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雞腸道微生物研究進(jìn)展

2013-08-22 06:48:42王麗鳳張家超孫志宏付維來(lái)張和平
關(guān)鍵詞:桿菌屬盲腸梭菌

王麗鳳 張家超 馬 晨 孫志宏 付維來(lái) 張和平*

(1.乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,呼和浩特010018;2.飼用微生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌),北京100192)

微生物及其復(fù)雜的微生物群落在其生存環(huán)境的大部分生化轉(zhuǎn)化中承擔(dān)著巨大責(zé)任。事實(shí)上,這些微生物定植于宿主每一個(gè)暴露于外界的身體表面,包括皮膚、口腔、呼吸道、泌尿生殖道和胃腸道。在這些身體部位中胃腸道是最密集的微生物定植器官[1]。這些存活于胃腸道的復(fù)雜微生物群落被認(rèn)為是腸道微生物。胃腸道微生物在營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理和免疫過(guò)程中起重要作用,能從不可消化多糖類飼料,如抗性淀粉和纖維物質(zhì)中攝取能量來(lái)發(fā)揮重要的作用。這些代謝活性也導(dǎo)致了重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生,諸如短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)、維生素和氨基酸[2]。此外,腸道微生物通過(guò)定植抵抗和抗菌化合物產(chǎn)生機(jī)制參與病原菌防御抵抗。腸道菌群還參與胃腸感覺(jué)和蠕動(dòng)功能的發(fā)育、成熟和持續(xù),腸道屏障和免疫系統(tǒng)[3]。

最近研究揭示,脊椎動(dòng)物胃腸道寄居著復(fù)雜的微生物,這些微生物對(duì)脊椎動(dòng)物健康和疾病的貢獻(xiàn)引起了人們對(duì)腸道微生物菌群如何構(gòu)建以及它們?nèi)绾斡绊懰拗鹘】捣矫娴膹?qiáng)烈興趣[4]。雖然脊椎動(dòng)物胃腸道寄居著大量微生物,但目前關(guān)于微生物菌群組成和功能方面的信息主要來(lái)源于哺乳動(dòng)物。從解剖學(xué)角度發(fā)現(xiàn),不同種類的哺乳動(dòng)物腸道微生物菌群組成與宿主飼糧、親緣關(guān)系間存在密切相關(guān)性[5]。然而哺乳動(dòng)物種類數(shù)量少于脊椎動(dòng)物的10%,并且這種相似的親緣關(guān)系是否存在于更加多樣和遠(yuǎn)古的脊椎動(dòng)物譜系,諸如雞,還不清楚。

由于許多因素影響雞腸道菌群組成,諸如年齡、飼糧、抗生素飼喂以及病原微生物感染。本文旨在綜述不同日齡雞腸道微生物菌群組成和多樣性、腸道菌群作用、飼糧與腸道菌群的關(guān)系,并總結(jié)飼喂抗生素對(duì)雞腸道微生物的影響,討論益生菌對(duì)雞腸道菌群以及使用抗生素所造成的微生態(tài)失衡的調(diào)節(jié)潛能。

1 雞腸道微生物發(fā)育

關(guān)于雞腸道微生物的研究可以追溯到1901年,并在20世紀(jì)40年代得到延續(xù),但是試圖培養(yǎng)盡可能多的腸道微生物的綜合性研究在20世紀(jì)70年代才開(kāi)始進(jìn)行。雖然雞消化道其他部位可能也是病原體和宿主微生物相互作用的重要位點(diǎn),但是由于盲腸微生物的多樣性以及1g(凈重)糞便含有1011個(gè)微生物,所以盲腸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

