来源 | 丁香学术
大熊猫 ，在分类学中，被划入食肉目、熊科，具有典型的肉食性消化系统。生来不是吃素的大熊猫，现如今的食谱中几乎全部都是竹子。 那大熊猫是如何用吃肉的肠胃来消化竹子的呢？
尽管之前的宏基因组研究报告了大熊猫肠道微生物群的季节性波动，但目前还没有关于其肠道菌群的功能学研究，也没有研究肠道菌群在不同饮食季节对宿主机体组成的影响。 为了探索肠道微生物群的实际功能，本研究从长期监测的秦岭大熊猫种群中选取了一组健康的野生大熊猫，分别采用宏基因组学和宏蛋白质组学技术对其食叶季节 （n=14） 和食笋季节 （n=15） 的肠道菌群进行了系统研究。通过对宏基因组测序得到的 4,145,018 个基因进行序列分析，建立了一个宏蛋白质组数据集；在粪便样本中共鉴定出 6,322 个蛋白，其中 1,054 个蛋白表现出显著的季节性差异。
然后他们预测了小鼠肠道微生物的代谢功能。与大熊猫肠道微生物群功能的季节性变化相一致，LFMT 和 SFMT 小鼠肠道的糖酵解、嘌呤代谢、嘧啶代谢、淀粉和蔗糖代谢以及 ABC 转运蛋白途径均存在显著差异。这些结果表明，LFMT 和 SFMT 小鼠的肠道微生物组成和脂肪储存存在差异，与大熊猫肠道组合和体重积累的季节变化相一致。同时，这也表明粪便移植为研究大熊猫肠道微生物群的功能提供了一种可行且有效的方法。
宿主体内的脂质代谢的差异 为了评估粪便移植后大熊猫肠道菌群对小鼠代谢的影响，他们对小鼠最重要的代谢器官肝脏进行了非靶向代谢组学分析。他们从结构上共鉴定了 1,032 种代谢物，组间肝脏代谢物含量存在显著差异。粪便移植小鼠的维生素和胆汁酸的浓度高于对照组小鼠，这表明肠道微生物为宿主提供了必要的营养元素。此外，142 个代谢物在 LFMT 和 SFMT 组之间有显著差异，主要与甘油磷脂代谢、鞘脂代谢和亚油酸代谢有关。
丁酸能够影响关键生物节律基因的表达和磷脂代谢 为了全面探讨循环磷脂代谢的调节过程，他们研究了肝脏和肾脏这两个参与脂质代谢和循环的重要外周器官的基因表达模式。与对照组相比，粪便移植小鼠组肝脏和肾脏中差异表达的基因主要富集在 PPAR 信号通路、花生四烯酸代谢、类固醇激素生物合成等通路，说明肠道菌群诱导了大量与脂质代谢相关的宿主基因表达模式的显著改变。 LFMT 和 SFMT 组在生物节律、醛固酮合成和分泌、类固醇激素生物合成和皮质醇合成和分泌等 11 个通路中存在显著差异。其中，高度保守的生物节律核心基因 Arntl、Per2 和 Cry1 在肝脏或者肾脏中具有差异表达。
综上所述，该研究的结果表明，大熊猫肠道微生物群中的季节性波动可以通过微生物源丁酸盐基因和生物节律基因之间的交互作用来同步宿主的代谢功能，这些相互作用可以弥补某些季节时食物中必需营养磷脂的缺乏，以维持宿主的肝脏健康和个体生长，强调了季节性肠道微生物群在维持宿主的生理健康和健身中发挥的重要作用。