摘要:【目的】通過比較安靜型與活潑型工作犬腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，明確神經(jīng)類型與腸道微生物的關(guān)聯(lián)，為工作犬的早期篩選和行為訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)。
【方法】試驗(yàn)采用配對設(shè)計(jì)，以神經(jīng)類型為唯一變量將14只馬里努阿犬(12月齡，體重為25.62kg±2.23kg，公犬8只，母犬6只)分為安靜型與活潑型兩組，每組7個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1只犬。試驗(yàn)共30d，其中前7d為適應(yīng)期，后23d為正式試驗(yàn)期。最后1d收集新鮮糞便用于高通量測序，分析兩種神經(jīng)類型犬糞便微生物群落結(jié)構(gòu)的差異及其與神經(jīng)類型之間的聯(lián)系。
【結(jié)果】①Alpha多樣性分析顯示，安靜型犬糞便菌群的Chao1指數(shù)顯著低于活潑型犬(P小于0.05)，但Shannon指數(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P大于0.05)。Beta多樣性分析顯示，兩組犬糞便菌群的整體結(jié)構(gòu)存在顯著差異(R2=0.59，P小于0.01);②門水平上，所有犬糞便菌群中共鑒定出5個(gè)相對豐度大于1%的菌門，安靜型犬糞便菌群中的梭桿菌門(Fusobacteria)和變形菌門(Proteobacteria)的相對豐度極顯著高于活潑型犬(P小于0.01)，而厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)的相對豐度顯著低于活潑型犬(P小于0.05);屬水平上，所有犬糞便菌群中共鑒定出8個(gè)相對豐度大于5%的菌屬，安靜型犬糞便中的梭桿菌屬(Fusobacterium)、乳桿菌屬(Lactobacillus)和未分類紫單胞菌屬(unclassified-Porphyromonadaceae)的相對豐度顯著高于活潑型犬(P小于0.05)，而糞便菌群中的異桿菌屬(Allobaculum)、經(jīng)黏液真桿菌屬(Blautia)、梭菌屬-ⅪⅤa(Clostridium-ⅪⅤa)、梭菌屬-Ⅺ(Clostridium-Ⅺ)和普雷沃菌屬(Prevotella)的相對豐度顯著低于活潑型犬(P小于0.05)。③通過LEfSe分析發(fā)現(xiàn)，特定菌群如Fusobacteria及其分支和Proteobacteria在安靜型犬糞便中顯著富集(P小于0.05)，而Firmicutes及其分支在活潑型犬糞便中顯著富集(P小于0.05)。
【結(jié)論】腸道微生物群落結(jié)構(gòu)可能與犬神經(jīng)類型存在緊密聯(lián)系，并可能通過腸道-微生物群-大腦軸影響宿主的行為和情緒。本研究為分析工作犬神經(jīng)類型與腸道微生物之間的關(guān)系提供了新見解，可為工作犬的早期篩選和行為訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)。
隨著腸道微生物組學(xué)研究的不斷深入，腸道微生物群已被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可為調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的“第二大腦”，并在情緒控制中發(fā)揮重要作用。工作犬作為協(xié)助人類執(zhí)行任務(wù)的特殊群體，其神經(jīng)類型對訓(xùn)練效率和作業(yè)水平至關(guān)重要。因此，探究工作犬神經(jīng)類型與腸道微生物組成之間的關(guān)系，對于發(fā)現(xiàn)腸道微生物在犬神經(jīng)類型形成中的作用，以及為犬的行為訓(xùn)練和健康管理提供科學(xué)依據(jù)具有重要意義。近年來，研究發(fā)現(xiàn)腸道微生物群落與宿主情緒、認(rèn)知及行為密切相關(guān)。
特別地，腸道與大腦之間的“腸道-微生物群-大腦軸”在宿主行為協(xié)調(diào)中起關(guān)鍵作用，這涉及到腸道微生物、腸道神經(jīng)系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等。一方面，腸道菌群可以直接生成神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)劑(多巴胺、5-羥色胺、谷氨酸、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和γ-氨基丁酸等)調(diào)節(jié)腸道神經(jīng)系統(tǒng)，并通過迷走神經(jīng)和脊神經(jīng)將信號傳導(dǎo)至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，影響情緒狀態(tài);另一方面，腸道菌群的肽聚糖等成分可以激活宿主的黏膜免疫系統(tǒng)，進(jìn)而影響神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，從而調(diào)節(jié)宿主情緒?？梢?，腸道微生物可通過多種途徑調(diào)節(jié)宿主情緒并影響其神經(jīng)類型。
現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物中厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、臭桿菌屬、布勞特氏菌屬及大腸桿菌屬等菌屬與宿主性格特征顯著相關(guān)，且高比例的Firmicutes/Bacteroidetes、豐富的臭桿菌屬和布勞特氏菌屬以及較低數(shù)量的大腸桿菌屬，與活潑、膽大的性格特征相關(guān)聯(lián)。其次，腸道微生物群多樣性的降低在一定程度上與宿主情感障礙的發(fā)生相關(guān)聯(lián)，特別是Firmicutes和Bacteroidetes的減少影響代謝產(chǎn)物的多樣性，導(dǎo)致腸免疫系統(tǒng)防御能力改變，進(jìn)而影響宿主的行為和性格特征。
盡管腸道微生物在調(diào)節(jié)宿主情感、認(rèn)知及行為方面作用顯著，且腸道與大腦聯(lián)系緊密，但鮮有工作犬腸道微生物與神經(jīng)類型的相關(guān)性研究，特別是關(guān)鍵微生物菌屬在犬性格形成中的作用及其機(jī)制尚待探索。因此，本研究以安靜型與活潑型兩種神經(jīng)類型的馬里努阿犬(Malinois)作為研究對象，探索工作犬神經(jīng)類型與腸道微生物的關(guān)聯(lián)，揭示腸道微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性和功能特征與犬神經(jīng)類型之間的聯(lián)系，并識別關(guān)鍵菌屬，為工作犬后續(xù)的行為訓(xùn)練與健康管理提供新見解。
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