■楊小軍 武圣儒 蘇 勇 曾祥芳 劉作華 王佳堃 孔祥峰 姚軍虎*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；4.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；5.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；6.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125）

消化道是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、免疫防御的關(guān)鍵場所，也是畜禽微生物的主要定植場所。消化道健康標(biāo)準(zhǔn)的建立對于評估畜禽機體健康尤為重要。對于畜禽而言，強有力的消化吸收、完整的物理屏障、特異性的化學(xué)屏障、穩(wěn)定的微生物區(qū)系和適度的黏膜免疫可以有效地幫助宿主維持健康高效的生長、生產(chǎn)及繁殖。基于西北農(nóng)林科技大學(xué)動物營養(yǎng)與健康養(yǎng)殖科研創(chuàng)新團(tuán)隊主持的重點研發(fā)計劃相關(guān)研究以及近年來對畜禽消化道生理的研究，我們基于以上五個方向定義了畜禽消化道健康的五環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。文章就穩(wěn)定的微生物區(qū)系及其影響因素進(jìn)行綜述。

動物胃腸道內(nèi)棲息著數(shù)量龐大、種類繁多的微生物群落，在漫長的自然選擇和共同進(jìn)化中與宿主形成了緊密的共生關(guān)系。以往腸道微生物的研究主要依賴于傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)方法，無法獲取消化道菌群的全面信息。近年來，隨著高通量測序技術(shù)的飛速發(fā)展，我們能夠精細(xì)地表征腸道微生物基因組，并進(jìn)行深入的分類學(xué)鑒定和功能分析，增加了對復(fù)雜微生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知。胃腸道微生物作為機體微生物群的重要組成部分，在參與動物生理代謝、免疫防護(hù)和疾病發(fā)展過程中扮演著重要角色。然而，微生物的結(jié)構(gòu)組成與多樣性受到宿主遺傳和外界環(huán)境等因素的影響，其中，日糧組成、年齡以及宿主基因型可以顯著改變畜禽腸道微生物構(gòu)成。穩(wěn)定的胃腸道微生物區(qū)系對抑制病原菌在腸道內(nèi)定植、保證腸道健康、提高畜禽生產(chǎn)性能以及改善飼料利用效率等具有重要意義。

1 畜禽胃腸道微生物區(qū)系的構(gòu)成與區(qū)室化

胃腸道微生物區(qū)系的建立是一個復(fù)雜的過程。具體表現(xiàn)為：①微生物利用宿主腸道中特定營養(yǎng)環(huán)境或依靠種內(nèi)和種間的相互作用，形成具有一定穩(wěn)定性的微生物區(qū)系。②微生物的群體感應(yīng)可以對微生物的相互作用以及新加入的微生物進(jìn)行重新調(diào)整，以形成穩(wěn)定的微生物區(qū)系。動態(tài)的胃腸道微生物區(qū)系以功能的多樣性和較大的適應(yīng)性來應(yīng)對外界環(huán)境的改變。因此，胃腸道微生物區(qū)系的建立能夠加強微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)的能力，使微生物有效利用群體優(yōu)勢以應(yīng)對營養(yǎng)供給變化。

動物所采食的飼料主要在胃腸道消化吸收。胃腸道的物理性消化、化學(xué)性消化以及微生物發(fā)酵在飼料的消化吸收過程中發(fā)揮了關(guān)鍵且互補的作用。胃腸道不同部位均定植了大量的微生物，但由于胃腸道的生物學(xué)位置以及功能的差異，胃腸道不同區(qū)域間細(xì)菌豐富度和多樣性有所差異。

1.1 反芻動物胃腸道微生物構(gòu)成

反芻動物各個腸段中均定植了大量微生物，由于不同的pH、腸蠕動、氧化還原電位、營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)和宿主分泌物等導(dǎo)致胃腸道不同區(qū)域間細(xì)菌豐富度和多樣性有所差異。瘤胃、小腸和大腸中的細(xì)菌在空間上彼此分離，但瘤胃和大腸的細(xì)菌群落多樣性相似，而小腸樣本中卻與其有顯著差異。

