纵向宏蛋白质组学揭示小鼠肠道生态系统早期发育中微生物、饮食与宿主成熟的多轴协同动态

《Microbiome》：Integrative characterization of host–microbiome-diet axes during early-life development of the murine gut

【字体：大中小】 时间：2026年10月07日 来源：Microbiome 14.9

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　　摘要背景肠道微生物组的早期发育在塑造宿主生理功能方面起着至关重要的作用。然而，目前对于饮食、微生物群落组装、功能能力以及宿主肠道成熟等各轴线如何随时间演化和协调，仍缺乏全面的理解。大多数研究仅聚焦于单一轴线，依赖横断面采样，或功能解析能力有限，限制了对发育动态的深入认识。本研

摘要

背景

肠道微生物组的早期发育在塑造宿主生理功能方面起着至关重要的作用。然而，目前对于饮食、微生物群落组装、功能能力以及宿主肠道成熟等各轴线如何随时间演化和协调，仍缺乏全面的理解。大多数研究仅聚焦于单一轴线，依赖横断面采样，或功能解析能力有限，限制了对发育动态的深入认识。本研究利用纵向、宏蛋白质组水平的分析，在小鼠模型中表征了肠道生态系统的早期成熟过程。

结果

我们利用宏蛋白质组学技术，对两个同期饲养的C57BL/6队列幼鼠的粪便样本进行了分析，采样覆盖从出生后第10天至断奶期及成年早期（第48天）共七个时间点，两个队列的唯一区别在于母源不同（分别为长期饲养的本地群体和从同一供应商新购入的妊娠雌鼠）。分析中考虑了时间、队列和性别效应。微生物群落经历了显著的类群演替，从早期以兼性厌氧菌为主导转变为断奶后以专性厌氧菌为主导，同时伴随物种丰富度和功能复杂度的增加。类群变化与功能冗余度的增加同步发生，并在出生后第34天趋于收敛，在成年早期保持稳定。KEGG聚类分析揭示了代谢通路表达变化与核心功能维持并存的模式。

对低丰度饮食蛋白的直接检测为饮食过渡与微生物成熟同步提供了证据：乳蛋白仅在断奶前被检测到，而固态食物成分则随时间推移逐渐占主导地位。母源与微生物定植轨迹显著相关，导致尽管饲养条件和饮食完全相同，队列间仍存在类群和功能差异。与此同时，宿主肠道蛋白质组的成熟过程与微生物演替相呼应，代谢、吸收、调节及效应通路发生同步变化，包括抗菌肽和碳水化合物修饰酶等。

结论

本研究在纵向框架内直接整合了微生物、饮食、功能和宿主各轴线，全面呈现了小鼠肠道生态系统在早期生命中的成熟过程，为解读发育微生物组动态以及改善小鼠实验设计和可重复性提供了参考。

视频摘要

背景

肠道微生物组的早期发育在塑造宿主生理功能方面起着至关重要的作用。然而，目前对于饮食、微生物群落组装、功能能力以及宿主肠道成熟等各轴线如何随时间演化和协调，仍缺乏全面的理解。大多数研究仅聚焦于单一轴线，依赖横断面采样，或功能解析能力有限，限制了对发育动态的深入认识。本研究利用纵向、宏蛋白质组水平的分析，在小鼠模型中表征了肠道生态系统的早期成熟过程。

结果

我们利用宏蛋白质组学技术，对两个同期饲养的C57BL/6队列幼鼠的粪便样本进行了分析，采样覆盖从出生后第10天至断奶期及成年早期（第48天）共七个时间点，两个队列的唯一区别在于母源不同（分别为长期饲养的本地群体和从同一供应商新购入的妊娠雌鼠）。分析中考虑了时间、队列和性别效应。微生物群落经历了显著的类群演替，从早期以兼性厌氧菌为主导转变为断奶后以专性厌氧菌为主导，同时伴随物种丰富度和功能复杂度的增加。类群变化与功能冗余度的增加同步发生，并在出生后第34天趋于收敛，在成年早期保持稳定。KEGG聚类分析揭示了一方面代谢通路表达发生变化，另一方面核心功能得以维持的模式。

对低丰度饮食蛋白的直接检测为饮食过渡与微生物成熟同步发生提供了证据：乳蛋白仅在断奶前被检测到，而固态食物成分则随时间推移逐渐占主导地位。母源与微生物定植轨迹显著相关，导致尽管饲养环境和饮食完全相同，队列间仍存在类群和功能差异。与此同时，宿主肠道蛋白质组的成熟过程与微生物演替相呼应，代谢、吸收、调节及效应通路发生同步变化，包括抗菌肽和碳水化合物修饰酶等。