不可小觑 | 肠-睾丸轴研究、不同时期分别见刊GUT的升级“秘诀”

2023-02-15 03:38:51, 多层组学定制服务 上海欧易生物医学科技有限公司







导读

“遇事不决,量子力学,机制难寻,肠道菌群”这句圈内流传甚广的话折射出微生物组研究的现实处境,但随着测序技术的发展以及代谢相关知识的更新,越来越多的研究者将目光聚焦到这块“宝地”。本期看点小鹿选取了肠(Microbiome)-睾丸轴研究思路及策略探究肠道菌群可改善精子质量、不孕不育、辅助生殖以及代际影响等方面的最新研究。第一篇为22年新发的经典肠-睾丸轴文章,第二篇为20年发的肠-睾丸轴文章,快来看看有哪些“升级”吧?


文章一

代谢综合征模型中的精子发生中断:维生素a代谢在肠道-睾丸轴中的作用


期刊:Gut

影响因子:31.793

运用生物技术:10×单细胞RNA-seq、代谢组学分析、16S rDNA-sqe

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研究背景


现在越来越多的证据表明,过量的能量摄入增加了代谢症候群的风险因素,这是严重危害健康的,并已成为一个主要的健康问题,世界各地,令人震惊的是,它正在显示一个年轻的趋势,它的流行率增加是伴随着男性不育发病率的增加。


多项研究表明,过量摄入能量会改变男性的生殖功能,从而损害精子的发生。肠道微生物区系失调在过量能量饮食诱导的 MetS 中观察到。最近,Ding 等人发现,高脂饮食诱导的肠道微生物区系失调导致男性不育,通过粪便微生物组移植(FMT)诱导的表型变化导致肠道微生物区系失调,证实了肠道微生物区系与精子发生之间的因果关系。


在另一项研究中,Zhang 等人发现,海藻酸寡糖剂量小鼠表现出改善 FMT 后的精子发生,提示 FMT 有可能在临床研究中用于治疗患者。这些影响可能是通过代谢组介导的,因为肠道处于感知能量过剩状态的理想位置,能够通过肠道微生物群消化和吸收营养物质,进一步改变整个身体的新陈代谢。


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研究目的


饮食诱导的肠道菌群失调的影响远远超出肠道。作者的目的是揭示在精子发生受损的病因学中涉及肠-睾丸轴的直接证据。


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实验设计


建立能量过剩饮食诱导代谢综合征(MetS)绵羊模型。对睾丸标本、宿主代谢组和肠道微生物进行分析。粪便微生物群移植证实了肠道微生物群与精子发生之间的联系。


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实验结果

在MetS模型中,作者使用10×单细胞RNA-seq证实了精原细胞阻滞的数量显著增加。此外,通过代谢组学分析16S rDNA-seq,作者发现由于胆汁酸水平的显著降低,肠道对维生素A的吸收被破坏,这与Ruminococcaceae_NK4A214_group丰度的降低显著相关。值得注意的是,维生素A的异常代谢作用可通过循环血液转移到睾丸细胞,从而导致精子发生异常。


文章二

移植喂食了褐藻寡糖的小鼠的粪菌便可改善精子质量和精子形成


期刊:Gut

影响因子:31.793

合作单位:青岛农业大学

运用生物技术:LC-MS非靶向代谢组(由鹿明生物提供技术支持)、16s微生物多样性、转录组


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研究背景


肠道微生物群影响生育能力,应用粪便微生物群移植(FMT)手段改善生育能力是一个新兴的研究领域。本篇由中国农业科学院联合鹿明生物合作客户青岛农业大学等实验团队在Gut发表的文章,文章运用LC-MS非靶向代谢组、16s微生物多样性、转录组等多种检测手段发现了肠道微生物群与挽救精子形成和精子质量联系起来的机制。首次说明,肠道微生物群可以通过改善精子形成来治疗男性不育。


在最近的一项研究中,作者发现白消安(Busulfan)会抑制精子形成和降低精子质量,扰乱肠道微生物群,这在许多其他研究中都有发现。褐藻寡糖(AOS)是一种具有多种益处的天然产物,可通过增加“有益”细菌(如拟杆菌目和乳杆菌科)和减少“有害”细菌(如脱硫弧菌科)来挽救白消安对精子的损害。


2

研究思路



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研究结论


这项研究运用LC-MS非靶向代谢组、16s微生物多样性、转录组等多层组学手段发现了一个肠道微生物群与挽救精子形成和精子质量的机制。发现白消安处理可降低小鼠的精子质量及精子形成,并破坏肠道菌群。小鼠喂食褐藻寡糖后,将其粪菌移植给白消安处理后的小鼠,可通过调节肠道菌群组成、改善血液及睾丸代谢组,以提升后者的精子质量并恢复精子形成。由于肠道微生物群和宿主之间的相互作用非常复杂,需要更多的工作来阐明FMT促进精子形成的深层机制。目前的数据首次说明,肠道微生物群可以通过改善精子形成来治疗男性不育。


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微生物组测序 (主要指 16S 扩增子测序与宏基因组测序) 可提供肠道细菌构成、基因丰度和功能性信息,可以解决「who is there?」(那儿有谁) 和「what are they doing?」(在干嘛) 的问题。而代谢组学是研究生物体中代谢产物变化的科学,常用研究方法包括LC/MS(液质联用)和GC/MS(气质联用),可以解决「what have really happened?」(究竟发生了啥) 的问题。

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END

Lisa 撰文

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本文系鹿明生物原创

转载请注明本文转自鹿明生物

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