瘤胃微生物區(qū)系是一個多樣化的生態(tài)系統(tǒng)，主要由細(xì)菌、原蟲和真菌組成。其中，細(xì)菌是反芻動物體內(nèi)數(shù)量最多、種類最豐富、代謝活性最強的微生物，在瘤胃中發(fā)酵植物性蛋白、多糖以及纖維素等，進(jìn)而產(chǎn)生宿主維持和生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。同時，在瘤胃中進(jìn)行大量復(fù)雜代謝活動的多種代謝物也被微生物用于自身增殖。研究發(fā)現(xiàn)，牛瘤胃中主要存在的厚壁菌門和擬桿菌門，各約占細(xì)菌總量的40%，且在飼料纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)和脂類物質(zhì)的降解及其細(xì)菌代謝產(chǎn)物的生成中發(fā)揮重要作用。在屬水平，普雷沃氏菌屬、擬桿菌屬、疣微菌屬為優(yōu)勢菌屬。此外，不同的日糧水平和飼喂方式也會導(dǎo)致宿主微生物組成的不同。

小腸是水和營養(yǎng)物質(zhì)吸收的重要場所，其菌群分布與瘤胃大有不同。擬桿菌門在小腸中豐度較低，而變形菌門豐度較高。十二指腸中厚壁菌門為主要優(yōu)勢菌門，擬桿菌門種群的豐度僅為0.4%～1.1%。在屬水平上，瘤胃中的優(yōu)勢菌屬，如普雷沃氏菌屬在小腸中幾乎不存在，該屬細(xì)菌在瘤胃中的高豐度可能與其高遺傳可變性有關(guān)，使得其成員能夠在瘤胃內(nèi)占據(jù)各種生態(tài)位。然而，目前關(guān)于普雷沃氏屬在小腸含量中較少的機制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。厚壁菌門中優(yōu)勢的菌群為梭菌科和毛螺旋桿菌屬，與十二指腸相比，空腸中的優(yōu)勢菌群中除梭菌科以外，芽孢桿菌也占較大比例。而回腸中，變形菌門（57.0%）豐度最高，其次是放線菌門（23.8%）和厚壁菌門（18.5%）。

與前腸道一樣，微生物在胃腸道遠(yuǎn)端的代謝、生理和免疫過程中也至關(guān)重要。隨著食糜向后腸道的移動，細(xì)菌的多樣性發(fā)生變化。細(xì)菌以1012～1014個/mL的水平存在于后腸。反芻動物后腸道不同位置（盲腸、結(jié)腸、直腸）的微生物比較相似，主要為厚壁菌門（60%）和擬桿菌門（30%）。其中厚壁菌門中的優(yōu)勢菌為梭菌科（30%）、瘤胃球菌科（23%）和毛螺旋菌科（19%），擬桿菌門中的優(yōu)勢菌為擬桿菌科和普雷沃氏菌科。綜上，反芻動物胃腸道微生物構(gòu)成具有顯著的“區(qū)室化”特征。

1.2 單胃動物腸道微生物構(gòu)成

家禽消化道微生物多是通過外源定植而產(chǎn)生，其中以擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門為主要的優(yōu)勢菌群。由于特殊的消化道解剖結(jié)構(gòu)，雞腸道微生物的數(shù)量和多樣性遠(yuǎn)低于牛、羊、豬等哺乳動物。家禽每個胃腸段因空間結(jié)構(gòu)、內(nèi)容物pH及生理功能等不同，導(dǎo)致不同腸段中的微生物組成和數(shù)量存在較大差異[21]。雞嗉囊中定植著乳酸桿菌、腸球菌、鏈球菌、梭狀芽孢桿菌等，其中乳酸桿菌屬作為優(yōu)勢菌群，其豐度約占總菌量的28.62%，且主要參與了淀粉的降解和乳酸的產(chǎn)生過程。肌胃與腺胃緊密連接，菌群以乳酸桿菌、梭狀芽孢桿菌和大腸桿菌等為主，但因肌胃的酸性環(huán)境，微生物豐度較低，發(fā)酵能力相對較弱。在小腸段中，十二指腸的細(xì)菌豐度最低。這可能是由于食糜通過時間短且消化物被肝臟分泌的膽汁稀釋所導(dǎo)致。該腸段的微生物群落主要由梭狀芽孢桿菌、鏈球菌、腸桿菌和乳酸菌組成。家禽空腸微生物區(qū)系研究相對較少，而回腸菌群研究較多。通過16S rRNA基因測序技術(shù)檢測回腸微生物，發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌為主要菌群（70%），其次是梭狀芽孢桿菌（11%）、鏈球菌（6.5%）和腸球菌（6.5%）。

