用可能会带来一系列副作用，包括肝功能异常、免疫抑制和全身性铁过载等。因此，研究铁剂的不同补充方案及其对宿主生理状态和肠道微生态的影响具有重要意义。

本研究通过在新生仔猪中进行不同剂量的铁剂注射实验，评估了铁补充对血红蛋白水平、铁代谢状态、免疫功能、肝脏功能及肠道形态的综合影响。实验设计将仔猪分为三组：对照组（CON，未进行铁剂注射）、中等剂量组（MI，分别在第3天和第10天注射40毫克铁）以及高剂量组（HI，仅在第3天注射300毫克铁）。结果显示，无论是中等剂量还是高剂量的铁剂注射，均能显著提高血红蛋白浓度，并有效缓解铁缺乏性贫血。然而，高剂量组在多个方面表现出明显的不良反应，包括血清天门冬氨酸氨基转移酶（AST）升高、抗炎细胞因子（如IL-10）表达被抑制以及组织铁含量异常积累。相比之下，中等剂量组并未出现这些负面效应。

在肠道微生物群分析方面，研究发现高剂量铁剂对肠道微生物的多样性产生了显著影响，尤其是对真菌的多样性影响更为明显。α-多样性指标显示，高剂量组的真菌多样性显著降低，而细菌的多样性变化则相对较小。同时，铁剂还改变了肠道代谢物的组成，表明铁的补充不仅影响微生物的种类，还可能通过调节代谢途径影响宿主的生理功能。进一步的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析揭示了铁剂与肠道微生物及代谢物之间的复杂关系，其中某些关键微生物（如Fusarium、Geotrichum、Parabacteroides、Candida）与肠道铁积累密切相关。这些结果强调了铁补充剂量的重要性，并表明铁元素在塑造肠道微生物群落中具有更广泛的调控作用。

肠道微生物群与宿主健康之间的相互作用是双向的。铁不仅影响微生物的生长和功能，还可能通过改变其代谢活动和分泌的生物活性分子，进而影响宿主的代谢和免疫系统。在本研究中，铁剂的注射导致肠道微生物群的显著变化，特别是在真菌方面。例如，高剂量组中Candida的相对丰度显著降低，而Fusarium的丰度则有所增加。这些变化可能与铁在肠道内的分布和宿主对铁的吸收有关。Candida的减少可能与其在铁过载环境下受到生态竞争压力以及铁储存和利用机制的改变有关，而Fusarium的增加可能与其生物活性代谢物对肠道屏障功能和宿主免疫的调节有关。这些发现表明，铁的补充不仅影响肠道微生物的组成，还可能通过改变其功能特性对宿主产生深远影响。

铁剂的补充方式对肠道微生物群和代谢物的调控具有显著影响。通过未靶向代谢组学分析，研究人员发现铁剂的注射显著改变了肠道代谢物的分布，特别是与胆汁酸代谢相关的物质（如胆固醇-4-烯-3-酮）和氨基酸（如苏氨酸和组氨酸）的水平发生了明显变化。这些代谢物的变化可能与铁在肠道中的积累及其对宿主代谢途径的影响有关。此外，铁剂还影响了肠道微生物群的功能，如通过改变某些关键代谢通路（如蛋白消化吸收、维生素代谢、胆汁酸循环等）来调控宿主的生理状态。这些结果进一步支持了铁在调节宿主与微生物相互作用中的重要性，并表明铁补充需要在保证治疗效果的同时，避免对肠道生态造成不可逆的破坏。

本研究还探讨了铁剂注射对免疫功能的影响。结果显示，高剂量铁剂组的IL-4和IL-10等抗炎细胞因子的表达受到显著抑制，这可能与铁过载引发的氧化应激和免疫调节失衡有关。此外，高剂量铁剂还导致了肝脏功能的下降，表现为总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）和球蛋白（GLB）水平的降低，以及血清AST和总胆汁酸（TBA）的升高。这些结果提示，高剂量铁剂可能通过影响肝脏的合成和代谢功能，对宿主健康造成潜在威胁。

在肠道形态方面，高剂量铁剂组的仔猪表现出肠道绒毛结构的破坏和微绒毛的稀疏，这可能与铁的积累及其对肠道上皮屏障功能的影响有关。相比之下，中等剂量组的肠道形态未发生显著变化，说明适当的铁剂剂量可以有效改善贫血症状而不影响肠道结构。这些发现为铁剂补充方案的优化提供了科学依据，尤其是在需要避免过度铁积累的场合。

综上所述，本研究揭示了铁剂注射对新生仔猪铁缺乏性贫血的治疗效果及其对肠道微生物群和代谢物的调控作用。尽管高剂量铁剂能够有效纠正贫血，但其对肝脏、免疫系统和肠道生态的负面影响不容忽视。因此，在实际应用中，需要根据个体的生理需求和铁代谢状态，合理选择铁剂的剂量和补充方式，以实现治疗效果的最大化和副作用的最小化。此外，研究还强调了铁在调节肠道微生物群和宿主代谢中的重要作用，为未来的铁补充策略提供了新的视角。