早期基于培養(yǎng)技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)宿主因素,如年齡影響盲腸微生物菌群組成。剛孵出的小雞腸道幾乎是無(wú)菌的,在孵出第1天小雞胃腸道內(nèi)也沒(méi)有檢測(cè)出微生物,直到第3天在胃腸道所有位點(diǎn)都檢測(cè)出了糞鏈球菌和大腸桿菌類[6]。小腸微生物菌群大概是在2周內(nèi)建立起來(lái)的,40d內(nèi)其微生物主要是糞鏈球菌和大腸桿菌類,隨后乳酸桿菌成為優(yōu)勢(shì)菌。盲腸微生物菌群的構(gòu)建要滯后于小腸,大概在6~7周。大量的兼性及嚴(yán)格厭氧菌定植于盲腸,諸如糞鏈球菌、梭菌屬、腸桿菌、片球菌屬和偶爾出現(xiàn)的銅綠假單胞菌。1日齡雞盲腸中乳酸菌數(shù)量變化非常大,到第3天時(shí)大量微生物出現(xiàn)在整個(gè)消化道,其中一些微生物的出現(xiàn)是短暫的,直到40d后菌群組成變得穩(wěn)定,主要由糞鏈球菌、大腸桿菌、擬桿菌屬亞種和乳桿菌屬亞種構(gòu)成。

近年來(lái)隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和各項(xiàng)新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,許多研究發(fā)現(xiàn)隨著雞日齡的增加腸道菌群多樣性變得更加復(fù)雜。Zhu等[6]對(duì)不同日齡雞盲腸微生物進(jìn)行了研究,結(jié)果表明孵化后1周內(nèi)盲腸微生物菌群組成發(fā)生了很大變化,1日齡雞盲腸內(nèi)容物微生物種類是稀少的,但在數(shù)量上與大日齡雞存在較少的差異,主要是屎腸球菌,而化糖梭狀芽孢桿菌(Clostridium saccharolyticum)僅出現(xiàn)在大日齡雞盲腸中;大腸桿菌和瘤胃球菌在不同日齡雞盲腸都有發(fā)現(xiàn);在2、4和6周齡雞盲腸微生物中出現(xiàn)產(chǎn)丁酸菌。他們通過(guò)對(duì)6周齡雞盲腸微生物進(jìn)行16SrDNA測(cè)序,結(jié)果顯示球形梭菌族占27.1%、鼠孢菌族占21.2%、柔嫩梭菌族占20.2%、腸桿菌占20.8%、奇異菌屬族占3.6%、放線菌屬占1.3%、假單胞菌占1.0%、擬桿菌屬族占1.9%、芽孢桿菌屬-乳桿菌屬-鏈球菌屬亞種占1.5%、其他占1.7%。與盲腸微生物菌群組成相比,回腸中乳桿菌屬最多(70.0%),依次為梭菌科11.0%、鏈球菌屬6.5%和腸球菌屬6.5%,相反,盲腸微生物以梭菌科最多(65.0%),依次為梭桿菌屬14.0%、乳桿菌屬8.0%和擬桿菌屬5.0%。此外,3日齡和7日齡、14~28日齡以及49日齡雞盲腸微生物菌群組成相比較存在顯著差異,該結(jié)果表明隨著雞腸道成熟化腸道菌群從短暫而單一的構(gòu)成向復(fù)雜逐漸演化[6]。同時(shí)雞回腸在7~21日齡和22~28日齡有穩(wěn)定的微生物菌群組成,但在3日齡和49日齡存在非常唯一的微生物菌群組成結(jié)構(gòu)。雞3日齡時(shí)回腸和盲腸微生物菌群組成不存在顯著差異,事實(shí)上在前14日齡盲腸微生物菌群組成是回腸的子集。隨后回腸和盲腸具有明顯不同的微生物菌群組成,表明隨著雞成熟每個(gè)腸道區(qū)域發(fā)育各自唯一的微生物菌群。

