《Journal of Agriculture and Food Research》：High-fiber diet adaptation in weaned piglets through fecal microbiota transplantation under oxidative stress
编辑推荐：
膳食纤维在哺乳动物能量产生以及肠道健康调控中具有有益作用。本研究通过来自中国地方猪供体的粪菌移植（FMT，fecal microbiota transplantation），并结合脂多糖（LPS，lipopolysaccharides）攻毒诱导氧化应激与炎症，
膳食纤维在哺乳动物能量产生以及肠道健康调控中具有有益作用。本研究通过来自中国地方猪供体的粪菌移植（FMT，fecal microbiota transplantation），并结合脂多糖（LPS，lipopolysaccharides）攻毒诱导氧化应激与炎症，评估商业猪对高纤维日粮适应及氧化还原平衡的遗传效应。56头断奶仔猪（28日龄）被分配至不同日粮处理组（低纤维/高纤维），并设置接受或不接受FMT处理。经过4周饲喂试验后，仔猪进一步接受LPS或等量生理盐水处理。结果表明，无论日粮纤维水平如何，FMT均可提高受体仔猪的生长性能并降低腹泻发生。LPS攻毒损害了仔猪肠道屏障完整性，而FMT通过降低血浆与结肠中的D-乳酸和二胺氧化酶水平，并上调与肠道屏障完整性相关的蛋白及基因表达，显著抵消了这种不良影响。值得注意的是，FMT通过降低丙二醛水平、提高总抗氧化能力，并上调结肠中SOD2和Nrf2的表达，维持了氧化还原平衡。微生物组与代谢组分析显示，FMT提高了有益菌（尤其是Lactobacillus和norank_o_Clostridia_UCG-014）的丰度，以及多种与膳食纤维降解相关代谢物的水平。这些发现从新的角度表明，可通过FMT传递相关遗传特征，以减轻氧化应激、维持肠道屏障完整性，并最终降低由高纤维日粮和断奶应激引起的仔猪腹泻。
该论文发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，围绕断奶仔猪在高纤维日粮条件下的适应障碍及其与氧化应激、肠道损伤和腹泻之间的关系展开。断奶阶段是仔猪生长发育和免疫系统成熟的关键窗口期，仔猪在此期间面临母源分离、饲粮结构突变及环境改变等多重压力，容易出现采食下降、腹泻、肠黏膜屏障受损和生长迟缓等问题。与此同时，高纤维日粮虽然通常被视为限制营养消化与能量沉积的因素，但其发酵产物又与肠道形态、微生物组成和免疫稳态密切相关，因此如何提升商业化仔猪对高纤维日粮的适应能力，成为生猪绿色生产和非常规饲料资源利用中的重要课题。研究人员注意到，中国地方猪较商业猪具有更强的断奶应激耐受性及粗饲料适应能力，因此提出利用粪菌移植（FMT，fecal microbiota transplantation）将地方猪的有利肠道微生态特征转移给商业仔猪，以改善其高纤维日粮适应性并增强抗炎、抗氧化能力。
为验证这一设想，研究人员以中国地方桃源黑猪作为供体，将其粪菌悬液移植至断奶DLY仔猪，并构建低纤维日粮（LDF）与高纤维日粮（HDF）饲喂模型，在4周干预后进一步采用脂多糖（LPS，lipopolysaccharides）腹腔注射诱导炎症与氧化应激。结果表明，高纤维日粮降低了仔猪平均日增重并升高料重比，且增加腹泻发生；而FMT在不同纤维水平下均改善了终末体重、平均日增重和料重比，并降低腹泻率及血浆皮质醇水平，提示其能够缓解断奶应激并提升生长表现。进一步研究显示，LPS可造成结肠上皮损伤、嗜酸性粒细胞浸润和组织学炎症评分升高，而FMT显著减轻这些病理损害，说明其对炎症诱导的肠组织损伤具有保护作用。
在技术方法方面，研究主要采用56头28日龄DLY断奶仔猪构建2 × 2及后续2 × 2 × 2析因试验设计，以桃源黑猪粪菌为供体来源，实施连续28 d口服FMT干预，并在末期给予LPS攻毒。研究综合使用生长性能与腹泻监测、血浆和结肠生化指标测定、结肠组织学观察、实时荧光定量PCR、16S rRNA高通量测序、非靶向代谢组学（LC-MS/MS）和短链脂肪酸（SCFAs，short-chain fatty acids）测定等方法，对肠屏障、炎症、氧化还原状态、菌群组成和代谢特征进行系统分析。