與回腸相比，盲腸擁有更豐富多樣和穩(wěn)定的微生物群落，且以厭氧菌為主。Oakley 等（2014）和Kogut等（2016）研究表明，商品肉雞從孵化開始到6 周齡，盲腸微生物的豐富度和多樣性顯著增加，到3 周齡時，群落的分類組成由變形菌門、擬桿菌門和厚壁菌門迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楹癖诰T。然而，Kumar等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，除盲腸第42 d 存在大量的擬桿菌門外，雞的所有日齡（第0～42 d）的盲腸和回腸中均以厚壁菌門最為豐富。在屬水平上，主要以瘤胃球菌屬、乳桿菌屬和梭菌屬等厭氧菌為主。由此可見，家禽腸道微生物同樣具有“區(qū)室化”分布的特點。

豬消化道中的微生物同樣具有區(qū)域性，主要以厚壁菌門和擬桿菌門為主，且后腸道微生物數(shù)量顯著高于前腸道。在菌群結(jié)構(gòu)上，小腸中的優(yōu)勢菌主要為厚壁菌門的梭菌屬、乳桿菌屬和鏈球菌屬；其中乳桿菌屬和梭菌屬為十二指腸—空腸段的優(yōu)勢菌；梭菌屬和變形菌門的埃希氏菌屬為回腸段的優(yōu)勢菌。后腸道中的優(yōu)勢菌主要為雙歧桿菌屬、瘤胃球菌屬、鏈球菌屬和乳桿菌屬，其中瘤胃球菌屬、普雷沃氏菌屬和擬桿菌屬為盲腸—結(jié)腸段的優(yōu)勢菌?？梢姡改c—空腸微生物相似度較高，而盲腸—結(jié)腸微生物相似度較高。此外，豬腸道內(nèi)還存在丁酸梭菌屬、克里斯滕森氏菌屬、顫桿菌屬和棒桿菌屬等，這些微生物可影響肥育豬的生長。

2 非健康腸道微生物區(qū)系

畜禽穩(wěn)定的胃腸道微生物區(qū)系能夠通過爭奪致病菌的生存空間來抑制其生長。當(dāng)腸道益生菌數(shù)量減少而病原菌數(shù)量增加時，其正常的生理平衡被打破，導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)。

腸道微生物根據(jù)其與宿主的關(guān)系可分為共生菌、條件致病菌和致病菌三類。共生菌能夠與動物保持良好的互利共生關(guān)系（如乳桿菌、雙歧桿菌等），是腸道的優(yōu)勢菌群，具有營養(yǎng)及免疫調(diào)節(jié)作用。條件致病菌是保持動物腸道微生態(tài)平衡的必需組成部分（如腸球菌、腸桿菌等），正常情況下這些細(xì)菌不會致病，但在特定條件下具有侵襲性，對動物產(chǎn)生不利影響。致病菌長期定植機會少（如沙門氏菌、致病性大腸桿菌和變形桿菌、彎曲桿菌等），生理條件下數(shù)量極少，不會致病，但在機體抵抗力減弱時可以迅速增殖并引發(fā)腸道黏膜損傷等一系列有害影響。

2.1 致病菌及條件性致病菌感染對腸道菌群的影響

細(xì)菌感染會引起宿主發(fā)生免疫反應(yīng)，這對清除腸道內(nèi)病原菌（如沙門氏菌）是有益的，但對共生菌的生存卻是不利的。沙門氏菌是一種常見的人畜共患食源性病原菌，可在腸道內(nèi)定植并誘發(fā)早期腸道炎癥反應(yīng)。研究顯示，感染沙門氏菌的肉雞腸道微生物豐度隨日齡的增加會發(fā)生明顯變化，且與42日齡感染雞相比，14日齡感染雞腸道菌群變化程度最大，尤其是兼性厭氧菌和潛在病原體的增加使腸道菌群生態(tài)系統(tǒng)紊亂，導(dǎo)致腸道炎癥發(fā)生。然而，沙門氏菌定植對肉雞的生長一般沒有明顯的抑制作用，但諸如環(huán)境污染和食品安全等潛在問題仍然存在。彎曲桿菌感染的禽類盲腸微生物種類和數(shù)量也會發(fā)生改變，且該病原菌的入侵會持續(xù)在腸道內(nèi)定植，進(jìn)而產(chǎn)生促炎反應(yīng)。最近一項關(guān)于致病性大腸桿菌攻毒試驗的結(jié)果表明，致病性大腸桿菌誘發(fā)犢牛腹瀉可降低腸道微生物的多樣性，抑制抗菌物質(zhì)的產(chǎn)生，破壞免疫系統(tǒng)。由此可知，細(xì)菌感染機體后導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，進(jìn)而影響動物健康。

