染料木素补充剂可以调节DLY商业猪的肠道微生物群-肝脏-腰肌代谢轴，而不会对生长性能产生伴随影响

《Frontiers in Microbiology》：Genistein supplementation modulates the intestinal microbiota–liver–lumbar muscle metabolic axis in DLY commercial pigs without concomitant changes in growth performance

肠道菌群多样性及代谢组学分析揭示大豆异黄酮通过肠肝轴和肠肌轴调控猪能量代谢与菌群稳态|代谢通路差异|生长性能无显著影响|宏基因组学|代谢组学整合分析|益生菌丰度变化

　　这项研究围绕着一种天然植物化合物——Genistein（大豆异黄酮的一种）对商业猪的生长性能和代谢功能的影响展开。通过分析肠道微生物群落的变化，以及肝脏和腰肌代谢物的差异，研究揭示了Genistein如何通过肠道-肝脏轴和肠道-肌肉轴调节宿主的生理代谢过程。研究的背景是，随着全球畜牧业的发展，猪肉已成为人类饮食结构中不可或缺的一部分，占据了全球肉类消费的35%。在这一背景下，提升猪的生产性能、改善其生长质量和健康状况成为当前养殖业关注的焦点。

Genistein是一种广泛存在于豆科植物中的植物性化合物，具有与哺乳动物雌激素相似的生物活性。它在动物体内的作用不仅限于促进生长和繁殖，还涉及对肠道微生物的调节，以及对代谢活动的优化。例如，在生长阶段的母猪中，Genistein的添加能够促进乳腺组织的增殖，但并未引起特定基因表达或激素水平的显著变化。此外，Genistein还能改善幼猪的生长性能、保护肠道结构、增强抗氧化能力，并在鸡的养殖中表现出对肠道转录组的积极影响，如上调和下调大量基因表达，从而改善肠道受损鸡的生长性能。在蛋鸡中，Genistein的添加同样有助于提升血糖耐受性和蛋黄颜色，同时改变盲肠微生物群落的组成，使其与宿主的代谢指标产生正相关。这些发现表明，Genistein不仅在哺乳动物中具有重要作用，也能够通过影响肠道微生物群落，调节宿主的代谢功能，从而在畜牧业中具有潜在的应用价值。

研究选取了16头165日龄的DLY商业育肥猪，将其分为两组：一组为添加了160?mg/kg Genistein的实验组，另一组为对照组，未添加Genistein。实验持续了约74天，在实验结束后，研究人员对肝脏和腰肌组织进行了代谢组学分析，并对肠道微生物进行了16S rRNA基因测序，以观察其多样性与组成变化。结果显示，Genistein的添加显著提高了实验组中肠道微生物群中厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度，同时降低了拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度。这表明Genistein对肠道菌群的结构产生了显著影响，使得厚壁菌门在肠道微生物群中的比例上升，而拟杆菌门的比例下降。此外，实验组中乳酸菌属（Lactobacillus）的相对丰度也有所增加，而链球菌属（Streptococcus）的相对丰度则下降，这说明Genistein在改变特定微生物种类的同时，也对整体肠道菌群的组成产生了影响。

进一步的分析表明，肠道微生物群与宿主的表型特征之间存在显著的关联性。例如，某些菌属与体重、背脂厚度等关键指标表现出强烈的正相关或负相关。这些关联性不仅揭示了微生物群落对宿主生理状态的潜在影响，也为理解Genistein如何通过改变肠道微生物的组成来调节宿主代谢提供了理论依据。此外，研究还发现，尽管实验组和对照组在表型特征上没有显著差异，但Genistein的添加仍可能通过调节与表型相关的菌群丰度，对宿主的生理表现产生一定的影响。

通过联合分析肠道微生物群和肝脏、腰肌代谢物，研究发现Genistein能够显著影响多个代谢通路。例如，在肠道-肝脏轴的作用下，Genistein促进了氨基酸-tRNA合成、磷酸戊糖途径和嘧啶代谢等关键代谢通路的活跃程度，这有助于促进蛋白质和核酸的合成，从而维持宿主的整体碳-氮代谢平衡。在肠道-肌肉轴的作用下，Genistein增强了果糖和甘露糖代谢、氨基酸糖和核苷酸糖代谢，以及磷酸戊糖途径，这些代谢过程有助于细胞能量供应，维持能量平衡。这些通路的变化可能与Genistein的抗氧化作用有关，也可能是其调节宿主代谢的重要机制之一。

值得注意的是，Genistein对肝脏和腰肌代谢物的影响并不完全一致。在肝脏代谢物分析中，Genistein的添加显著改变了多种代谢物的浓度，包括磷脂酰胆碱、鞘磷脂、甘油三酯等，这些代谢物的变化可能与肝脏功能的调节密切相关。而在腰肌代谢物中，Genistein则主要影响了氨基酸类代谢物和糖类代谢物的浓度，显示出其对肌肉代谢的积极作用。这些差异可能与肝脏和肌肉在代谢功能上的不同需求有关，也可能反映了Genistein在不同组织中的作用机制。

在深入探讨Genistein对宿主代谢的影响时，研究还发现，Genistein可能通过影响某些特定的代谢通路，如组氨酸代谢、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成，以及维生素B6代谢，来减少宿主体内某些物质的合成，从而降低脂肪沉积和炎症反应。此外，Genistein的添加还可能通过抑制某些细菌的活动，如减少脂多糖（LPS）产生菌的丰度，来降低肠道菌群对宿主免疫系统的潜在刺激，进而改善宿主的代谢健康状况。

从研究结果来看，Genistein在畜牧业中的应用潜力是显著的。尽管其对生长性能的直接影响并不明显，但它能够通过调节肠道微生物群的结构和功能，进而影响宿主的代谢状态。这种间接作用可能为改善猪的生产性能提供新的思路。例如，通过增强某些代谢通路的活性，Genistein能够促进蛋白质和核酸的合成，提高细胞的代谢效率，从而提升宿主的健康状况和生长能力。此外，Genistein还可能通过改善肠道菌群的组成，减少某些与脂肪沉积和炎症反应相关的代谢物的生成，从而间接改善猪的体态和代谢健康。

总体而言，这项研究为Genistein在畜牧业中的应用提供了重要的科学依据。它不仅揭示了Genistein对肠道微生物群的调节作用，还阐明了其对肝脏和肌肉代谢的潜在影响。这些发现表明，Genistein作为一种天然植物化合物，可能在改善动物生产性能、促进健康生长和维持代谢平衡方面具有重要的应用前景。未来的研究可以进一步探讨Genistein对不同品种猪的具体影响，以及其在不同饲养阶段的应用效果。此外，研究还应关注Genistein与其他营养素或饲料添加剂的协同作用，以期找到更有效的养殖策略。