Microbiome | 牛瘤胃微生物如何調控肌內脂肪沉積？西北農林科技大學昝林森/成功團隊揭示背后機制

牛肉因其高蛋白、低脂肪和豐富的氨基酸含量，被視為優質肉類來源。隨著生活水平的提高，消費者對牛肉品質的要求也越來越高，而肌內脂肪含量是衡量牛肉品質的關鍵指標，直接影響著大理石花紋等級和口感。我國地方品種賈縣紅牛以肉質優良著稱，但其肌內脂肪沉積的分子機制尚不明確。微生物與宿主基因的相互作用已被證實能影響多種經濟性狀，然而在肌內脂肪沉積領域，相關研究仍相對缺乏，探索其背后的調控機制具有重要的科學意義和應用價值。

近日，西北農林科技大學動物科技學院肉牛遺傳改良與種質創新團隊昝林森教授和成功副研究員團隊在《Microbiome》期刊在線發表了題為《Rumen microbiota-host interactions regulate intramuscular fat deposition in cattle via the alpha-linolenic acid-fatty acid β-oxidation/L-carnitine-MPO axis》的研究論文。該研究通過多組學聯合分析與體外細胞驗證，系統揭示了瘤胃微生物與宿主基因互作調控肉牛肌內脂肪沉積的分子機制。2022級碩士研究生張文濤（已畢業）、王苗力（已畢業），2024級碩士研究生劉晨陽為本論文的共同第一作者，成功副研究員為通訊作者。

研究團隊首先對賈縣紅牛瘤胃液進行非靶向代謝組學分析，發現α-亞麻酸是一個促進脂肪沉積的關鍵代謝物。進一步通過宏基因組學分析，鑒定出四個菌屬——Cnuella、Gaetbulibacter、Moheibacter和Lacibacter，它們與α-亞麻酸水平呈顯著正相關，表明這些微生物在塑造有利于肌內脂肪沉積的代謝環境中發揮著重要作用，可能通過調控脂肪酸的生成與轉運來影響最終肉質。

通過對背最長肌組織的代謝組學分析，團隊發現高肌內脂肪組中N,N,N-三甲基賴氨酸、L-肉堿和甜菜堿的水平顯著降低。這些代謝物與脂肪酸β-氧化途徑密切相關。通路分析顯示，在高肌內脂肪組中，脂肪酸β-氧化通路被顯著抑制，從而減少了脂肪酸的分解，促進了脂肪的沉積，揭示了肌肉組織中脂肪積累的代謝調控網絡。

在蛋白組學層面，研究發現MPO蛋白與L-肉堿和甜菜堿等代謝物存在顯著的負相關性，并與ACSF2等脂肪酸代謝關鍵酶協同作用。進一步的體外細胞實驗證實，過表達MPO基因能顯著增強肌內脂肪細胞的脂滴積累和甘油三酯含量。而添加L-肉堿和甜菜堿則能顯著抑制MPO基因的表達，從而驗證了多組學分析結果。

最終，研究團隊通過相關性分析和隨機森林模型，構建了“微生物-α-亞麻酸-脂肪酸β-氧化/L-肉堿-MPO”調控軸。該模型闡明了瘤胃微生物如何通過調控α-亞麻酸的生成，進而影響肌肉組織中的脂肪酸氧化途徑和關鍵基因表達，最終實現對肌內脂肪沉積的精細調控，為未來通過調控瘤胃微生物來提升牛肉品質提供了全新的理論依據和潛在靶點。

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