近交系与远交系健康小鼠肠道微生物群谱的比较

《MicrobiologyOpen》：Comparison of Gut Microbiological Profiles of Inbred and Outbred Healthy Mice

　　肠道微生物组鼠种差异研究基于C57BL、BALB、KM、ICR四株小鼠的16S V3-V4测序数据，通过元分析比较菌群多样性、组成及共现网络，发现不同鼠种间存在显著差异，强调鼠种作为背景因素对后续研究的重要性。

　　本研究通过系统地分析四种种小鼠（包括两个近交系：C57BL和BALB；两个远交系：KM和ICR）的健康肠道微生物数据，揭示了不同品系小鼠在肠道微生物组成和多样性方面的显著差异。这项研究基于公开数据库中的16S V3-V4测序数据，采用了元分析方法，以期为未来肠道微生物相关研究提供更全面的背景信息，减少因小鼠品系差异导致的实验偏差。

肠道微生物与宿主免疫系统和整体健康密切相关，近年来在生物医学领域中扮演着至关重要的角色。小鼠作为常见的实验动物，广泛应用于多种疾病的研究中，包括肠道癌症、糖尿病、心血管疾病等。尽管已有大量研究关注小鼠肠道微生物，但对不同健康品系小鼠肠道微生物组成的系统比较仍较为缺乏。因此，本研究旨在填补这一空白，通过综合多个研究的数据，分析不同品系小鼠肠道微生物的多样性、组成、丰度差异以及共丰度网络，从而为未来研究提供更准确的参考依据。

研究结果显示，这四个品系的小鼠在肠道微生物的多样性方面存在显著差异。具体而言，Shannon指数和Evenness指数均表明近交系（C57BL和BALB）的肠道微生物多样性高于远交系（KM和ICR）。这一发现可能意味着近交系的肠道微生物组成更加稳定，而远交系则可能由于其较大的基因池和更高的遗传异质性，导致肠道微生物的组成更为复杂和多样化。此外，β-多样性分析进一步表明，不同品系的肠道微生物在样本分布上存在明显差异，其中ICR品系的样本分布与其他品系相比更为分散，而KM品系的样本分布相对集中。这可能与样本数量有关，也可能反映了不同品系肠道微生物的自然变异程度。

在微生物组成方面，不同品系的肠道微生物在门和属水平上表现出一定的相似性，但也存在差异。主要的肠道微生物门包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）和变形菌门（Proteobacteria），这些门在不同品系中普遍存在，但其相对丰度有所不同。在属水平上，研究发现某些特定的属在不同品系中表现出不同的丰度特征，例如C57BL和BALB中某些属的丰度较高，而KM和ICR中则可能有其他属占据主导地位。这种差异可能与小鼠的遗传背景、生活环境以及实验条件等因素有关，进一步说明了品系差异对肠道微生物组成的影响。

研究还采用了层次聚类分析，以探讨不同品系小鼠肠道微生物的结构特征。结果显示，除了C57BL（CO）之外，其他品系的小鼠肠道微生物在内部聚类上表现出较高的相似性，这表明这些品系的微生物组成相对统一。然而，C57BL品系内部却出现了两个明显的子群（C1和C2），这提示在使用C57BL品系进行肠道微生物研究时，需要考虑其内部的微生物多样性，以避免因个体差异而导致的误判或结果偏差。这一发现对于未来实验设计具有重要意义，特别是在选择实验小鼠时，应充分考虑品系内部的微生物异质性。

此外，研究构建了不同品系小鼠肠道微生物的共丰度网络，以揭示微生物之间的相互作用关系。结果显示，各品系的共丰度网络均以正相关为主，负相关较少。这表明肠道微生物之间可能存在较强的协同关系，而某些关键属（如Akkermansia、Lactobacillus和Alistipes）在这些网络中占据核心位置，可能在维持肠道健康和调节宿主免疫方面发挥重要作用。这些属的丰度在不同品系之间也存在显著差异，进一步强调了品系背景对肠道微生物组成的影响。

在关键微生物的丰度比较方面，研究发现Lactobacillus在所有品系中均表现出较高的丰度，其次是Alistipes，而Akkermansia的丰度相对较低。这种丰度差异可能与各品系的生理特征和生活环境有关。例如，Lactobacillus作为常见的益生菌，可能在维持肠道屏障功能和调节免疫反应方面具有重要作用，而Akkermansia则可能在黏膜免疫和肠道屏障保护中发挥关键作用。Alistipes则在不同品系中表现出不同的丰度特征，尤其是在近交系中更为丰富。这些发现有助于进一步理解不同品系小鼠肠道微生物的功能差异，为未来研究提供重要的参考信息。

研究还指出了一些局限性。首先，为了确保数据的可比性，研究仅选择了16S V3-V4测序数据，因此无法对微生物的物种和亚种进行详细分析。其次，由于样本数量的限制，某些聚类结果可能不够准确。最后，尽管研究揭示了不同品系小鼠肠道微生物的差异，但尚未明确这些差异对肠道微生物研究的具体影响，以及如何选择最合适的品系进行相关研究。这些问题可能需要在后续研究中进一步探讨。

综上所述，本研究通过元分析方法，系统地比较了不同健康品系小鼠的肠道微生物组成和多样性，揭示了品系差异对肠道微生物研究的影响。研究结果表明，近交系和远交系小鼠在肠道微生物组成和多样性方面存在显著差异，而在某些品系内部，如C57BL，还存在微生物亚群的分化。这些发现对于优化实验设计、减少实验误差以及选择合适的实验模型具有重要的指导意义。未来的研究可以进一步探索这些差异的具体机制，以及如何通过调控微生物组成来改善实验结果的可靠性。同时，随着测序技术的进步和数据的积累，对不同品系小鼠肠道微生物的深入研究将有助于更好地理解微生物与宿主之间的相互作用关系，为生物医学研究提供更坚实的理论基础和实验支持。