2.2 病毒感染對腸道菌群的影響

病毒感染宿主后可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，不利于動物生長。據(jù)報道，雞感染H9N2 亞型流感病毒后會提高回腸黏膜促炎細(xì)胞因子[如干擾素-α（IFN-α）、白細(xì)胞介素17A（IL-17A）、干擾素-γ（IFN-γ）和白細(xì)胞介素-22（IL-22）]的表達(dá)水平，并促進(jìn)腸桿菌科的增殖和易位，尤其是大腸桿菌。這可能是由于腸上皮黏液層和緊密連接的完整性破壞而引起。小鼠感染流感病毒后，腸道微生物組成發(fā)生明顯改變，其中腸桿菌和腸球菌數(shù)量明顯增加，而乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量明顯減少。隨著感染時間的延長，其與正常小鼠腸道菌群組成差異愈加顯著。Mishra等（2018）分析發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與免疫之間存在著平衡關(guān)系，流感病毒感染導(dǎo)致局部炎癥反應(yīng)，從而引起腸道菌群紊亂，降低機體對流感病毒的清除作用。就人類而言，兒童的腸道菌群穩(wěn)定性較差，生物代謝速度快，更易受到病毒的感染，進(jìn)而增加病原菌在腸道中的定植。老年人感染流感病毒后，由于腸屏障功能減弱以及自身免疫功能下降，腸道菌群容易出現(xiàn)質(zhì)和量的變化，腐敗菌占比顯著提高，雙歧桿菌減少，這也是導(dǎo)致老年人對各種疾病易感性增加、身體功能衰退的重要原因之一。

病毒感染豬同樣會改變腸道菌群的組成和功能。如感染流行性腹瀉病毒的豬腸道中梭菌和大腸埃希氏桿菌等致病菌豐度顯著增加，而大多數(shù)共生菌嗜冷桿菌屬、普雷沃氏菌屬和糞桿菌屬的豐度則減少?？梢?，腸道菌群、病原微生物和宿主三者相互作用，形成一個動態(tài)的平衡關(guān)系，在感染的進(jìn)程中不斷地共進(jìn)化。

2.3 抗生素對腸道菌群的影響

腸道菌群失調(diào)除由病原微生物和宿主共生引起外，還由一些環(huán)境因素（如抗生素、日糧營養(yǎng)水平等）所導(dǎo)致。抗生素不僅可以促使病原菌入侵和繁殖，還會降低宿主原生菌群的豐度和多樣性，對宿主產(chǎn)生長期的有害影響。研究顯示，鼠傷寒沙門氏菌在健康小鼠腸道中很難定植，但仍可以增殖，使用抗生素處理后，腸道菌群被破壞，繼而引發(fā)嚴(yán)重的腸道炎癥。

不同抗生素的使用劑量持續(xù)時間和抗菌譜不同，對腸道菌群的作用也不盡相同。氟喹諾酮類抗生素是用于治療家禽各種細(xì)菌感染的重要抗生素。有文獻(xiàn)報道，高劑量恩諾沙星對雞腸道沙門氏菌有良好的殺滅效果，但同時也會導(dǎo)致腸道菌群的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生改變，如乳球菌和芽孢桿菌數(shù)量顯著增加，腸球菌數(shù)量減少，且在停藥期間明顯富集，這可能是由于機體對抗生素產(chǎn)生耐藥性的結(jié)果。也有研究認(rèn)為，早期接觸抗生素可引起仔豬腸道菌群失調(diào)，并顯著降低免疫相關(guān)基因的表達(dá)。產(chǎn)蛋雛雞飼喂抗生素對腸道菌群的豐度和分布產(chǎn)生負(fù)面影響，且抗生素干預(yù)后的菌群和免疫力很難完全恢復(fù)，結(jié)果進(jìn)一步證實了抗生素引起的腸道菌群失調(diào)對畜禽免疫能力產(chǎn)生長期影響。肉雞服用抗生素6 d，腸道菌群的組成和多樣性受到顯著影響，但服用16 d后，這種差異明顯消失，表明抗生素的使用時間尤為關(guān)鍵。此外，短期（7 d）使用廣譜抗生素（如克林霉素），可長期影響人體腸道菌群的豐度，且對微生物多樣性產(chǎn)生不可逆的損傷。而對腸道菌群本身就不穩(wěn)定的個體而言，抗生素對其影響更為復(fù)雜。因此，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，尋找有效的抗生素替代品對維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)、保障動物健康至關(guān)重要。

