《Frontiers in Microbiology》:The fecal microbiota of healthy dogs fed extruded and raw meat-based diets
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常规犬粮(如挤压粮)仍较为普遍,而非常规选择(尤其是生肉粮)的受欢迎程度随时间推移不断增加,并可能对肠道微生物群产生不同影响。生肉粮天然携带较高的细菌载量,包括潜在致病微生物,鉴于宠物、人类与环境之间的密切互动,这从“One Health”视角引发了关切。本研
常规犬粮(如挤压粮)仍较为普遍,而非常规选择(尤其是生肉粮)的受欢迎程度随时间推移不断增加,并可能对肠道微生物群产生不同影响。生肉粮天然携带较高的细菌载量,包括潜在致病微生物,鉴于宠物、人类与环境之间的密切互动,这从“One Health”视角引发了关切。本研究旨在分析挤压粮与生肉粮的营养组成,比较饲喂挤压粮与饲喂生肉粮(RMBD)的犬只粪便微生物组成,并评估携带病原体的犬只之间微生物群的差异。研究人员对挤压粮(n=10)和生肉粮(n=6)进行了分析;同时分析了来自挤压粮饲喂犬(n=14)和生肉粮饲喂犬(n=10)的粪便样本,其中包括先前被鉴定为病原携带者的生肉粮饲喂犬样本(6/10)。研究人员对16S rRNA基因的V3–V4区域进行了测序,并计算了多样性指标以评估样本内和样本间的变化。与挤压粮相比,生肉粮表现出较高的蛋白质和脂肪含量,以及较低的纤维和非纤维碳水化合物水平。在100%的生肉粮和10%的挤压粮中发现了标签声明值与实测营养组成之间的差异。Alpha多样性在饮食组之间呈现混合模式,Chao1和Simpson指数存在显著差异,但并非所有多样性指标均如此。生肉粮饲喂犬表现出较高的微生物多样性和特定分类群相对丰度的增加。生肉粮与挤压粮饲喂犬之间的分类群差异提示与饮食组成存在关联。被鉴定为病原携带者的生肉粮饲喂犬的微生物多样性显著低于非携带者。这些发现凸显了生肉粮的变异性和潜在营养失衡,证实饮食是犬肠道微生物群的关键调节因素,并提示更高的细菌多样性并不一定反映更健康的微生物群。
论文解读
一、研究背景与目的
犬肠道微生物群由细菌、古菌、病毒和真核微生物组成,受环境、兽医护理、免疫状态、抗菌药物使用和营养等多种因素塑造,并调节宿主代谢、免疫调控和抗炎反应等关键功能。饮食与人和动物肠道微生物群直接相关,因为营养素可改变胃肠道中的微生物及其代谢产物。犬的饮食习惯随时间发生变化,宠物主人目前可在挤压粮和生肉粮等多种喂养方案中进行选择。生肉粮(RMBD)作为非常规饮食的流行度持续上升,其天然携带更高细菌载量,包括潜在人畜共患病原体,从One Health视角引发关注。既往研究表明,食用天然饮食(通常指加工程度较低、添加剂较少的饮食)的犬只比食用商业挤压粮的犬只具有更多样、更丰富的肠道微生物群。然而,关于病原携带与犬肠道微生物群组成之间关联的研究仍十分有限。因此,本研究旨在分析挤压粮和生肉粮的营养组成(包括标签声明值与实测值比较),研究两类饮食对临床健康犬肠道微生物群组成的影响,并评估病原携带状态与微生物群调节之间的关联。
二、材料与方法概况
研究人员使用了先前研究报告中的24只犬的粪便样本(挤压粮饲喂犬14只;生肉粮饲喂犬10只),其中新纳入2只挤压粮饲喂犬;所有样本储存于智利大学INTA微生物与益生菌实验室样本库(-80°C)。研究人员对6种生肉粮和10种挤压粮进行了近似营养分析(水分、灰分、粗蛋白、脂肪、纤维,非纤维碳水化合物由差值计算),并将结果与产品标签声明值比较,偏差依据欧盟法规(EC)No. 767/2009的允许公差判定。微生物基因组DNA使用DNeasy? PowerSoil?试剂盒提取,由外部服务商(Novogene,美国)在Illumina平台完成16S rRNA基因V3–V4区域扩增测序(引物341F/806R)。生物信息学分析采用DADA2流程,多样性分析包括Observed species、Chao1、ACE、Shannon、Simpson和Fisher指数;Beta多样性采用加权和非加权UniFrac距离及PERMANOVA;分类群差异分析采用LEfSe(原始标准:Kruskal–Wallis p<0.05,Wilcoxon p<0.05,LDA评分≥2),并随后对所有分类学层级进行Benjamini–Hochberg错误发现率(FDR)校正。统计分析在R环境中进行,营养组成差异采用MANOVA(Pillai’s trace)和Welch双样本t检验,FDR校正后确定显著性。
三、研究结果
3.1 纳入犬只的人口学特征
研究共纳入24只犬(生肉粮组10只,挤压粮组14只),其中幼犬3只全部属于挤压粮组,成年犬19只,老年犬2只,性别分布为雌性15只、雄性9只,混种犬10只,其余为多种纯种犬。
