食糞行為（coprophagy）是指動物取食糞便的行為，包括取食自己的糞便和其它動物的糞便（種內、種間），可對營養物質進行重吸收，還可為動物提供必需胺基酸、維生素B、維生素K等，許多小型哺乳動物以此滿足自身對營養的需求。此外，食糞行為還可幫助食草動物獲取必要的腸道菌群，保持腸道菌群的多樣性和功能。 近日，中國科學院動物研究所王德華研究組揭示小型哺乳動物布氏田鼠（Lasiopodomys brandtii）的食糞行為對腸道菌群和記憶認知的影響，發現食糞行為可通過改變腸道菌群而調控能量代謝和認知行為。 棲息在內蒙古典型草原區的布氏田鼠屬於嚴格的植食性小型齧齒動物，具有發達的盲腸、結腸，以及結腸分離機制和規律性的食糞行為。為探究食糞行為如何影響宿主的腸道菌群並產生何種生理效應，該研究給布氏田鼠佩戴塑料脖套（防止動物的口接觸肛門）、在鼠籠底部增加鐵絲網，以限制布氏田鼠的食糞行為。測定布氏田鼠腸道微生物群落結構、能量代謝和認知能力的變化發現，禁止食糞行為降低了田鼠腸道菌群的α多樣性，改變了細菌的豐富度，擬桿菌門（Bacteroidetes）增加而厚壁菌門（Firmicutes）降低。當恢復動物的食糞行為後，其腸道菌群的結構和組成也隨之恢復。 進一步研究發現，限制食糞行為會導致動物的很多生理特徵的變化，如食物攝入量增加，但體重降低，盲腸內容物短鏈脂肪酸含量降低（尤其是乙酸、丙酸和丁酸）、胃飢餓素增加，甲狀腺激素T3水平、下丘腦和海馬體中酪氨酸羥化酶含量以及多巴胺和5-羥色胺等神經遞質含量下降。研究還發現，限制食糞行為會影響動物的認知行為，通過對田鼠的記憶和認知水平進行一系列實驗測定（如Y-迷宮、異物識別、個體識別）發現，限制食糞行為後田鼠的認知能力會受到損傷。 為確定限制食糞行為引起布氏田鼠記憶和認知水平的下降是否與腸道菌群有關，該研究給限制食糞行為的動物補加乙酸鹽（一種腸道菌群的主要代謝產物），發現可明顯改善布氏田鼠由於限制食糞行為而引起的認知障礙，下丘腦和海馬體中神經遞質的含量也隨之增加。 該研究以布氏田鼠的食糞行為為核心，首次將食糞行為與腸道菌群和動物的認知水平聯繫起來，發現動物通過食糞行為可補充腸道菌群，保持田鼠核心菌群的穩定，增加代謝產物和維持動物的能量平衡，有利於動物維持正常的記憶和認知水平。 相關成果以Coprophagy prevention alters microbiome, metabolism, neurochemistry and cognitive behavior in a small mammal 為題發表在The ISME Journal 上，動物所農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室動物生理生態學研究組博士研究生薄亭貝、副研究員張學英為第一作者，研究員王德華為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金資助。
圖1.限制食糞行為可影響布氏田鼠的腸道菌群（0周、4周、8周是動物正常食糞時期，2周、6周是限制動物食糞時期）
圖2.行為學實驗結果：Y-迷宮、新異物識別、社會識別（補充乙酸鹽可改善限制食糞行為造成的認知障礙）
圖3.限制食糞行為影響布氏田鼠的腸道菌群和認知水平，補充乙酸鹽可以彌補限制食糞行為對田鼠造成的負面影響
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https://doi.org/10.1038/s41396-020-0711-6
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