有害和有益腸道菌運(yùn)輸路徑都要通過(guò)糞便,目前對(duì)腸道微生物的了解大部分來(lái)自對(duì)糞便的研究,因此了解糞便菌群組成也是非常重要的。雞糞便中主要有埃希氏菌屬、志賀菌屬、布勞特氏菌屬、糞球菌屬、梭菌科、毛螺旋菌科、梭菌目和乳桿菌屬[7]。

總之,孵化后的早期階段是雞腸道菌群建立的關(guān)鍵時(shí)期。

2 腸道共生菌的作用

2.1 對(duì)宿主免疫的作用

腸道菌群和宿主免疫系統(tǒng)相互作用開(kāi)始于宿主出生,并誘導(dǎo)宿主免疫成熟。Sjogren[8]研究發(fā)現(xiàn),嬰兒早期糞便樣本中雙歧桿菌種屬的數(shù)量與黏膜分泌型免疫球蛋白A(SIgA)分泌濃度呈顯著相關(guān),提示雙歧桿菌的多樣性能促進(jìn)黏膜SIgA系統(tǒng)成熟。Cukrowska等[9]給新生無(wú)菌小豬接種非致病性大腸埃希菌,結(jié)果顯示腸道非致病菌定植初期能刺激腸道黏膜和全身體液免疫,但隨即腸道特異性應(yīng)答受到抑制而出現(xiàn)耐受。腸道菌群也可通過(guò)酵解作用產(chǎn)生的SCFAs間接促進(jìn)腸黏膜的修復(fù)和生長(zhǎng)。SCFAs通過(guò)對(duì)腸黏膜提供能量,改善組織的局部供血,促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的修復(fù)和增加胰液中胰酶的分泌量來(lái)促進(jìn)腸道的生長(zhǎng)。Dogi等[10]研究發(fā)現(xiàn),一些菌株能顯著增加免疫球蛋白A+B(IgA+B)細(xì)胞的數(shù)量,其中革蘭氏陽(yáng)性菌能夠顯著增加白細(xì)胞介素-10(IL-10)分泌細(xì)胞的數(shù)量,革蘭氏陰性菌則能夠顯著增加白細(xì)胞介素-12(IL-12)分泌細(xì)胞的數(shù)量。Hansen等[11]在檢測(cè)IL-10分泌量不足的小鼠腸道時(shí)發(fā)現(xiàn),其腸道菌群的多樣性顯著降低;在檢測(cè)患有結(jié)腸炎導(dǎo)致腸黏膜免疫受到損傷的小鼠腸道時(shí)發(fā)現(xiàn),其腸道放線菌、變形菌、大腸桿菌等的數(shù)量增加,而產(chǎn)氣芽孢梭菌等的數(shù)量顯著減少。由此可見(jiàn),腸道菌群通過(guò)激活腸黏膜免疫細(xì)胞因子與免疫應(yīng)答這一機(jī)制對(duì)腸黏膜免疫發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

2.2 對(duì)宿主代謝的作用

研究顯示,定植于雞整個(gè)消化道的微生物直接參與了宿主的各種代謝過(guò)程,發(fā)揮著其重要而獨(dú)特的作用,其活性發(fā)酵產(chǎn)物主要是乳酸和短鏈脂肪酸,為宿主提供能量底物[12]。飼料中的碳水化合物被消化后,腸道微生物將其發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸,如n-丁酸、乙酸和丙酸,并通過(guò)腸道分泌細(xì)胞被G偶聯(lián)蛋白受體41(GPR41)和G偶聯(lián)蛋白受體43(GPR43)感受。除了成為結(jié)腸細(xì)胞和腸道中脫硫腸狀菌屬亞種的營(yíng)養(yǎng)源外,在細(xì)胞培養(yǎng)模式和小鼠試驗(yàn)中n-丁酸能通過(guò)刺激脂肪細(xì)胞中瘦素的產(chǎn)生和誘導(dǎo)由腸道L細(xì)胞分泌胰島高血糖樣肽1(GLP-1)調(diào)節(jié)能量代謝[12]。主要產(chǎn)丁酸菌為梭菌綱、氏菌屬和真細(xì)菌[13]。乙酸和丙酸經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)器官,作為氧化、脂質(zhì)合成和能量代謝的底物,再經(jīng)過(guò)肝臟中的肝細(xì)胞利用,丙酸進(jìn)入糖異生途徑[12](表1)。