綜上，細(xì)菌、病毒感染以及抗生素濫用都會導(dǎo)致機體腸道微生物區(qū)系紊亂，具體表現(xiàn)為益生菌數(shù)量減少而有害菌數(shù)量增加，不利于動物生長，可定義為非健康的腸道微生物區(qū)系。因此，健康腸道微生物區(qū)系的必要條件是無腸道致病菌、條件性致病菌以及病毒的感染，且沒有受到抗生素等不利因素的影響。

3 健康腸道微生物區(qū)系的形成

廣義上定義，沒有致病菌及病毒感染，同時沒有受到抗生素等藥物明顯影響的微生物區(qū)系可定義為健康腸道微生物區(qū)系。健康的微生物區(qū)系具有良好的營養(yǎng)和免疫調(diào)節(jié)作用。

3.1 反芻動物健康腸道微生物區(qū)系及定植規(guī)律

人們普遍認(rèn)為，新生反芻動物腸道處于無菌狀態(tài)，出生后通過母體和環(huán)境獲得的微生物很快定植于腸道。然而，近期的一項研究表明，羔羊在出生前，腸道就已經(jīng)存在低多樣性和低生物量的微生物組，且以變形菌門、放線菌門和厚壁菌門為主。可見，新生牛羊腸道是否有微生物定植目前存在爭議，有待進(jìn)一步深入研究。

反芻動物瘤胃中主要以厚壁菌門和擬桿菌門為主，其比例升高與動物體重增加有關(guān)。犢牛斷奶后，隨著高纖維高能量日糧的增加，瘤胃中普雷沃氏菌和擬桿菌的數(shù)量也會提高，前者可降解瘤胃中的非纖維性碳水化合物，同時也是主要的蛋白降解菌。厚壁菌門中存在分解纖維的菌屬（如瘤胃球菌屬、丁酸弧菌屬等）。腸道中同樣以厚壁菌門和擬桿菌門為主，但與瘤胃相比，擬桿菌門豐度下降，而變形菌門豐度提高。其中普雷沃氏菌、擬球梭菌和直腸真桿菌作為核心菌長久存在，而奇異菌屬、柔嫩梭菌屬以及一些益生菌屬（如乳酸菌屬、雙歧桿菌屬）的數(shù)量會隨著宿主年齡的增長呈下降趨勢。由于腸道各個部位承擔(dān)的生理功能不同，因此在科水平上存在的主要微生物也不同。奶牛前腸道中毛螺旋菌科、消化鏈球菌科和腸桿菌科為核心菌，后腸道消化鏈球菌科豐度明顯提高。瘤胃球菌是消化鏈球菌科中的菌屬，在后腸道的豐度為24%，其作為混合發(fā)酵菌，可利用后腸道的纖維素和纖維二糖發(fā)酵為乙酸和甲酸。與前腸段相比，乳酸菌科的豐度升高，其作為腸道有益菌，可以抑制大腸桿菌和沙門氏菌的活性，進(jìn)而減少犢牛腹瀉的發(fā)生；提高機體的免疫水平，包括特異性免疫和非特異性免疫等。

3.2 單胃動物健康腸道微生物區(qū)系及定植規(guī)律

正常情況下，新生仔豬腸道是無菌的，隨著與母豬產(chǎn)道、外界環(huán)境、糞便等的相互作用，多種微生物能夠在腸道內(nèi)按照一定順序定植。然而，Liu 等（2019）在新生仔豬的胎糞中觀察到豐富的微生物多樣性，發(fā)現(xiàn)仔豬在母體子宮時，腸道就已存在微生物，并在出生一周后建立起穩(wěn)定的微生物群落。也有研究表明，健康新生兒胎糞中的微生物不僅僅是在產(chǎn)后出現(xiàn)的。早產(chǎn)兒臍帶血中存在許多可培養(yǎng)的微生物，羊水中也檢測到大量不可培養(yǎng)和未分類的微生物。綜上，新生仔豬或胎兒腸道微生物可能是在分娩前通過母源傳播的，但這又與母體子宮基本無菌的結(jié)論存在沖突，因此，仍需要更多的研究來加以探討。

