羊肉因其风味独特和营养价值丰富，一直是人们饮食中不可或缺的一部分。因此，通过有效的策略优化羊肉的性状和质量十分必要。畜禽骨骼肌的发育受到严格调控，与肉质密切相关，因此了解羊肉生产过程中骨骼肌的生长对羊肉产业链的发展至关重要。蛋白质合成被认为是骨骼肌生长所需的基础机制，并通过许多相互作用的信号通路进行控制，其中蛋白激酶B（Akt）/哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR）通路在骨骼肌发育中具有决定作用。叉头盒O（FoxO）是与蛋白质降解相关的下游因子；其被激活后进入细胞核，最终导致肌肉萎缩。此外，研究证实，肌肉特异性环指蛋白1（MuRF1）和肌肉萎缩F-box（MAFbx）是反映蛋白质降解的标志基因，测定其表达水平可以反映骨骼肌发育的程度。

肠道微生物被描述为宿主的“代谢器官”。胃肠道微生物不固定，喂养方法和日粮组成等因素直接影响动物的肠道菌群。最近，研究者认为微生物及其代谢产物可能影响多种途径调节宿主肌肉的生长和功能。丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一种以其产生大量丁酸的能力而命名的细菌，具有在动物肠道定植的能力。据报道，补充丁酸梭菌可以促进牲畜生长，改善免疫反应，调节代谢水平。丁酸梭菌改变微生物群的机制之一可能归因于丁酸梭菌产生的消化酶可以将多糖转化为对微生物有益的低聚糖，从而为有益的肠道微生物提供必需的生长物质。此外，丁酸梭菌对肠道具有高度黏附性，可以与病原菌竞争定植位点，抑制病原菌的黏附，减少病原菌的增殖。丁酸和乙酸等短链脂肪酸（SCFAs）是丁酸梭菌的代谢产物，可以维持酸性环境，降低肠道pH值，最终防止有害细菌的增殖。然而，目前关于日粮丁酸梭菌对羊骨骼肌生长和肉质性状影响的研究有限。因此，有必要进行进一步的研究，以阐明补充丁酸梭菌对这些结果的潜在影响。在此，本研究调查了补充丁酸梭菌是否可以通过使用蛋白质组学和基因组技术塑造羔羊的肠道微生物群来调节骨骼肌发育和肉质性状，这将有助于我们更好地理解和制定更合理的策略，以优化益生菌在畜牧业中的使用。

内蒙古农业大学食品科学与工程学院、农业农村部生鲜牛羊肉加工技术集成科研基地的Dou Lu等通过蛋白质组学和基因组技术研究补充丁酸梭菌是否通过塑造羊肠道微生物群调节骨骼肌发育和肉质性状，旨在更好地理解和制定有效策略以优化益生菌在畜牧业中的使用。将18 只相近（体质量（27.43±1.94）kg）、（88±5）日龄）杜泊羊（♂）×小尾寒羊（♀）杂交母羊分为两个日粮处理组。对照组饲喂基础日粮（C组），益生菌组（P组）在C组基础上添加丁酸梭菌（2.5×10⁸CFU/g，每只5 g/d），饲喂90 d。

（A）横截面积；（B）肌纤维直径；（C）C组HE染色图；（D）P组HE染色图。

图1  丁酸梭菌对羊LT肌肉横截面积和肌纤维直径的影响

图2  丁酸梭菌对羊骨骼肌发育相关基因表达的影响

图3  （A）两组之间蛋白质丰度差异火山图（倍数变化>1.1或<0.91、P<0.05）和（B）差异表达蛋白质热图

图4  差异表达蛋白的GO注释图

结果表明，日粮添加丁酸梭菌提高羊生长性能、肌肉质量、肌纤维直径和肌纤维横截面积，降低了羊肉剪切力值（P<0.05），补充丁酸梭菌通过调节IGF-1/Akt/mTOR途径的基因表达加速蛋白质合成。