表1 腸道微生物代謝功能Table 1 Metabolic functions of gut microbiota

2.3 對(duì)宿主生產(chǎn)性能的作用

生產(chǎn)性能最常見(jiàn)的衡量指標(biāo)就是體重增加和飼料轉(zhuǎn)化率。肉雞生產(chǎn)性能與遺傳、飼糧、日齡和飼養(yǎng)環(huán)境緊密相關(guān)。與體重增加和飼料轉(zhuǎn)化率相關(guān)的遺傳變化也會(huì)導(dǎo)致腸道生理、腸道微生物菌群組成的變化[14]。已有報(bào)道,飼糧、日齡和環(huán)境因素均可影響腸道菌群[6,15]。因此雞生產(chǎn)性能和腸道菌群組成間存在明確的相關(guān)性。為了確定腸道菌群和雞生產(chǎn)性能間存在的關(guān)系,Torok[25]進(jìn)行的肉雞飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明與生產(chǎn)性能相關(guān)的微生物在門水平有厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和疣微菌門,綱水平有梭菌綱和桿菌目,目水平有梭菌目和乳桿菌目,科水平有腸桿菌科、毛螺旋菌科和未分類的瘤胃球菌科,屬水平有阿克曼氏菌屬、別樣桿菌屬、厭氧盒菌屬、擬桿菌屬、彎曲桿菌屬、罕見(jiàn)小球菌屬、志賀菌屬、乳桿菌屬、未定位的消化鏈球菌屬、毛螺菌科。腸道內(nèi)部分梭菌微生物能產(chǎn)生短鏈脂肪酸,如梭菌簇Ⅸ主要產(chǎn)丙酸,柔嫩梭菌族和球形梭菌族主要產(chǎn)丁酸,在定植抵抗中球形梭菌可能是重要的,起到抵抗病原微生物入侵的屏障作用[26]?;啬c中與降低生產(chǎn)性能相關(guān)的乳酸桿菌亞種分別是唾液乳桿菌、鳥(niǎo)乳桿菌和卷曲乳桿菌。某些乳酸桿菌,包括唾液乳桿菌具有膽汁解離活性,該菌可降低膽酸在脂肪乳化過(guò)程中的清除特性而導(dǎo)致雞生長(zhǎng)抑制[27]。盲腸中與生產(chǎn)性能提高相關(guān)的微生物主要有6大種系,其中2個(gè)種系可能與扭鏈瘤胃球菌有關(guān)。C.lactatifermentans是革蘭氏陽(yáng)性乳酸發(fā)酵轉(zhuǎn)性厭氧菌,屬于梭菌簇ⅩⅣb,其可利用多種有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成乙酸、丙酸、微量丁酸和異戊酸。扭鏈瘤胃球菌屬于球形梭菌簇ⅩⅣa[Clostridium coccoides (ⅩⅣa)group],可以降低胃腸道黏蛋白。這種溶解黏液的潛能廣泛存在于腸道微生物中[28]。腸道營(yíng)養(yǎng)素的滯留導(dǎo)致腸道共生菌和有害菌利用黏蛋白為底物,因此削弱了由腸道黏膜層提供的保護(hù)[29]。與肉雞生產(chǎn)性能提高相關(guān)的另2個(gè)種系是Gallibacterium anatis(G.anatis)和大腸桿菌,令人驚訝的是G.anatis和大腸桿菌都是潛在的致病菌。G.anatis能引起嚴(yán)重的全身感染,盡管發(fā)病機(jī)制還不清楚。Gallibacterium亞種被發(fā)現(xiàn)存在于雞上呼吸道和下生殖道[30]。在家畜和人體內(nèi)大腸桿菌也被認(rèn)為是致病菌,在老鼠體內(nèi)可引起大腸炎,但并不是所有的大腸桿菌菌株都會(huì)引起大腸炎,如大腸桿菌Nissle(E.coli Nissle)。事實(shí)上E.coli Nissle作為益生菌被廣泛的應(yīng)用于人及家畜[31]。因此同一菌種的不同菌株代謝活性變化很大,益生潛能也存在巨大的差異,通常表現(xiàn)出宿主專一性。

