不同剂量抗生素磺胺甲噁唑对罗非鱼肠道微生态-宿主代谢轴调节的差异性研究

It is well acknowledged that antibiotics could facilitate to control fishery pathogens, and simultaneously may change the distribution pattern of intestinal microbiota, by which the host phenotypes would be influenced. Yet little is known on relative researches. Referred to our previous studies, sulfamethoxazole (SMZ) was one of the most popular type of antibiotics, which would influence the physiological functions of cultured organisms. In this project, it was postulated that effects of the gut microbiota on its metabolite short chain fatty acid (SCFAs)are modulated by SMZ treatments in tilapia breeding. The project, take tilapia breeding as an example, firstly determined the content of intestinal SCFAs, then investigated the effect of SMZ treatment on weight gain, histology and triglyceride measurements, hormone related to metabolic by ELISA, Soxhletex traction, and tissue slice methods, in cell and histological level. Subsequently, molecular biology and next generation sequencing technology(NGS) are used to interrogate the assemblage of gut microbiota, transcriptome profile of hepatic tissue, and its related functional genes would be vital role in modulating the metabolism of adiposity. The purpose of the project is to provide constructive suggestions for controlling antibiotic usage in aquaculture. The result would help to expand the research on the effect of antibiotics on physiology of fish.

抗生素在控制鱼类病原菌的同时，可能会影响肠道其它菌群，并进一步影响菌群代谢物介导的宿主表型，即影响微生态-宿主代谢轴。然而相关研究十分缺乏。针对我国水产养殖中普遍使用抗生素磺胺甲噁唑（SMZ）可能会影响鱼类生理响应的问题，本项目围绕不同剂量SMZ暴露对罗非鱼肠道菌群结构及其代谢产物短链脂肪酸（SCFAs）的调节机制展开研究。通过气相色谱方法对SCFAs进行定量；在组织和细胞水平，研究SMZ对增重率、肝脏切片超微结构和甘油三酯含量，以及血清代谢相关激素水平的影响；从基因水平研究SMZ对罗非鱼肠道菌群结构和关键功能基因，以及肝脏转录组的影响。研究目的是探讨SMZ干预肠道菌群结构在剂量不同时的差异，以及这种差异能否影响肠道SCFAs的生成，并进一步能否传递给宿主的能量代谢表型。研究不仅为管理我国水产养殖中抗生素的合理使用提供科学建议，而且对拓展抗生素在鱼类生理生态学方面的研究也具有重要意义。

抗生素在控制鱼类病原菌的同时，可能会影响肠道其它菌群，并进一步影响菌群代谢物介导的宿主表型，即影响微生态-宿主代谢轴。然而相关研究十分缺乏。本项目以我国重要养殖鱼类罗非鱼为研究对象，研究不同剂量磺胺甲噁唑（SMZ）对罗非鱼肠道菌群结构及其代谢产物短链脂肪酸（SCFAs）的调节机制，揭示肠道微生态与宿主生理功能表型之间的相互作用。目的是探讨SMZ干预肠道菌群结构在剂量不同时的差异，以及这种差异能否影响肠道SCFAs的生成，并进一步能否传递给宿主的能量代谢表型。结果表明，以不同剂量 SMZ 的饲料（NS，正常饲料；LS，20 mg/kg•d；MS，200 mg/kg•d；和 HS，1000 mg/kg•d) 喂食罗非鱼4周，然后正常饲料饲喂4周。SMZ 在罗非鱼肌肉、肠道内容物和水产养殖环境中的蓄积与暴露剂量呈正相关。多介质逸度模型确证了SMZ在罗非鱼养殖体系中的环境归趋与分配行为，并建议罗非鱼生产SMZ使用休药期从30天延长至36天。.SMZ 暴露不仅改变了养殖环境水体微生物群落结构，还改变了肠道菌群的生物多样性，诱导鱼体肠道微生物群失调，主要抑制梭杆菌的生长，尤其是在 HS 组中。以鱼体增重来衡量的生长性能为 MS>LS>NS，而HS组罗非鱼生长最慢，原因是罗非鱼肝脏中的脂肪颗粒数量、甘油三酯水平以及肠道中短链脂肪酸（SCFAs）的含量得到显著增加。然而在血清中能量代谢相关激素与基因水平上并没有观察到显著变化。过量的SMZ会抑制肝脏脂肪酸代谢和PPAR信号通路进而可能导致肝脏脂肪的异常积累最终抑制罗非鱼的生长。可见，SMZ的使用不超过推荐剂量（200 mg/kg•d）有利于在养殖过程中促进鱼类生长过程，但超过推荐剂量可能会适得其反。结合其它生态健康逆效应，如抗性基因等。本研究建议应科学使用SMZ并在水产养殖过程中进行严格控制。.研究不仅为管理我国水产养殖中抗生素的合理使用提供科学建议，而且对拓展抗生素在鱼类生理生态学方面的研究也具有重要意义。