（A）两组羊瘤胃Shannon指数箱型图；（B）基于Bray-Curtis距离（瘤胃）的主坐标分析；（C）细菌门水平（瘤胃）的相对丰度；（D）细菌属水平（瘤胃）的相对丰度；（E）两组羊粪便Shannon指数箱形图；（F）基于Bray-Curtis距离的主坐标分析（粪便）；（G）细菌门水平的相对丰度（粪便）；（H）细菌属水平的相对丰度（粪便）。CR. C组瘤胃样品；PR. P组的瘤胃样本；CF. C组粪便样本；PF. P组粪便样本。

图5  丁酸梭菌对羊肠道微生物多样性的影响

（A）通过LEfSe分析确定两组羊瘤胃中的关键肠道细菌；（B）两组羊瘤胃中重要肠道细菌的分支图；（C）通过LEfSe分析确定两组羊粪便中的关键肠道细菌；（D）两组羊粪便中重要肠道细菌的分支图；LDA评分>2.0，物种表现出显著组间差异。

图6  两组羔羊瘤胃和粪便中不同物种的分析

（A）Unigenes被分配到45 个二级KEGG条目（瘤胃）；（B）通过基于KEGG的LEfSe分析确定两组羊瘤胃功能差异；（C）Unigenes被分配到45 个二级KEGG项目（粪便）；（D）通过基于KEGG的LEfSe分析确定两组羊粪便的功能差异。

图7  羔羊瘤胃和粪便中差异表达基因的功能注释分析

通过定量蛋白质组学鉴定了54 种通过不同机制调节骨骼肌发育的差异表达蛋白。这些蛋白质与泛素蛋白酶、细胞凋亡、肌肉结构、能量代谢、热休克和氧化应激有关。宏基因组测序结果显示，瘤胃中属水平的Petrimonas和种水平的Prevotella brevis，而粪便中属水平的Lachnoclostridium、Alloprevotella和Prevotell在P组中显著富集。此外，P组瘤胃和粪便中的丁酸和戊酸水平均升高。

图8  丁酸梭菌通过塑造肠道微生物群来改善骨骼肌发育的机制

研究结果表明丁酸梭菌可以改变胃肠道菌群，并通过调节肠道-肌肉轴影响羔羊的骨骼肌发育和肉质。

文章《Supplemental Clostridium butyricum modulates skeletal muscle development and meat quality by shaping the gut microbiota of lambs》发表于Meat Science 2023年204卷

内蒙古农业大学食品科学与工程学院、农业农村部生鲜牛羊肉加工技术集成科研基地的靳烨教授为本文通信作者

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2023.109235

翻译：李婉君

责编：刘莉

专家介绍

靳烨，教授，内蒙古农业大学食品科学与工程学院，生鲜牛羊肉加工技术集成科研基地实验室主任，“畜产品加工”内蒙古工程技术中心和中央和地方高校共建优势专业实验室主任；内蒙古草原英才“草原牛羊肉加工关键技术研究与示范”产业创新团队、内蒙古农业大学“肉品科学与技术”创新团队和内蒙古直属高校“牛羊肉品质研究与加工技术开发”创新团队首席科学家。教育经历：1996—1999年，中国农业大学食品科学工学，博士；1986—1989年，内蒙古农业大学动物营养，硕士。工作经历：2016年至今，内蒙古农业大学，教授；2001—2015年，食品科学与工程学院，内蒙古农业大学，院长；1989—2000年，内蒙古农业大学，讲师，副教授。获奖情况：2019年，内蒙古突出贡献专家；2018年，内蒙古优秀科技工作者；2017年，内蒙古自治区科技进步二等奖；2015年，农业部科技进步一等奖。科研成果：主持完成了国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家科技支撑项目和内蒙古重大科技专项等50余项科研工作。发表学术论文428 篇（SCI、EI收录132 篇），编写教材和专著12 部，申请国家发明专利26 项。

专辑约稿

“肉品质量安全与检测技术”｜专辑主编张岩研究员

“肉品品质变化及其机制机理研究”｜专辑主编臧明伍教授级高级工程师

“肉类微生物多样性与肉制品风味分析”｜专辑主编徐宝才教授

“肉品及其副产物加工及高值化利用”｜专辑主编王道营研究员

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