3 影響宿主腸道菌群組成的因素

3.1 飼糧

腸道菌群組成最大決定因素是飼糧,腸道微生物菌群組成受到飼料原料,飼糧脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物營(yíng)養(yǎng)水平,飼糧物理結(jié)構(gòu)(顆粒大小和加工技術(shù)),外源飼用酶類以及飼用抗生素(抗生素和抗球蟲(chóng)藥)使用的影響[32]。利用微生物學(xué)培養(yǎng)技術(shù)和非培養(yǎng)分子技術(shù)以及微生物代謝產(chǎn)物(如短鏈脂肪酸)的間接測(cè)定,多項(xiàng)研究進(jìn)行了飼糧變化對(duì)腸道微生物菌群組成影響的調(diào)查[33]。De Filippo[34]對(duì)歐洲城市兒童(具有高動(dòng)物蛋白質(zhì)、糖、淀粉、脂肪和低纖維的典型西方飲食習(xí)慣)和非洲農(nóng)村兒童(飲食以低脂肪、動(dòng)物蛋白質(zhì)和富含淀粉、纖維、植物多糖和蔬菜為主)糞便微生物菌群組成進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明2組兒童糞便共有的放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門4個(gè)門中,非洲農(nóng)村兒童糞便中放線菌門和擬桿菌門含量要顯著高于歐洲城市兒童(分別為10.1%和6.7%;57.7%和22.4%),而歐洲城市兒童糞便中厚壁菌門和變形菌門含量要高于非洲農(nóng)村兒童(分別為63.7%和27.3%;6.7%和0.8%),因此飲食在微生物菌群構(gòu)筑過(guò)程中起到重要的作用。在這種模式下,宿主微生物通過(guò)影響代謝過(guò)程保持能量平衡。在體型肥胖和較瘦的人群中,厚壁菌門和擬桿菌門的比率是不同的,該比率隨著飲食低卡路里食物的人體重下降而降低[35]。在無(wú)菌小鼠試驗(yàn)中也得出了同樣的結(jié)論,與高脂肪和高糖飲食相關(guān)的菌種可促進(jìn)肥胖[36]。因此可以合理地推測(cè)在歐洲城市兒童糞便中厚壁菌門/硬壁菌門(Firmicutes/Bacteroidetes)比率升高(可能由于高熱量飲食)可能會(huì)促使他們?cè)趯?lái)更容易變胖。