3.1 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪生长性能的影响
该部分通过体重、平均日增重（ADG）和料重比（F/G）分析显示，高纤维日粮显著降低终末体重和ADG，并升高F/G，说明HDF削弱了断奶仔猪的生长效率。FMT则在LDF和HDF条件下均提高终末体重和ADG，降低F/G，而对平均日采食量（ADFI）无显著影响。该结果说明FMT改善生长性能主要并非通过增加采食量，而更可能与营养利用效率和肠道健康改善有关。
3.2 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪腹泻发生的影响
该部分通过连续观察腹泻评分与腹泻率，并检测血浆皮质醇，结果显示HDF显著提高仔猪在整个试验期的腹泻率，提示高纤维负荷会加重断奶后肠道不稳态。FMT显著降低LDF和HDF组仔猪的腹泻率，并降低血浆皮质醇，表明其可减轻断奶相关应激反应并降低腹泻发生风险。
3.3 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪肠道形态的影响
该部分通过结肠H&E染色和组织学评分发现，LPS攻毒后，无论LDF还是HDF条件下，仔猪均出现结肠上皮组织损伤、脱落以及黏膜层嗜酸性粒细胞浸润，组织学炎症评分升高。FMT处理后，这些病理变化明显缓解，提示FMT对LPS诱导的结肠形态学损伤具有显著缓冲作用。
3.4 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠上皮屏障完整性的影响
该部分通过检测血浆和结肠D-乳酸、二胺氧化酶（DAO，diamine oxidase）以及屏障相关基因表达评估肠屏障功能。结果显示，LPS显著升高血浆D-乳酸、DAO和结肠D-乳酸，提示肠通透性增加；FMT则逆转这些变化。基因表达方面，LPS下调Occludin、ZO-1（Zonula Occludens-1，紧密连接蛋白1）和Mucin-1表达，而FMT上调这些屏障相关分子，并对LPS诱导的Occludin下调产生显著拮抗作用。该结果表明FMT能够维持结肠紧密连接与黏液屏障稳态。
3.5 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠炎症反应的影响
该部分通过结肠细胞因子水平及其基因表达分析发现，HDF提高了结肠IL-1β和TNF-α水平，提示高纤维条件下存在一定炎症负荷。LPS则进一步提高IL-1β和IL-6并降低IL-10。FMT降低了IL-1β和TNF-α水平，并逆转LPS对IL-1β、IL-6和IL-10表达的不利影响，说明FMT可减轻促炎反应并维持免疫平衡。
3.6 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠氧化应激状态的影响
该部分通过测定超氧化物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px，glutathione peroxidase）、丙二醛（MDA，malondialdehyde）、总抗氧化能力（T-AOC，total antioxidant capacity）及相关基因表达，评估结肠氧化还原状态。结果显示，LPS降低SOD、GSH-Px和T-AOC，表明其破坏抗氧化防御；FMT则降低MDA，提高T-AOC，并上调SOD2和Nrf2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，核因子E2相关因子2）表达，下调Keap-1（kelch-like ECH-associated protein 1）表达。该结果提示FMT可能通过调节Nrf2相关抗氧化通路维持结肠氧化还原稳态。
3.7 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠微生物群落的影响
