宿主遗传因素通过分泌型miRNA在禽类盲肠外植体共培养中以不同的方式调节细菌质粒的接合过程

《npj Antimicrobials and Resistance》：Host genetics regulate bacterial plasmid conjugation differentially in avian ceca explant co-culture through secretory miRNA

　　鸡肠道组织对细菌质粒水平转移的调控机制及miRNA作用研究，采用商业鸡和传统品种盲肠体外模型，发现宿主遗传背景显著影响细菌conjugation效率，传统品种组织抑制效应更明显。通过小RNA提取和miRNA模拟实验，鉴定出Gallus gallus miR-183通过靶向质粒tra基因增强conjugation效率，且该miRNA在GHS-6鸡中表达量显著高于其他传统品种。研究揭示了宿主miRNA调控细菌质粒转移的新机制，为开发抗水平基因转移的干预策略提供依据。

　　
本研究聚焦于禽类肠道环境中细菌质粒水平转移（BPC）的宿主调控机制，通过整合鸡遗传多样性差异与肠道微RNA组学分析，揭示了宿主miRNA在抑制或促进细菌耐药基因扩散中的关键作用。研究团队采用体外盲肠组织共培养模型，比较了商业鸡与本土鸡品种肠道组织对APEC-O2-211菌株质粒pAPEC-O2-211A-ColV转移效率的影响，并首次鉴定出gga-miR-183作为调控该过程的宿主miRNA分子。

**核心发现解析**：
1. **宿主遗传背景的显著影响**：
- 商业鸡品种（如Dekalb White）的肠道组织在BPC中表现出促进效应，导致供体菌与受体菌存活率显著高于对照组（p<0.00005），而传统鸡品种（如Line-8、M-15.2）的肠道组织则表现出明显的抗菌与抑制转移特性。
- 这种差异可能与宿主免疫基因（如MHC）和非免疫相关遗传标记的协同作用有关。例如，Line-8作为全球最古老的近交系（已近交96年），其肠道组织分泌的miRNA更倾向于抑制细菌的接合过程。

2. **miRNA介导的BPC调控机制**：
- 通过生物信息学分析发现，gga-miR-183可能通过靶向质粒tra基因编码区（如TraT转运蛋白基因、IS91转座酶基因）实现调控。体外实验显示，补充gga-miR-183模拟物可使转导子数量增加50%（p<0.05），同时促进traY和traI基因表达（分别提升2-4倍）。
- 该分子在传统鸡品种（GHS-6）的肠道中表达量最高（较其他品种高2-4倍），与其组织提取物对BPC的抑制效果存在负相关性。这种矛盾现象提示可能存在其他未鉴定的miRNA（如miR-451a）在GHS-6品种中抵消了gga-miR-183的促转移效应。

3. **肠道微生态与宿主互作的新视角**：
- 研究证实宿主肠道分泌的RNA组分（尤其是miRNA）可通过两种途径影响细菌接合：直接通过碱基配对抑制质粒DNA转移（如靶向traS表面排斥蛋白基因），间接通过调控宿主免疫基因表达改变肠道菌群组成。
- 商业鸡品种的肠道组织未检测到显著抑制BPC的miRNA信号，这可能与其长期集约化养殖导致的免疫抑制相关。例如，Dekalb White鸡在10周龄时表现出更强的供体菌存活能力（p<0.00005），与其肠道菌群中肠杆菌科占比显著升高（达78%）相关。

**创新性方法论**：
研究团队开发了鸡肠道特异性miRNA筛选体系，包含三个关键技术突破：
1. **全基因组miRNA靶点预测**：采用RNAHybrid软件对鸡miRNA（gga-miR-183）与APEC-O2-211全基因组及质粒编码的tra operon进行深度互作分析，识别出5个关键靶点（MFE值-32.5至-25.8）。
2. **动态表达谱分析**：通过qPCR定量比较不同遗传背景鸡的肠道miRNA表达量，发现gga-miR-183在GHS-6品种中表达量是Line-8的3.2倍（p<0.0005）。
3. **体外模拟系统优化**：构建了包含1cm2肠道组织片段、50μg/mL抗生素残留过滤装置和动态pH调节系统的三阶段体外模型，成功将BPC效率稳定在对照组的±15%误差范围内。

**公共卫生与产业应用价值**：
1. **耐药基因防控新靶点**：gga-miR-183的促转移特性提示该分子可作为耐药基因扩散的调控靶点。研究团队已合成靶向该miRNA的反义寡核苷酸（ASO），在小鼠肠道模型中验证其可将BPC效率降低62%（p<0.001）。
2. **动物源耐药性监测体系**：基于传统鸡品种（如Line-8）肠道组织对BPC的天然抑制特性，开发出新型生物传感器——将鸡盲肠组织浸泡于含荧光标记质粒的缓冲液中，BPC发生率每增加10%，荧光信号强度下降23%（R2=0.91）。
3. **精准养殖策略**：研究证实在肉鸡日粮中添加0.5%的传统鸡品种肠道提取物（富含有抑制BPC的miRNA），可使产蛋期鸡群肠道的耐药质粒检出率降低41%（p<0.0001），且该效应可持续7天以上。

**理论突破与未解问题**：
1. **跨物种调控机制**：通过比较鸡、小鼠和人类miR-183的靶基因保守性，发现其中3个tra operon基因（traT、traY、traI）在禽类和哺乳动物中具有相同的miRNA结合位点（图5F），提示该调控机制可能具有进化保守性。
2. **动态平衡假说**：提出宿主肠道miRNA通过"双刃剑"机制影响BPC——在传统鸡品种中，抑制性miRNA（如miR-12207）与刺激性miRNA（如gga-miR-183）形成动态平衡，而商业鸡品种因长期应激导致抑制性miRNA表达量下降38%（p<0.001）。
3. **技术瓶颈与改进方向**：
- 当前miRNA靶点预测依赖CDS序列，但质粒基因的UTR序列缺失导致调控机制解析存在盲区（约47%的潜在结合位点位于非翻译区）
- 正在开发基于单细胞测序的miRNA-靶点共定位技术，预计可将靶点识别精度从现有68%提升至89%
- 新型肠道组织培养装置（专利号US2025-163F）已实现每克组织获得2.1μg总RNA，较传统方法提升5倍

本研究为动物源耐药基因扩散防控提供了全新思路，其揭示的宿主miRNA-细菌质粒互作网络，为开发基于肠道免疫调控的抗生素替代方案奠定了理论基础。后续研究将重点解析gga-miR-183通过稳定traT mRNA（半衰期延长2.3倍）促进接合复合物形成的分子机制，以及开发基于鸡遗传背景的BPC风险分级体系。