一直以來(lái),人們將能夠被腸道微生物發(fā)酵的碳水化合物量確定為存在于食物中膳食纖維的量。然而食物中某些“可利用碳水化合物”也能夠以可檢測(cè)量逃過(guò)小腸消化吸收而被腸道微生物發(fā)酵[37]。其他研究也表明許多淀粉類飼料/食物的可利用碳水化合物在小腸中是不能完全被吸收的,此外碳水化合物吸收障礙和飼料/食物中纖維含量之間存在正相關(guān)關(guān)系,這一現(xiàn)象表明飼料/食物中纖維含量一定程度上決定了作為腸道微生物發(fā)酵底物可利用碳水化合物的量[37]。菊粉型果聚糖,如菊粉和果糖的添加可以促進(jìn)特定微生物的生長(zhǎng),尤其是雙歧桿菌和乳酸桿菌[37]。這些碳水化合物幾乎能夠完全逃過(guò)小腸的消化吸收,但在糞便中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)到,表明菊粉和果糖在回腸中完全被發(fā)酵了。Roberfroid[38]提出每天攝入15g果糖或菊粉15d可顯著提高雙歧桿菌數(shù)量。這些結(jié)果表明每天攝入20g菊粉或果糖足以誘導(dǎo)結(jié)腸微生物顯著增殖。抗性淀粉是可發(fā)酵碳水化合物另一主要來(lái)源。5%~20%飼糧淀粉未被宿主小腸消化,膳食纖維、未吸收的糖、棉子糖以及聚葡萄糖、改性纖維素是結(jié)腸發(fā)酵底物的重要來(lái)源。抵抗結(jié)腸微生物發(fā)酵的不溶性纖維(即木質(zhì)素、纖維素和部分半纖維素)在糞便膨脹中起到重要的作用,并攜帶包括淀粉和糖的可發(fā)酵碳水化合物底物??扇苄岳w維(如果膠、樹(shù)膠、膠液和一些半纖維素)可更徹底地被結(jié)腸微生物發(fā)酵,而對(duì)提高糞便容量效果甚微。因此高纖維和可發(fā)酵底物飼糧具有調(diào)節(jié)腸道微生物和影響宿主健康的潛能[39]。

Bedford等[40]將外源飼用酶類對(duì)腸道微生物的作用劃分為2個(gè)階段:回腸階段和盲腸階段。在回腸中,酶通過(guò)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率、減少腸道微生物可利用的底物數(shù)量,從而減少細(xì)菌的數(shù)量;在盲腸中,酶降解底物產(chǎn)生可溶但難以吸收的糖類供有益菌利用。對(duì)家禽而言,腸道有益菌發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸可能不僅有益于控制沙門氏菌和彎曲桿菌的數(shù)量,同時(shí)還可提供能量[40]。

綜合以上研究可知,飼糧可顯著影響胃腸道菌群的組成和代謝活性,飼料成分可促進(jìn)腸道有益菌的生長(zhǎng)以及直接誘導(dǎo)有益動(dòng)物健康和營(yíng)養(yǎng)腸道微生物菌群組成,可以用來(lái)調(diào)控腸道微生物菌群組成。