3.2 饮食组成
MANOVA显示两类饮食的整体营养组成存在显著差异(Pillai’s trace=0.977,F(4,11)=118.86,p<0.001)。生肉粮的粗蛋白(FDR校正p=6.07×10
?5)和粗脂肪(p=1.56×10
?4)显著高于挤压粮,粗纤维(p=7.60×10
?6)和非纤维碳水化合物(p=9.10×10
?7)显著低于挤压粮,灰分无显著差异(p=0.875)。生肉粮按饲喂状态(AF)计算的代谢能显著低于挤压粮(p<0.001)。标签差异方面,所有生肉粮(6/6)均存在水分、粗蛋白、粗脂肪和代谢能的偏差,而挤压粮仅1/10出现粗脂肪偏差。
3.3 生肉粮与挤压粮饲喂犬的微生物群组成
共获得4,142,464条原始读段,质控后保留2,310,956条非嵌合读段用于下游分析。测序深度在饮食组间无显著差异(p=0.959),且与丰富度指标无关联。共鉴定出35个门、79个纲、169个目、240个科和477个属。
3.4 Alpha多样性
Chao1指数显示生肉粮饲喂犬的估计丰富度显著高于挤压粮饲喂犬(p=0.04;Welch t检验),Simpson指数在两组间也存在显著差异(p=0.02;Wilcoxon检验),但方向模式不同。Observed richness、Shannon、Fisher和ACE在两组间无显著差异(p>0.05)。排除3只幼犬后的敏感性分析维持了整体模式:Chao1(p=0.046)、ACE(p=0.046)和Simpson(p=0.009)显著,表明幼犬并非驱动差异的主要原因。
3.5 Beta多样性
基于加权UniFrac距离的PCoA分析和PERMANOVA显示饮食组间微生物群落组成存在显著差异(p=0.003);非加权UniFrac距离未显示显著差异(p=0.07)。排除幼犬后加权UniFrac结果仍显著(R2=0.168,F=3.838,p=0.006),PERMDISP未检出离散度差异。
3.6 粪便微生物分类组成
两组共享核心微生物群,主要由Bacteroidaceae(Bacteroides)、Lachnospiraceae(Blautia和Lachnoclostridium)、Fusobacteriaceae(Fusobacterium)组成。在门水平,Bacillota、Fusobacteriota和Bacteroidota在两组中合计占总相对丰度的90%以上。生肉粮饲喂犬的Fusobacteriota相对丰度更高(39.8%±0.2),挤压粮饲喂犬的Bacillota更丰富(43.4%±1.4)。按照原始LEfSe标准,Bacillota在挤压粮组中为名义判别信号,Acidobacteriota、Cyanobacteriota、Chloroflexota、Myxococcota和Verrucomicrobiota在生肉粮组中为名义判别信号;科水平有4个(挤压粮组)和25个(生肉粮组)名义判别信号,属水平有6个(挤压粮组)和29个(生肉粮组)名义判别信号。然而,所有门、科和属水平信号在Benjamini–Hochberg校正后均不显著(最小q分别为0.066、0.070和0.150),因此这些分类群发现应视为探索性名义信号而非FDR支持的差异分类群。
3.7 生肉粮饲喂犬粪便病原携带与肠道微生物群α和β多样性的关联
在生肉粮饲喂犬中,病原携带者(沙门氏菌携带者5只;单核细胞增生李斯特菌携带者1只)与非携带者(n=4)相比,Observed Species、Chao1、ACE和Fisher指数显著降低;β多样性分析未发现显著差异(p=0.141;PERMANOVA),但结果需谨慎解读,因样本量有限。
四、讨论总结与结论
研究人员发现生肉粮与挤压粮在常量营养素组成上存在显著差异,且生肉粮标签声明值与实测值不符的情况更为普遍,反映了宠物食品制造业质量控制有待加强。饮食类型与犬粪便微生物群组成的差异相关,生肉粮饲喂犬表现出更高的Fusobacteriota丰度,挤压粮饲喂犬则Bacillota更丰富,这与高蛋白底物促进蛋白降解菌、高碳水化合物促进糖分解菌的代谢特征一致,但LEfSe分类群信号经FDR校正后不具有统计稳健性,仅作为探索性证据。病原携带者表现出显著降低的α多样性,提示病原定植可能通过扰乱定植抵抗(结肠黏膜微生物群介导的抗病原定植机制)而影响菌群丰富度,而非整体群落结构。研究人员强调微生物多样性与健康的关系并非线性,更高的多样性不一定代表更健康的微生物群。研究结论指出,饮食是犬肠道微生物群的重要调节因素,营养组成与标签信息的一致性和质量控制在宠物食品行业中亟需改善;病原携带与菌群多样性降低之间的关联提示需要进一步研究以阐明其机制及对宠物和公共健康的影响。从One Health视角出发,这些发现对兽医营养决策和公共卫生风险评估具有重要参考价值。