食糞行為（coprophagy）是指動(dòng)物取食糞便的行為，包括取食自己的糞便和其它動(dòng)物的糞便（種內(nèi)、種間），可對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行重吸收，還可為動(dòng)物提供必需氨基酸、維生素B、維生素K等，許多小型哺乳動(dòng)物以此滿足自身對(duì)營養(yǎng)的需求。此外，食糞行為還可幫助食草動(dòng)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(xué)院動(dòng)物研究所王德華研究組揭示小型哺乳動(dòng)物布氏田鼠（Lasiopodomys brandtii）的食糞行為對(duì)腸道菌群和記憶認(rèn)知的影響，發(fā)現(xiàn)食糞行為可通過改變腸道菌群而調(diào)控能量代謝和認(rèn)知行為。

棲息在內(nèi)蒙古典型草原區(qū)的布氏田鼠屬于嚴(yán)格的植食性小型嚙齒動(dòng)物，具有發(fā)達(dá)的盲腸、結(jié)腸，以及結(jié)腸分離機(jī)制和規(guī)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并產(chǎn)生何種生理效應(yīng)，該研究給布氏田鼠佩戴塑料脖套（防止動(dòng)物的口接觸肛門）、在鼠籠底部增加鐵絲網(wǎng)，以限制布氏田鼠的食糞行為。測(cè)定布氏田鼠腸道微生物群落結(jié)構(gòu)、能量代謝和認(rèn)知能力的變化發(fā)現(xiàn)，禁止食糞行為降低了田鼠腸道菌群的α多樣性，改變了細(xì)菌的豐富度，擬桿菌門（Bacteroidetes）增加而厚壁菌門（Firmicutes）降低。當(dāng)恢復(fù)動(dòng)物的食糞行為后，其腸道菌群的結(jié)構(gòu)和組成也隨之恢復(fù)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，限制食糞行為會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物的很多生理特征的變化，如食物攝入量增加，但體重降低，盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸含量降低（尤其是乙酸、丙酸和丁酸）、胃饑餓素增加，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(jīng)遞質(zhì)含量下降。研究還發(fā)現(xiàn)，限制食糞行為會(huì)影響動(dòng)物的認(rèn)知行為，通過對(duì)田鼠的記憶和認(rèn)知水平進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)定（如Y-迷宮、異物識(shí)別、個(gè)體識(shí)別）發(fā)現(xiàn)，限制食糞行為后田鼠的認(rèn)知能力會(huì)受到損傷。

為確定限制食糞行為引起布氏田鼠記憶和認(rèn)知水平的下降是否與腸道菌群有關(guān)，該研究給限制食糞行為的動(dòng)物補(bǔ)加乙酸鹽（一種腸道菌群的主要代謝產(chǎn)物），發(fā)現(xiàn)可明顯改善布氏田鼠由于限制食糞行為而引起的認(rèn)知障礙，下丘腦和海馬體中神經(jīng)遞質(zhì)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(dòng)物的認(rèn)知水平聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物通過食糞行為可補(bǔ)充腸道菌群，保持田鼠核心菌群的穩(wěn)定，增加代謝產(chǎn)物和維持動(dòng)物的能量平衡，有利于動(dòng)物維持正常的記憶和認(rèn)知水平。

相關(guān)成果以Coprophagy prevention alters microbiome， metabolism，neurochemistry and cognitive behavior in a small mammal 為題發(fā)表在The ISME Journal上，動(dòng)物所農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)研究組博士研究生薄亭貝、副研究員張學(xué)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(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金資助。