Galt基因编辑小鼠的肠道菌群分析

目的：本研究旨在分析半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶(Galactose-1-Phosphateuridylyltransferase, Galt)基因编辑后对小鼠肠道菌群的影响。方法：基于前期构建的Galt基因编辑小鼠模型，通过16S rRNA基因测序技术，对比野生型(Wild type, WT)和Galt基因编辑小鼠肠道内容物中的菌群组成。结果：结果显示，Galt基因编辑小鼠肠道菌群多样性下降，菌群丰富度减少；物种组成也发生显著性变化。Galt基因编辑组中厚壁菌门占比由69.836%降低45.096%，拟杆菌门占比由15.824%增加到37.672%，变形菌门的相对丰度由1.82%增加到13.175%，脱硫弧菌门的相对丰度由5.42%降低到0.36%。在属水平上，未分类的木楠科属和嗜冷杆菌属相对丰度在Galt基因编辑组中上调，萄球菌属和脱硫弧菌属在WT组中上调。进一步对两组小鼠KEGG功能差异分析，结果显示小鼠碳水化合物运输和代谢，能量产生和转化，氨基酸运输和代谢以及与复制，重组和修复相关的基因方面等功能上存在差异。结论：Galt基因编辑对小鼠肠道菌群的丰富度、组成和功能有影响。

人体中有数万亿个微生物细胞，它们的协同作用被认为对人类的生命至关重要。这些微生物细胞群在肠道隔间中达到最高密度，在那里它们共同形成一个复杂的微生物群落，称为肠道微生物群 [1]。肠道微生物是指居住在人类肠道中的微生物群落，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等 [2]。这些微生物对人体健康具有重要影响，它们帮助消化食物、合成维生素 [3]、保护肠道免受病原体侵害 [4]，参与调节免疫系统 [5]。

半乳糖可以作为肠道微生物的营养来源之一， 尤其是对那些能够发酵半乳糖的菌群 [6]。

在Quinn EM 和THOMSON P 的研究中指出肠道微生物中的双歧杆菌等有益菌可以利用半乳糖进行发酵，产生短链脂肪酸，这些物质对维持肠道健康和调节免疫功能具有正面作用 [7] [8]。因此，适量摄入半乳糖有助于促进这些有益菌的生长，从而维护肠道微生态平衡。然而，过量摄入半乳糖，特别是在半乳糖酶活性不足的情况下，可能导致肠道不适，如腹泻、腹胀和腹痛等症状 [9]。除此之外，半乳糖血症患者必须遵循严格的饮食限制，避免摄入任何含半乳糖的食物。由于患者体内缺乏或完全没有半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶(GALT)或该酶活性不足，导致无法正常代谢半乳糖 [10]。

为了研究GALT 基因突变的致病机理，RIEHMAN K 等人以酵母为对象，发现Galt 基因的突变降低了GALT 酶活力 [11]。随着研究的深入，LESLIE N D 等构建了Galt 敲除小鼠模型，通过提高小鼠半乳糖摄取量发现小鼠生长发育迟缓等症状， 除此之外小鼠的大脑和卵巢也出现不同程度的损伤 [12]。

我们通过CRISPR/Cas9 技术成功构建出Galt 基因编辑小鼠模型，利用16S rRNA 测序技术分析小鼠在Galt 基因编辑使得其半乳糖代谢能力下降的情况下对肠道微生物的影响，为探究Galt 基因的致病机制提供新的研究思路和方向。