仔豬出生2 d后，乳酸桿菌屬、擬桿菌屬等豐度逐漸增加，成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群。14 d 后，小腸后端與結(jié)腸中的乳酸菌含量最為豐富。與斷奶仔豬相比，乳酸桿菌數(shù)量在哺乳仔豬腸道中會更高，而大腸桿菌數(shù)量則相反。這歸因于斷奶仔豬胃內(nèi)升高的pH導(dǎo)致乳酸桿菌減少，大腸桿菌快速增殖，從而抑制乳酸桿菌的生長。與母豬分離后，斷奶仔豬的飼糧由液體的母乳換為固體飼料，其腸道生理和微生態(tài)環(huán)境發(fā)生巨大改變。隨著腸道發(fā)育的不斷完善，各腸段微生物組成等日漸成熟，“區(qū)室化”特征逐漸分明，所以成年豬腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。腸道中的核心微生物在營養(yǎng)物質(zhì)吸收代謝、提高機體免疫力等方面發(fā)揮著不可或缺的作用。例如，粗纖維作為豬飼料中的主要成分，機體自身無法很好地分解利用，但后腸道中存在大量的纖維素降解菌（如瘤胃球菌），可以將粗纖維發(fā)酵成短鏈脂肪酸。乳桿菌在代謝過程中可以產(chǎn)生細(xì)菌素、有機酸、過氧化氫和短鏈脂肪酸，抑制病原菌增殖，同時也可幫助腸道中初級膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸，促進(jìn)脂質(zhì)的吸收等。豬腸道微生物組成受諸多因素的影響（如宿主遺傳、環(huán)境、飲食、免疫力和抗生素等）。因此，通過調(diào)控腸道菌群結(jié)構(gòu)來提高豬的生長效率和健康水平，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

雞胚胎形成與哺乳動物的胎兒有所不同，雖然受精卵在母體內(nèi)形成，但其胚胎發(fā)育在蛋殼內(nèi)進(jìn)行，與母體之間沒有直接的聯(lián)系。通過宏基因組測序技術(shù)對雞胚中的腸道微生物區(qū)系進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雞胚中存在豐富的微生物群落，其中變形菌門和鹽單胞菌的豐度最為明顯。進(jìn)一步對3個不同發(fā)育階段（雞胚、雛雞、母雞）的腸道微生物進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，65 個優(yōu)勢菌屬在3個時期始終存在，暗示這些菌屬在雞的整個生命過程中扮演重要角色。

雞腸道微生物的組成隨年齡的變化發(fā)生短暫改變。高日齡比低日齡雞盲腸微生物組成更復(fù)雜。1～3日齡雛雞盲腸微生物種類較少，但菌群豐度及數(shù)量與成年雞相比并無顯著差異。孵化后7 d 內(nèi)，盲腸微生物的變化較大，小腸微生物大概在14 d 內(nèi)建立，14 d前回腸與盲腸的微生物結(jié)構(gòu)相似，之后微生物結(jié)構(gòu)及多樣性存在明顯差異。40 d 左右盲腸微生物建立并趨于穩(wěn)定?？傊?，孵化后的早期階段是雞腸道微生物建立的關(guān)鍵時期。

3.3 健康腸道微生物區(qū)系與肉雞生產(chǎn)性能、腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及免疫指標(biāo)的Meta分析

健康的腸道微生物區(qū)系能夠與動物保持良好的互利共生關(guān)系。在畜禽養(yǎng)殖中，健康的腸道微生物區(qū)系還應(yīng)該具有益生的調(diào)控效應(yīng)。在此我們以肉雞微生物區(qū)系為例，通過Meta分析初步研究了健康腸道微生物區(qū)系對生產(chǎn)性能、腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及免疫指標(biāo)的潛在作用。

3.3.1 文獻(xiàn)檢索與數(shù)據(jù)篩選

利用Science Direct、Web of Science、NCBI和中國知網(wǎng)（CNKI）等數(shù)據(jù)庫篩選相關(guān)文獻(xiàn)。關(guān)鍵詞包括chicken、broiler、cecal microbiota、gut microbiota、intestine microbiota、cecum microbiota、villous height、crypt depth、feed conversion efficiency、feed conversion ratio、feed efficiency、residual feed intake 及immunity 的不同組合。文章采納標(biāo)準(zhǔn)：試驗動物為肉雞；試驗指標(biāo)為盲腸/小腸微生物、小腸形態(tài)[包括絨毛高度、隱窩深度和絨毛高度隱窩深度的比值（V/C）]、飼料轉(zhuǎn)化效率（FCR）和免疫因子A、G、M（IgA、IgG、IgM）。篩選結(jié)果見圖1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程

3.3.2 結(jié)果與分析

3.3.2.1 盲腸微生物與飼料利用效率（FCR）

通過不同數(shù)據(jù)庫檢索獲取的文章，大部分集中于糞桿菌屬和乳桿菌屬研究，且這兩種菌屬被認(rèn)為是對機體有益生作用的優(yōu)勢菌屬。因此，選用這兩種菌屬進(jìn)行分析。

