发布单位：重庆市畜牧科学院、生猪国家技术创新中心
发布时间：2026-10-27
近日，由重庆市畜牧科学院、生猪国家技术创新中心与中国科学院亚热带农业生态研究所、湖南农业大学、重庆大学三峡医院等多家单位共同完成的大动物肠－脑轴前沿研究成果，在微生物组与多组学领域国际权威期刊iMeta在线发表，论文题目为《Maternal microbiota shapes brain and neuroendocrine development in piglets》（母源微生物组塑造仔猪大脑与神经内分泌发育）。本研究利用无菌荣昌猪大动物模型，解析母源微生物对子代生命早期脑、神经内分泌及肠道协同发育的调控机制，为阐释“母源微生物 — 子代发育互作” 这一科学问题提供重要大动物证据，为生猪健康繁育和人类神经精神疾病相关转化研究提供了支撑。
生命早期母源微生物暴露对子代的长期生理健康具有深远影响。小鼠等啮齿类动物已经证实母源微生物参与胎儿神经发育，但啮齿类大脑解剖结构、白质占比、发育时序与人类差异较大，很多研究结论难以直接向临床转化。猪脑在脑回结构、白质占比、下丘脑等关键脑区基因表达模式上与人高度相似，是开展神经发育、肠－脑互作研究的理想大动物模型，但受限于无菌大动物模型构建难度极高，过去相关系统性研究十分匮乏。
本研究依托生猪国家技术创新中心成熟的无菌猪创制平台，构建无菌仔猪（GF）、母源微生物移植仔猪（MMT）对照体系，整合单细胞核RNA测序、空间转录组、肠道转录组、多维度代谢组技术，构建覆盖5个核心脑区、下丘脑－垂体－肾上腺（HPA）神经内分泌轴、肠道组织的猪多器官细胞图谱，系统解析母源微生物对仔猪脑－肠-神经内分泌轴的多层次重塑效应。
研究发现，母源微生物移植能够显著重塑仔猪出生后早期神经元成熟进程，改变谷氨酸能、GABA能神经元的区域分布，重构神经元－胶质细胞互作通讯网络，同时提升血浆谷氨酸、谷氨酰胺代谢物水平；在神经内分泌层面，母源微生物可调控HPA轴应激应答转录程序，显著降低循环皮质醇水平，同时诱导外周免疫细胞因子的协同变化；肠道组织表现出明显的肠段特异性转录、代谢重塑，色氨酸-吲哚类微生物代谢通路发生显著改变，为微生物信号跨器官调控神经发育提供物质基础。
团队进一步开展跨物种遗传关联分析，整合猪脑细胞分子特征与人类大规模 GWAS 数据集，证实猪体内受母源微生物调控的脑细胞类群，富集与人类认知、神经精神及睡眠相关疾病关联的遗传信号。表明利用无菌猪模型研究母源微生物－神经发育，对理解人类神经精神相关疾病具有重要的转化参考价值。
本研究依托生猪国家技术创新中心无菌猪实验动物平台开展。无菌猪是开展微生物 - 宿主互作研究极具价值的大动物模型。重庆市畜牧科学院、生猪国家技术创新中心持续攻关无菌剖腹产、隔离饲养、微生物质控等全套关键技术，搭建了体系较为完备的无菌猪繁育与实验评价基地，可为营养代谢、婴幼儿膳食评价、疫苗药效评价、脑 - 肠轴基础研究等多个方向提供实验支撑。相关工作有助于缓解国内同类模型资源紧缺的局面，为我国生命科学、畜牧兽医与转化医学研究提供稀缺的大动物实验资源。
论文通讯作者刘作华研究员表示：“本项工作利用无菌猪大动物模型，把母源微生物、大脑发育、神经内分泌、肠道代谢串联起来。后续团队将继续发挥荣昌猪种质与无菌模型双重优势，聚焦生命早期菌群干预、仔猪抗应激、肠道健康等方向开展研究，既服务生猪产业提质增效，也面向人类生命健康开展交叉创新研究。”
该研究得到国家自然科学基金等项目资助，相关测序原始数据已存储于国家基因库CNGBdb，分析代码公开共享，供全球科研人员使用。
论文信息：
Wang L, Yan C, Li L, et al. Maternal microbiota shapes brain and neuroendocrine development in piglets. iMeta,2026, e70182.
DOI:10.1002/imt2.70182