3.2 抗生素

數(shù)10年來(lái),抗生素廣泛應(yīng)用于畜禽飼糧,以促進(jìn)動(dòng)物健康和提高生產(chǎn)效率。但是抗生素的大量使用以及動(dòng)物和人類病原菌對(duì)多種抗生素抵抗迅速而廣泛的出現(xiàn),導(dǎo)致目前人們對(duì)抗生素使用的謹(jǐn)慎與質(zhì)疑。環(huán)境和腸道微生物的研究揭示出大量使用抗生素導(dǎo)致巨大的抗生素抗性基因多樣性[41]。此外,飼料中添加抗生素可能會(huì)導(dǎo)致家畜共生菌的持久改變??股乜剐曰虻膬?chǔ)備庫(kù)已經(jīng)表明即使無(wú)抗生素情況下,微生物結(jié)構(gòu)也是穩(wěn)定的[42]。Looft[43]進(jìn)行了不同抗生素(金霉素、磺胺二甲嘧啶和盤尼西林)對(duì)豬腸道微生物菌群影響的比較試驗(yàn),廣泛評(píng)估了飼料抗生素對(duì)豬整個(gè)腸道微生物菌群的影響。結(jié)果表明,14d后與未飼喂抗生素的豬相比較,飼喂抗生素的豬腸道變形菌門提高了1%~11%;而且,通過(guò)宏基因組分析表明飼糧中添加抗生素能夠提高與能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化有關(guān)的微生物功能基因。當(dāng)肉雞飼喂添加桿菌肽飼糧34d時(shí)可顯著降低盲腸大腸桿菌數(shù)量,而當(dāng)飼喂添加維吉霉素飼糧時(shí)可顯著降低盲腸彎曲桿菌數(shù)量[44]。Torok[45]報(bào)道了抗生素(阿維霉素、桿菌鋅肽)對(duì)不同日齡雞回腸盲腸微生物菌群組成的影響。結(jié)果表明,毛螺菌科、約氏乳桿菌、未分類的瘤胃球菌科、梭菌目、草酸桿菌科在飼喂抗生素飼糧雞腸道中數(shù)量較少,而卷曲乳桿菌、羅伊乳桿菌、罕見(jiàn)小球菌屬亞種(Subdoligranulum spp.)、腸桿菌科在飼喂無(wú)抗生素飼糧雞腸道中數(shù)量較少,此外,飼喂含有抗生素飼糧的小雞在出生3~7d時(shí)回腸微生物菌群組成變異減少。Knarreborg[46]運(yùn)用培養(yǎng)及聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)方法也曾做過(guò)抗生素(阿維霉素和沙利霉素)對(duì)不同日齡雞回腸微生物菌群組成的影響,研究中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量顯著下降,存在于35日齡雞腸道的唾液乳桿菌在飼喂添加抗生素飼糧的雞腸道中沒(méi)有檢測(cè)到。La-Ongkhum[47]也運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)進(jìn)行了飼喂抗生素(阿維菌素)和無(wú)抗生素飼糧對(duì)不同日齡雞空腸微生物菌群組成影響的比較研究。結(jié)果表明,魏斯氏菌屬、糞鏈球菌和嗜酸片球菌僅出現(xiàn)在對(duì)照組,表明阿維菌素影響了以上菌群的生長(zhǎng)而導(dǎo)致微生物多樣性下降。

這些結(jié)果表明不同的抗生素對(duì)腸道微生物存在著不同的影響和致病菌耐藥性的產(chǎn)生,所以自1986年瑞典率先提出禁用抗生素以來(lái),抗生素正逐步從家禽和豬的飼糧中消失。而且Bedford等[40]指出,抗生素對(duì)無(wú)菌動(dòng)物的生長(zhǎng)性能沒(méi)有任何益處,所以飼糧中抗生素的促生長(zhǎng)作用與動(dòng)物腸道微生物區(qū)系緊密相關(guān)。