飼料利用效率（FCR）與盲腸糞桿菌屬、乳桿菌屬的回歸關(guān)系見圖2。Meta 分析結(jié)果表明，F(xiàn)CR 與糞桿菌屬的回歸方程系數(shù)大于0.05（P＞0.05），未達(dá)到顯著水平；FCR 與乳桿菌屬呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），達(dá)到顯著水平。說明肉雞盲腸乳桿菌屬豐度的升高與FCR的降低有關(guān)，但與糞桿菌屬之間并無顯著關(guān)系。

圖2 飼料利用效率（FCR）與盲腸糞桿菌屬、乳桿菌屬的回歸關(guān)系

3.3.2.2 盲腸微生物與小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)

在盲腸/小腸微生物與腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)部分，檢索獲取的文章主要研究對象為大腸桿菌和乳桿菌屬，其中，大腸桿菌是腸道中普遍存在的一種微生物，乳桿菌作為益生菌已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。因此，選用這兩種菌進(jìn)行Meta分析。

十二指腸上皮形態(tài)與盲腸乳桿菌屬、大腸桿菌之間的回歸關(guān)系見圖3。Meta 分析結(jié)果表明，十二指腸絨毛高度與大腸桿菌、乳桿菌屬的相關(guān)性不顯著（P＞0.05）；隱窩深度與大腸桿菌呈先降低后升高的二次曲線變化（P＜0.01），而與乳桿菌屬呈先升高后降低的二次曲線變化（P＜0.01）；V/C 與大腸桿菌呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與乳桿菌屬豐度呈先降低后升高的二次曲線變化（P＜0.01）。

圖3 十二指腸上皮形態(tài)與盲腸乳桿菌屬、大腸桿菌之間的回歸關(guān)系

空腸上皮形態(tài)與盲腸大腸桿菌和乳桿菌屬之間的回歸關(guān)系見圖4，Meta分析結(jié)果表明，空腸絨毛高度與大腸桿菌呈先升高后降低的二次曲線變化（P＜0.01），與乳桿菌屬之間無顯著相關(guān)性（P＞0.05）；空腸隱窩深度與大腸桿菌、乳桿菌屬都呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；V/C與大腸桿菌和乳桿菌屬之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。

圖4 空腸上皮形態(tài)與盲腸乳桿菌屬、大腸桿菌之間的回歸關(guān)系

回腸上皮形態(tài)與盲腸大腸桿菌和乳桿菌屬之間的回歸關(guān)系見圖5。Meta 分析結(jié)果表明，回腸絨毛高度與大腸桿菌豐度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與乳桿菌屬無顯著相關(guān)性（P＞0.05）；回腸隱窩深度與大腸桿菌和乳桿菌屬呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），V/C 與大腸桿菌和乳桿菌屬呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

圖5 回腸上皮形態(tài)與盲腸乳桿菌屬、大腸桿菌之間的回歸關(guān)系

3.3.2.3 小腸微生物及其形態(tài)結(jié)構(gòu)

回腸絨毛高度與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬的回歸關(guān)系見圖6。Meta 分析結(jié)果表明，絨毛高度與大腸桿菌呈先升高后降低的二次曲線變化（P＜0.01），與乳桿菌屬之間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。

圖6 回腸絨毛高度與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬之間的回歸關(guān)系

回腸隱窩深度與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬的回歸關(guān)系見圖7。Meta 分析結(jié)果表明，隱窩深度與大腸桿菌、乳桿菌屬的回歸方程系數(shù)均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。說明回腸的隱窩深度與大腸桿菌和乳桿菌屬豐度之間無顯著關(guān)系。

圖7 回腸隱窩深度與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬之間的回歸關(guān)系

回腸V/C 與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬的回歸關(guān)系見圖8。Meta分析結(jié)果表明，V/C與大腸桿菌、乳桿菌屬的回歸方程系數(shù)均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。說明回腸的V/C與回腸大腸桿菌、乳桿菌屬豐度之間無顯著關(guān)系。

圖8 回腸V/C與回腸大腸桿菌和乳桿菌屬之間的回歸關(guān)系

3.3.2.4 盲腸微生物與免疫因子

大腸桿菌是腸道中普遍存在的一種微生物，其菌群豐度可反映機體免疫水平和腸道健康狀況，故此部分選用大腸桿菌作為分析對象。

肉雞血清中免疫因子與盲腸微生物之間的回歸關(guān)系見圖9。Meta分析結(jié)果表明，血清IgA、IgG和IgM濃度與盲腸大腸桿菌屬豐度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。說明肉雞血清中的免疫球蛋白隨盲腸大腸桿菌豐度的增加而降低。

