经过基因工程改造的枯草芽孢杆菌WB600/ZD通过调节肠道微生物群和芳烃受体（AHR）信号通路，有效减少了断奶后仔猪的腹泻症状

《Animal Nutrition》：Engineered Bacillus subtilis WB600/ZD reduces post-weaning diarrhea in piglets by modulating gut microbiota and aryl hydrocarbon receptor (AHR) signaling

WB600/ZD显著降低断奶仔猪腹泻发生率并改善生长性能，其机制涉及肠道菌群调节（如增加α多样性、减少致病菌丰度）及通过tryptophan代谢激活AHR/CYP1A1信号通路抑制氧化应激和炎症反应。

　　该研究围绕着一种新型工程化益生菌——WB600/ZD，探讨其在预防新生仔猪断奶后腹泻（Post-weaning Diarrhea, PWD）方面的潜力。这项研究不仅揭示了WB600/ZD对仔猪肠道健康和生长性能的积极影响，还深入分析了其作用机制，特别是通过调节肠道微生物群落和激活特定的代谢通路，为未来开发抗生素替代品提供了重要的科学依据。

断奶是仔猪生命周期中的关键阶段，此时由于早期断奶以及随后的饮食调整，肠道微生物群落会发生显著变化，这不仅影响肠道健康，还可能增加仔猪对肠道病原体如沙门氏菌（Salmonella）的易感性。传统的益生菌在实际应用中往往效果有限，因为它们难以在肠道中有效定植，且与原生菌群的竞争能力较弱。而WB600/ZD作为一种经过基因工程改造的益生菌，具有独特的抗微生物活性，能够有效减少肠道炎症、调节肠道微生物群落结构，并维持肠道氧化还原平衡。

在实验设计方面，研究人员选取了50只21日龄的断奶仔猪，将其随机分为四组，包括健康组（H组）和接受WB600/ZD治疗的健康组（H + WB600/ZD组），以及PWD组和接受WB600/ZD治疗的PWD组（PWD + WB600/ZD组）。所有仔猪均接受了为期7天的治疗，并在治疗后进行为期3天的观察。结果显示，WB600/ZD显著降低了健康和PWD组仔猪的腹泻发生率，同时改善了生长性能，包括最终体重和平均日增重，而对平均日采食量无明显影响。此外，WB600/ZD还增强了抗炎和抗氧化能力，通过降低丙二醛（MDA）和髓过氧化物酶（MPO）水平，并提高谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，从而对肠道健康产生积极影响。

在机制研究方面，研究人员进一步探讨了WB600/ZD对肠道微生物群落的影响。通过16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学分析，发现WB600/ZD显著改变了肠道微生物的组成，提高了α多样性，包括Chao、Shannon和ACE指数，表明其有助于增加微生物的多样性和丰富度。在门水平上，PWD组的拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度降低，而厚壁菌门（Firmicutes）丰度增加，而WB600/ZD的干预有效缓解了这种失衡。在属水平上，WB600/ZD降低了潜在致病菌如链球菌（Streptococcus）和大肠杆菌-痢疾杆菌（Escherichia-Shigella）的丰度，同时提高了有益菌群的丰度，如瘤胃球菌（Ruminococcus）、UCG-002、Phascolarctobacterium和Lachnoclostridium，这些菌群可能在维持肠道健康和增强宿主防御方面发挥重要作用。

进一步的分析表明，WB600/ZD的作用可能与肠道微生物依赖的色氨酸代谢密切相关。色氨酸是肠道微生物代谢的重要底物，能够产生多种具有生物活性的代谢产物，这些产物不仅影响宿主的免疫反应，还参与肠道屏障功能的维持和氧化应激的调控。研究还通过构建伪无菌小鼠模型，利用粪菌移植（FMT）和AHR激动剂FICZ的处理，验证了WB600/ZD通过调节肠道微生物群落，激活AHR/CYP1A1信号通路，从而减轻沙门氏菌感染的效果。在FMT处理的小鼠中，AHR和CYP1A1的蛋白和mRNA表达均有所增强，同时IL-22的分泌显著增加，这表明AHR/CYP1A1通路的激活在抗感染中起着关键作用。

此外，WB600/ZD还通过增强肠道屏障功能，减轻了沙门氏菌感染带来的病理损害。通过免疫组化和免疫荧光分析，发现WB600/ZD处理后，小鼠肠道中黏蛋白2（MUC2）和紧密连接蛋白ZO-1的表达得到恢复，而这些蛋白对于维持肠道屏障完整性至关重要。Western blot分析进一步证实了这一作用，显示了occludin和claudin-1的表达在WB600/ZD处理后显著提高。同时，WB600/ZD的干预有效抑制了促炎性细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β的表达，从而降低了肠道炎症反应。

尽管WB600/ZD展现出良好的保护作用，但研究也指出了一些局限性。例如，目前的研究主要基于自然感染模型，并且实验周期较短，未来需要在更广泛的模型和更长的实验周期中进行验证。此外，虽然WB600/ZD能够调节肠道微生物群落和代谢产物，但具体的有益菌株和其功能尚未完全明确，未来的研究应通过宏基因组测序和单菌株定植实验来进一步阐明其作用机制。

在实际应用中，WB600/ZD可能为减少抗生素使用、实现可持续的畜牧业发展提供新的解决方案。相比于传统的益生菌，WB600/ZD不仅具有更强的抗微生物活性，还能通过调节肠道环境，促进肠道健康和宿主免疫功能的提升。然而，为了确保其在实际生产中的广泛应用，还需要进一步研究其与现有饲料添加剂如氧化锌（ZnO）之间的相互作用，以及其在不同环境条件下的稳定性和有效性。

综上所述，这项研究不仅为开发抗生素替代品提供了重要的科学依据，还揭示了工程化益生菌在改善肠道健康和预防疾病方面的巨大潜力。未来的研究应进一步探索其在更广泛的环境和动物模型中的应用，并验证其在实际生产中的效果，以期实现更广泛的应用和推广。