恒溫性對哺乳動物的生存至關重要。許多恒溫動物在出生後，體溫調節能力尚未發育完善，熱量散失是威脅其生存的重要因素。晚成型動物的幼體從出生到斷乳，產熱能力逐漸發育，到斷乳後才具有較完善的體溫調節能力。因此，恒溫動物在胎後發育中體溫調節能力的建立一直是學者們關注的問題。研究組的前期研究發現，分布在內蒙古草原的布氏田鼠（Lasiopodomys brandtii）在17日齡前，幼體在冷暴露的情況下不能維持恒定的體溫，9-17日齡幼體恒溫能力發育迅速，在17日齡後幼體在冷暴露下可以維持恒溫，身體的隔熱性能也提高（遲慶生等，2005）。腸道微生物對布氏田鼠的產熱和體溫具有較大的影響（Bo et al. 2020 ISME J），動物出生後是獲得腸道微生物的關鍵時期，但田鼠幼體腸道微生物群的建立對其產熱能力發育的影響尚不清楚。

　　在該研究中，研究人員利用抗生素來幹擾布氏田鼠幼體腸道微生物群的建立，並確定了它們對產熱能力發育的調節途徑。研究表明抗生素給藥組幼體的體溫低於對照組，且在較晚時間達到恒定（圖1）。

　　研究人員測定了14日齡和21日齡的三組布氏田鼠的腸道微生物，發現微生物的組成和結構差異顯著。抗生素處理顯著降低了微生物的alpha多樣性，同時幹擾了幼年動物腸道微生物群的正常建立過程（圖2）。

　　經過非靶向代謝組學和膽汁酸及短鏈脂肪酸的靶向代謝組學的測定，研究人員發現抗生素處理組的布氏田鼠與對照組相比丁酸和脫氧膽酸顯著降低（圖3）。因此，研究人員推測丁酸和脫氧膽酸作為腸道微生物群的代謝產物，可能參與了幼體的體溫調節。

　　隨後，通過開展代謝物處理實驗，該假設得到驗證。腸道微生物通過“短鏈脂肪酸（SCFAs）-脂肪酸受體（FFAR2）-解偶聯蛋白-1（UCP1）”或“脫氧膽酸（Deoxycholate）-TGR5-UCP1”途徑促進布氏田鼠幼體體溫調節的胎後發育（圖4）。

　　該項研究確定了腸道微生物群的建立與野生動物產熱發育之間的關係，為晚成型動物幼體的胎後體溫調節發育提供了新的理解，擴展了恒溫動物胎後體溫調節發展的理論。這些發現也證實了腸道微生物和宿主協調發展的觀點。

　　該究成果以Role of gut microbiota in the postnatal thermoregulation of Brandt’s voles為題，於2023年8月28日在線發表在Cell Reports上。必威精装版app西汉姆联 博士後（現北京林業大學副教授）薄亭貝、必威精装版app西汉姆联 博士生唐麗秋和博士後徐小明為論文的共同第一作者，研究生劉敏和呂金珍、溫州大學聞靖博士參與該項研究。山東大學教授 （原必威精装版app西汉姆联 研究員）王德華和薄亭貝為論文的通訊作者。該研究得到了中國科協青年托舉工程、中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、中國博士後基金等資助。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113021

　　Bo TB*, Tang LQ, Xu XM, Liu M, Wen J, Lv JZ and Wang DH* 2023. Role of gut microbiota in the postnatal thermoregulation of Brandt’s voles. Cell Reports, 42, 113021.

圖1. 抗生素給藥對布氏田鼠幼體恒溫性發育的影響

圖2. 抗生素給藥對布氏田鼠幼體腸道微生物建立的影響

圖3. 抗生素處理對布氏田鼠丁酸和膽汁酸的影響

圖4. 腸道微生物促進布氏田鼠胎後體溫調節發育的機製