導(dǎo)讀

“遇事不決，量子力學(xué)，機(jī)制難尋，腸道菌群”這句圈內(nèi)流傳甚廣的話(huà)折射出微生物組研究的現(xiàn)實(shí)處境，但隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展以及代謝相關(guān)知識(shí)的更新，越來(lái)越多的研究者將目光聚焦到這塊“寶地”。本期看點(diǎn)小鹿選取了腸（Microbiome）-睪丸軸研究思路及策略探究腸道菌群可改善精子質(zhì)量、不孕不育、輔助生殖以及代際影響等方面的最新研究。第一篇為22年新發(fā)的經(jīng)典腸-睪丸軸文章，第二篇為20年發(fā)的腸-睪丸軸文章，快來(lái)看看有哪些“升級(jí)”吧？

文章一

代謝綜合征模型中的精子發(fā)生中斷:維生素a代謝在腸道-睪丸軸中的作用

期刊：Gut

影響因子：31.793

運(yùn)用生物技術(shù)：10×單細(xì)胞RNA-seq、代謝組學(xué)分析、16S rDNA-sqe

研究背景

現(xiàn)在越來(lái)越多的證據(jù)表明，過(guò)量的能量攝入增加了代謝癥候群的風(fēng)險(xiǎn)因素，這是嚴(yán)重危害健康的，并已成為一個(gè)主要的健康問(wèn)題，世界各地，令人震驚的是，它正在顯示一個(gè)年輕的趨勢(shì)，它的流行率增加是伴隨著男性不育發(fā)病率的增加。

多項(xiàng)研究表明，過(guò)量攝入能量會(huì)改變男性的生殖功能，從而損害精子的發(fā)生。腸道微生物區(qū)系失調(diào)在過(guò)量能量飲食誘導(dǎo)的 MetS 中觀(guān)察到。最近，Ding 等人發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的腸道微生物區(qū)系失調(diào)導(dǎo)致男性不育，通過(guò)糞便微生物組移植(FMT)誘導(dǎo)的表型變化導(dǎo)致腸道微生物區(qū)系失調(diào)，證實(shí)了腸道微生物區(qū)系與精子發(fā)生之間的因果關(guān)系。

在另一項(xiàng)研究中，Zhang 等人發(fā)現(xiàn)，海藻酸寡糖劑量小鼠表現(xiàn)出改善 FMT 后的精子發(fā)生，提示 FMT 有可能在臨床研究中用于治療患者。這些影響可能是通過(guò)代謝組介導(dǎo)的，因?yàn)槟c道處于感知能量過(guò)剩狀態(tài)的理想位置，能夠通過(guò)腸道微生物群消化和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步改變整個(gè)身體的新陳代謝。

研究目的

飲食誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出腸道。作者的目的是揭示在精子發(fā)生受損的病因?qū)W中涉及腸-睪丸軸的直接證據(jù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

建立能量過(guò)剩飲食誘導(dǎo)代謝綜合征(MetS)綿羊模型。對(duì)睪丸標(biāo)本、宿主代謝組和腸道微生物進(jìn)行分析。糞便微生物群移植證實(shí)了腸道微生物群與精子發(fā)生之間的聯(lián)系。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在MetS模型中，作者使用10×單細(xì)胞RNA-seq證實(shí)了精原細(xì)胞阻滯的數(shù)量顯著增加。此外，通過(guò)代謝組學(xué)分析和16S rDNA-seq，作者發(fā)現(xiàn)由于膽汁酸水平的顯著降低，腸道對(duì)維生素A的吸收被破壞，這與Ruminococcaceae_NK4A214_group豐度的降低顯著相關(guān)。值得注意的是，維生素A的異常代謝作用可通過(guò)循環(huán)血液轉(zhuǎn)移到睪丸細(xì)胞，從而導(dǎo)致精子發(fā)生異常。

文章二

移植喂食了褐藻寡糖的小鼠的糞菌便可改善精子質(zhì)量和精子形成

期刊：Gut

影響因子：31.793

合作單位：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)

運(yùn)用生物技術(shù)：LC-MS非靶向代謝組（由鹿明生物提供技術(shù)支持）、16s微生物多樣性、轉(zhuǎn)錄組

研究背景

腸道微生物群影響生育能力，應(yīng)用糞便微生物群移植（FMT）手段改善生育能力是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。本篇由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院聯(lián)合鹿明生物合作客戶(hù)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)等實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在發(fā)表的文章，文章運(yùn)用LC-MS非靶向代謝組、16s微生物多樣性、轉(zhuǎn)錄組等多種檢測(cè)手段發(fā)現(xiàn)了腸道微生物群與挽救精子形成和精子質(zhì)量聯(lián)系起來(lái)的機(jī)制。首次說(shuō)明，腸道微生物群可以通過(guò)改善精子形成來(lái)治療男性不育。

在最近的一項(xiàng)研究中，作者發(fā)現(xiàn)白消安（Busulfan）會(huì)抑制精子形成和降低精子質(zhì)量，擾亂腸道微生物群，這在許多其他研究中都有發(fā)現(xiàn)。褐藻寡糖（AOS）是一種具有多種益處的天然產(chǎn)物，可通過(guò)增加“有益”細(xì)菌（如擬桿菌目和乳桿菌科）和減少“有害”細(xì)菌（如脫硫弧菌科）來(lái)挽救白消安對(duì)精子的損害。

研究思路

研究結(jié)論

這項(xiàng)研究運(yùn)用LC-MS非靶向代謝組、16s微生物多樣性、轉(zhuǎn)錄組等多層組學(xué)手段發(fā)現(xiàn)了一個(gè)腸道微生物群與挽救精子形成和精子質(zhì)量的機(jī)制。發(fā)現(xiàn)白消安處理可降低小鼠的精子質(zhì)量及精子形成，并破壞腸道菌群。小鼠喂食褐藻寡糖后，將其糞菌移植給白消安處理后的小鼠，可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群組成、改善血液及睪丸代謝組，以提升后者的精子質(zhì)量并恢復(fù)精子形成。由于腸道微生物群和宿主之間的相互作用非常復(fù)雜，需要更多的工作來(lái)闡明FMT促進(jìn)精子形成的深層機(jī)制。目前的數(shù)據(jù)首次說(shuō)明，腸道微生物群可以通過(guò)改善精子形成來(lái)治療男性不育。

16S+代謝

微生物組測(cè)序 （主要指 16S 擴(kuò)增子測(cè)序與宏基因組測(cè)序） 可提供腸道細(xì)菌構(gòu)成、基因豐度和功能性信息，可以解決「who is there？」（那兒有誰(shuí)） 和「what are they doing？」（在干嘛） 的問(wèn)題。而代謝組學(xué)是研究生物體中代謝產(chǎn)物變化的科學(xué)，常用研究方法包括LC/MS（液質(zhì)聯(lián)用）和GC/MS（氣質(zhì)聯(lián)用），可以解決「what have really happened？」（究竟發(fā)生了啥） 的問(wèn)題。

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