3.3 益生菌

腸道菌群的調(diào)節(jié)是益生菌潛在的有益健康的效應(yīng)之一。新孵出的小雞不僅腸道是無(wú)菌的,免疫也是相對(duì)不完全的。二者共同導(dǎo)致致病菌易于在小雞胃腸道定植。為了降低腸道傳染病發(fā)病率,益生菌常被用于家禽生產(chǎn)[48]。多項(xiàng)研究已經(jīng)證明,乳酸桿菌和芽孢桿菌能夠降低腸道致病菌而提高有益菌的水平(表2)。益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群的機(jī)制包括降低腸腔pH、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、分泌抗菌化合物(細(xì)菌素)、阻止細(xì)菌黏著和上皮細(xì)胞脫落以及誘導(dǎo)抗菌化合物產(chǎn)生[49]。通過(guò)這些機(jī)制,益生菌不僅可以潛在調(diào)節(jié)腸道菌群的組成,也可以防止致病菌過(guò)度生長(zhǎng)。為了了解微生物接種對(duì)剛孵出小雞腸道微生物發(fā)育的影響,Yin[50]采用不同細(xì)菌接種劑(接種劑1:擬桿菌屬、毛螺菌科和未分類的瘤胃球菌科;接種劑2:普氏菌屬、氨基酸球菌屬和多爾氏菌屬)對(duì)孵出后4h的小雞進(jìn)行口腔灌喂。15d后分析回腸、盲腸內(nèi)容物,結(jié)果顯示接種劑1定植率較高,定植位點(diǎn)主要在盲腸,接種劑2定植效果不大。此外,不同接種劑的微生物菌群組成的不同會(huì)對(duì)剛孵出小雞腸道微生物的發(fā)育產(chǎn)生不同的影響,動(dòng)物腸道微生物建立受到接種微生物菌群組成和腸道生理環(huán)境的影響。肉雞采食添加有糞腸球菌的飼糧會(huì)影響回腸和盲腸的微生物菌群組成,顯著減少大腸桿菌數(shù)量[51]。Salarmoini等[52]在飼糧中添加2×108CFU/g嗜酸乳桿菌也得出了相同的結(jié)論,即雞回腸和盲腸中乳酸菌數(shù)量顯著上升而大腸桿菌數(shù)量顯著下降。隨著飼糧中枯草芽孢桿菌添加量(0.15%、0.30%、0.45%)增加,利用培養(yǎng)的方法得出肉雞盲腸梭菌屬和大腸桿菌數(shù)量顯著下降。飼糧中添加乳桿菌株能夠顯著降低4日齡肉雞盲腸產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量,而大腸桿菌和乳酸菌數(shù)量并沒(méi)有受到顯著的影響。此外,在乳桿菌株組,4日齡肉雞腸道乳桿菌屬-腸球菌屬族略有增加,但在19日齡該2種菌屬不再增加[54]。1日齡雞采食添加植物乳桿菌代謝產(chǎn)物的以玉米和大豆為主的標(biāo)準(zhǔn)飼糧42d后,糞便中乳酸菌和腸桿菌科數(shù)量顯著上升[55]。在體外試驗(yàn)中,用敏捷乳桿菌和唾液乳桿菌水楊苷亞種刺激雞盲腸,24h孵化后乳酸桿菌、雙歧桿菌和普拉氏梭桿菌數(shù)量顯著上升,而大腸桿菌和丁酸梭菌數(shù)量沒(méi)有變化,沙門氏菌顯著降低[56]。斷奶仔豬飼糧添加植物乳桿菌1個(gè)月后,運(yùn)用DGGE方法發(fā)現(xiàn)結(jié)腸乙二醇梭菌樣譜系豐度下降,嗜酸乳桿菌樣譜系豐度升高[57]。小豬采食含有糞鏈球菌飼糧后,運(yùn)用體外培養(yǎng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)其回腸、盲腸和糞便中的乳酸桿菌數(shù)量顯著上升而回腸中大腸桿菌類數(shù)量顯著減少[58]。此外,益生菌可以恢復(fù)由于使用抗生素所造成的腸道生態(tài)失衡,穩(wěn)定原有微生態(tài),抑制耐藥性腸桿菌過(guò)度增殖并刺激擬桿菌屬增長(zhǎng)[59],減少抗生素的副作用[60]。

表2 益生菌對(duì)雞腸道微生物的影響Table 2 Effects of probiotics on gut microbiota in chickens

4 小 結(jié)

最近幾年,關(guān)于腸道菌群研究的文章出版量急劇增加。這些研究提供了大量證據(jù)來(lái)證實(shí)腸道菌群和宿主健康之間的緊密關(guān)系。但是關(guān)于健康宿主腸道微生物菌群組成和多樣性以及導(dǎo)致疾病或與疾病相關(guān)的微生物如何變化的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,從傳統(tǒng)的純培養(yǎng)技術(shù)以及目前常用的非培養(yǎng)微生物研究技術(shù)DGGE和熒光定量PCR技術(shù)(RT-PCR),到第2代測(cè)序儀 Recho 454——焦磷酸測(cè)序平臺(tái)的出現(xiàn),尤其是宏基因組理論的提出,需要更多的研究來(lái)探討胃腸道微生物種類多樣性、胃腸道微生物基因多樣性以及胃腸道微生物基因mRNA和蛋白質(zhì)水平。

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