肠道微生物研究从组成到功能——肠道健康功能微生物的研究进展研究.pdfVIP

肠道微生物研究：从组成到功能——肠道 健康功能微生物的研究进展 朱伟云，姚文，毛胜勇 (南京农业大学动物科技学院消化道微生物研究室，江苏南京210095) 动物肠道中栖息着约500种细菌，数量达到10“个细胞．这些微生物与胃肠道食糜及其胃肠组织 构成了一个非常复杂的菌群系统，该系统对宿主的健康起重要作用。例如，结肠微生物发酵碳水化 合物产生的短链脂肪酸能为结肠提供所需能源；正常菌群在宿主免疫系统中充当重要的调节者，它 不仅在幼年动物免疫系统发育过程中起作用，而且它还在宿主一生中重要的非炎症反应免疫刺 激原。 过去的十多年里，随着免培养分子生物学技术的迅速发展，肠道微生物的研究取得了突破性的 进展。基于16SrDNA的指纹技术如变性梯度凝胶电泳法、实时定量PCR技术等的迅速应用，加速 了人们对动物肠道微生物区系组成结构及其随生长发育、日粮、断奶、环境变化规律的认识。 研究肠道微生物的目的在于了解其功能。肠道微生物区系组成的研究为其功能性的研究奠定了 基础，肠道微生物的功能的研究则有助于迸一步揭示其对动物机体健康和生长作用机制，也为功能 微生物的挖掘和利用提供基础。近年来，人们对肠道微生物的研究开始从其区系组成结构的分析进 一步向其功能性研究深入。本实验室在利用分子生物学技术研究了动物肠道微生物区系组成及其变 化规律以及饲料成分对肠道微生物区系变化的影响的前期基础上，近年开始研究肠道功能微生物。 本文结合本实验室近期研究IT作和国际上相关研究进展作一简介。 l肠道有益菌对动物机体健康的作用 近年来，关于仔猪胃肠道菌群系统的研究13益受到人们重视，因为对仔猪胃肠道菌群结构及其 某些特殊种属功能的研究将有助于我们寻求饲用抗生素的替代品。此外，仔猪作为人类胃肠道菌群 研究的模型，这也有助于我们了解胃肠道菌群对人类健康的作用。 许多研究表明，断奶对仔猪肠道菌群有很大影响，主要表现为肠杆菌数量的上升和乳酸杆菌数 量的下降。本实验室利用基于16SrRNA的分子技术研究表明，断奶前，仔猪胃中细菌数量较低。 suis等对仔猪均是潜 而断奶后3d，细菌数量显著上升，这些细菌中有很多如猪链球菌Streptococcus 在的病原菌。通过比较断奶前、后仔猪后肠菌群的指纹图谱，我们发现断奶后图谱中一些相对高 GC含量的细菌消失．至断奶后两周又逐渐恢复。序列分析表明，这些细菌主要为乳酸杆菌。 通过饲喂外源益生菌来调节仔猪肠道菌群使之顺利度过断奶期已有不少报道，不同研究者关于 外源益生菌在仔猪肠道中的能否存活的结果存在差异。本实验室从仔猪肠道分离出一株具有益生作 用的Lactobacilhtsamylovorus菌株，经过体外优化和加工后制得活菌制剂，并用以饲喂哺乳仔猪。 指纹技术研究表明，在自然状态下，该菌大量存在于仔猪肠道中，但在断奶后数量下降，至断奶后 两周又逐渐恢复。当仔猪口服该菌后，仔猪断奶时该菌仍是肠道中优势菌，并且它可促进仔猪后肠 中某些菌如Clostridium suis的数量。指纹技术 d却。廊“m的增殖，同时减少了猪链球菌Streptococcus 检测不到猪链球菌Streptococcus amylovorus等肠道有益菌对肠道中潜在有害菌具有控制作用，从而对宿主肠道健康和机体免疫起着 191 饲料营养研究进展：2006年版 重要作用。 2肠道中丁酸产生菌 哺乳动物大肠中的厌氧微生物可发酵产生大量的短链脂肪酸(SCFA)，包括乙酸、丙酸和丁 酸。这些SCFA能够为结肠提供能量，其中丁酸是肠黏膜细胞的主要能量来源。人肠道细胞体外研 究表明，丁酸可促进肠黏膜修复及其功能恢复，并且能抑制炎症细胞因子的形成，从而起抗炎症作 用。在动物上，丁酸对动物结肠非转化细胞具有抗凋亡作用。豚鼠结肠细胞凋亡与丁酸的缺乏相 关；丁酸通过抑制细胞凋亡促进犊牛瘤胃黏膜的发育。猪饲喂抗性淀粉后，结肠丁酸含量提高，而 结肠细胞凋亡率减低。同时，猪粪和血液中的粪臭素含量显著降低，因此推测，