该部分利用16S rRNA高通量测序分析结肠菌群组成与多样性。结果显示，FMT和HDF均提高了菌群丰富度与多样性。门水平上，Firmicutes、Bacteroidota和Proteobacteria为优势菌门，LPS在FMT背景下降低Firmicutes丰度。属水平上，Lactobacillus和norank_o_Clostridia_UCG-014受到重点关注，LPS降低Lactobacillus丰度，而FMT在LDF和HDF条件下均提高Lactobacillus及norank_o_Clostridia_UCG-014丰度。LEfSe分析进一步表明，FMT改变了多组纤维降解及发酵相关菌群的富集格局。整体说明FMT可重塑结肠菌群结构，增加潜在有益菌和纤维利用相关类群。
3.8 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠代谢物谱的影响
该部分通过非靶向代谢组学显示，不同日粮与FMT处理显著分离结肠代谢谱，LPS也造成明显代谢偏移。HDF提高了betaine等多种代谢物水平；FMT在LDF条件下提高N-formyl-L-glutamic acid、afzelechin、panthenol、indolepyruvate等代谢物，在HDF条件下提高citrulline、neuraminic acid等代谢物，并降低部分脂肪酸及糖代谢相关产物。LPS诱导多组代谢异常，而FMT背景下代谢改变表现出不同于未移植组的特征，提示FMT可重构炎症状态下的代谢响应。
3.9 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠代谢通路的影响
该部分基于KEGG通路富集分析表明，日粮纤维水平、FMT及LPS共同调控多条代谢通路。差异主要集中于色氨酸代谢、酪氨酸代谢、α-亚麻酸（α-LA）代谢、亚油酸（LA）代谢、鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、黄酮生物合成及氨基酸代谢等。结果说明FMT不仅影响菌群组成，也深度改变与营养发酵、脂质代谢和炎症应答相关的代谢网络。
3.10 FMT对不同纤维水平日粮断奶仔猪结肠短链脂肪酸浓度的影响
该部分检测乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、异戊酸、戊酸和总SCFAs。结果显示，单纯日粮纤维水平对SCFAs无显著影响，但FMT在LDF条件下显著提高异丁酸、丁酸、异戊酸和总SCFAs浓度。LPS则提高异戊酸水平。该结果支持FMT增强微生物发酵功能并促进有利代谢产物生成。
3.11 结肠微生物群与差异代谢物、SCFAs之间的相关性
该部分通过Spearman相关分析揭示菌群—代谢物互作关系。Lactobacillus与γ-亚麻酸（GLA，γ-linolenic acid）呈正相关，与N-acetylneuraminic acid呈负相关；norank_o_Clostridia_UCG-014与5-hydroxyindoleacetaldehyde和homogentisic acid呈正相关；多个菌群与succinic acid、cellobiose及不同SCFAs存在显著相关性。该结果说明FMT引起的菌群重塑与代谢谱变化之间存在紧密耦联，是其改善肠道环境的重要基础。
讨论部分表明，本研究将断奶应激、高纤维日粮、LPS炎症模型与FMT干预整合起来，系统证明了来自中国地方猪的肠道微生物群能够向商业仔猪传递有利表型。研究结果强调，FMT不仅改善生长性能和腹泻，还通过降低肠通透性、恢复紧密连接与黏液屏障、抑制促炎反应及增强抗氧化防御来保护结肠功能。与此同时，FMT重塑了结肠微生物生态，增加Lactobacillus和norank_o_Clostridia_UCG-014等有益菌，并促进与膳食纤维降解和SCFAs生成相关的功能增强。代谢组结果进一步支持FMT对色氨酸、脂肪酸及鞘脂等代谢过程的调节作用。整体而言，该研究为利用地方猪微生物资源改善商业猪高纤维日粮适应性提供了实验证据，也为非常规饲料资源开发利用和生猪可持续生产提供了新的微生态策略。
研究结论部分可译为：
综上，FMT能够有效缓解仔猪早期断奶应激及高纤维日粮所致腹泻，并改善其生长性能。此外，FMT可减轻LPS诱导的肠道炎症，降低氧化应激水平，并缓解肠道损伤。与此同时，FMT改变了结肠微生物群和代谢物组成，提高了有益菌，尤其是与膳食纤维代谢相关菌群的比例。这可能反映出仔猪对高纤维日粮适应性的改善，并为非常规饲料原料的利用提供了新的途径。