圖9 免疫球蛋白與盲腸微生物之間的回歸關(guān)系

4 討論

健康的腸道菌群受宿主及環(huán)境雙重因素影響下處于動態(tài)平衡，一旦失衡或紊亂則不利于畜禽腸道健康，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)性代謝疾病的發(fā)生，最終導(dǎo)致其生產(chǎn)性能下降。在文章中通過Meta 分析證明，腸道微生物區(qū)系以及一些優(yōu)勢菌群的豐度變化與動物的生產(chǎn)性能、腸道結(jié)構(gòu)形態(tài)和免疫反應(yīng)息息相關(guān)。大量研究證實，健康的腸道菌群具有促進(jìn)營養(yǎng)代謝、維持腸黏膜屏障、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、抑制病原菌感染、改善畜禽生產(chǎn)性能等多重功能。首先，微生物具有一些特異性的多糖利用位點，可以利用宿主無法直接利用的多糖，將其轉(zhuǎn)化為宿主可以利用的短鏈脂肪酸等。且短鏈脂肪酸還可以為腸道細(xì)胞給養(yǎng)，從而維持上皮屏障功能，調(diào)控上皮增生，維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)及促進(jìn)骨骼肌生長等，從而全方位地維護(hù)畜禽健康并促進(jìn)其生長發(fā)育。其次，腸道微生物還具有蛋白質(zhì)代謝功能，可以合成一些宿主自身無法合成的必需氨基酸，從而利于宿主的生長發(fā)育過程。特別地，后腸道菌群含有大量必需氨基酸合成相關(guān)的基因及基因簇，表明宿主與腸道菌群間氨基酸的交換是雙向的。這種共生關(guān)系保證了宿主對某些必需氨基酸的攝入，同時通過后腸道發(fā)酵增加了無法通過宿主酶解吸收營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率。最后，腸道微生物合成的維生素K和部分維生素B，同樣是宿主的正常代謝所必需的。綜上，微生物的腸道給養(yǎng)功能所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)，不僅有利于腸道發(fā)育及免疫功能完善，還有利于動物的生長發(fā)育過程。

腸道菌群與宿主的免疫反應(yīng)相關(guān)。穩(wěn)定的微生物區(qū)系可以阻止病原菌繁殖，對宿主腸道屏障起到保護(hù)作用。與正常小鼠相比，無菌或腸道菌群多樣性較低的小鼠存在許多免疫缺陷，對腸道病原菌的易感性更高，說明健康的胃腸道微生物區(qū)系在宿主免疫成熟與調(diào)控過程中發(fā)揮著重要作用。此外，腸腔內(nèi)特定的共生細(xì)菌能夠促進(jìn)T 細(xì)胞[如調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（Treg）、輔助性T細(xì)胞（Th17）]不同亞群的生成，維持腸道在免疫耐受與炎癥反應(yīng)之間的平衡，有利于腸黏膜穩(wěn)態(tài)的建立。另外，腸道菌群的代謝產(chǎn)物[如膽汁酸、維生素、短鏈脂肪酸（SCFAs）、多糖（PSA）、共軛脂肪酸等]可以直接作用于腸道或通過體液循環(huán)，影響腸道及其他組織的免疫調(diào)控，最終將腸道菌群與全身免疫系統(tǒng)有機聯(lián)系在一起。由此可見，腸道菌群的定植與代謝刺激了宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育與成熟，宿主免疫系統(tǒng)的不斷發(fā)育成熟則反過來影響著腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)與功能等。

5 小結(jié)與展望

畜禽消化道微生物區(qū)系的平衡是保障宿主健康狀況和發(fā)揮正常生產(chǎn)性能的必要條件。文章Meta 分析結(jié)果表明，腸道微生物的改變對動物的生產(chǎn)性能、腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和免疫反應(yīng)產(chǎn)生不同影響?？梢姡ＷC胃腸道優(yōu)勢菌群的穩(wěn)定在維持機體健康、促進(jìn)腸道發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)吸收方面至關(guān)重要。胃腸道微生物的區(qū)室化及其功能的差異，導(dǎo)致其在畜禽的胃腸道發(fā)育、生長及免疫調(diào)控中發(fā)揮著不同的作用。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)運用系統(tǒng)思維看待胃腸道微生物區(qū)系，即“消化道一體化”，將有助于業(yè)界深入探討微生物菌群和各種調(diào)控因子間的協(xié)同作用，對提高動物生產(chǎn)性能和改善飼料利用效率具有重要意義。