控制腸道微生物菌群以扶持動物的免疫力

王晶晶 譯自All About Feed，Vol.22（2014），№10：11～12夏俊花 校 靳文廣 制圖表

控制腸道微生物菌群以扶持動物的免疫力

王晶晶 譯自All About Feed，Vol.22（2014），№10：11～12
夏俊花 校 靳文廣 制圖表

腸道內(nèi)擁有一個穩(wěn)定、平衡的微生物菌群是動物獲得最佳的健康狀況和生產(chǎn)性能的先決條件。某些飼料添加劑可以控制腸道微生物菌群，從而增強動物的免疫力。進化過程已導致哺乳動物腸道內(nèi)數(shù)百種微生物菌種和其宿主之間形成了互利關(guān)系。在機體健康的情況下，不同的微生物菌群之間有一個穩(wěn)定的平衡，這基于它們之間相互容忍和最佳的對立。腸道菌群和動物免疫力之間有非常密切的互作關(guān)系。因此，關(guān)鍵是要維持腸道的健康狀況。這將會產(chǎn)生更好的全身健康，從而可獲得最理想的動物生產(chǎn)性能。

1 適應性免疫系統(tǒng)

早在胚胎發(fā)育的最早時期，免疫系統(tǒng)的各種組成部分開始發(fā)育。先天性免疫系統(tǒng)可以對外部威脅提供即時防御，它由解剖學屏障（如上皮表面）、化學成分（如補體系統(tǒng)）和細胞組分（如巨噬細胞）組成，可以直接攻擊和殺死病原體。腸道是該先天性免疫系統(tǒng)的一部分，并在適應性免疫系統(tǒng)發(fā)育中起著非常重要的作用。這種適應性免疫系統(tǒng)依賴于來自先天性免疫系統(tǒng)的信號，并需要一定的時間來建立一個有效的反應，但可以給宿主賦予持久的或保護性免疫力。黏膜免疫系統(tǒng)由各種器官中的免疫組織組成，這些器官是外來微生物侵入機體內(nèi)部的主要入口，如鼻腔、口腔和腸道。由于腸道內(nèi)腔擁有巨大的表面積，因此它是生物體和許多微生物之間一個非常重要的物理屏障。出生時，新生動物的黏膜免疫系統(tǒng)發(fā)育相對落后，但腸道菌群的定植會加快其發(fā)育，為免疫系統(tǒng)提供其學習以認為對機體會帶來中性、有益或有害作用的信號。

2 平衡腸道菌群

出生后，來自母體糞便、環(huán)境和日糧中的細菌將會立即定植在腸道中。這會在腸道內(nèi)形成一個復雜、動態(tài)的微生物菌群。此菌群會對宿主的健康作出許多重要的貢獻，包括提高消化率，促進免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育，限制致病菌的定植。為了最充分利用這些作用，關(guān)鍵是要確保微生物菌群高度多樣性。腸道和黏膜免疫系統(tǒng)的先天性和適應性免疫會相互作用，以調(diào)解腸道菌群和處于正常狀況的宿主間的動態(tài)平衡。腸壁，包括上皮細胞層和內(nèi)、外黏液層，是對抗細菌入侵的一個重要物理屏障（圖1）。外黏液層富含細菌，而內(nèi)層可抵抗細菌滲透，因為由上皮層內(nèi)的腸細胞產(chǎn)生的黏液和抗菌蛋白具有較高的粘度。這些腸細胞，連同將這些細胞緊密連在一起的緊密連接一起來防止細菌的侵入，同時允許養(yǎng)分進入宿主組織。

腸道微生物可水解日糧中的多糖，否則它們將無法被動物消化，因此它們可以靈活地適應日糧的改變。腸道微生物菌群也可幫助宿主擁有一個健康的免疫狀態(tài)。它們可以為重要淋巴細胞亞群的發(fā)育提供有益的信號，維護腸道T和B細胞的發(fā)育。除此之外，微生物菌群可以通過確定Th1和Th2效應細胞的比率（通過釋放T細胞細胞因子激活其他免疫細胞的活性），影響全身性免疫應答的結(jié)果。這些有助于調(diào)節(jié)免疫應答反應以應對外部的挑戰(zhàn)，如細胞內(nèi)的微生物或寄生蟲。腸道微生物菌群還在保護宿主抗擊致病菌的侵入上發(fā)揮著一定的作用。首先，它們與微生物競爭宿主日糧中的營養(yǎng)物質(zhì)，從而降低腸道病原體的定植。其次，腸道微生物還可刺激能夠交叉抵抗病原體的免疫應答反應（即通過刺激Toll樣受體引發(fā)抗微生物蛋白的表達），從而減少沙門氏菌等細菌的入侵。

3 健康的腸道

在應激情況下，如斷奶或日糧改變，腸道健康狀況會受到挑戰(zhàn)。在這些情況下，微生物的多樣性可能會受到損害，且會對有害細菌（革蘭氏陰性和革蘭氏陽性菌）的發(fā)育提供更多的機會。已知腸道細菌會產(chǎn)生有機酸，如乙酸、乳酸和丁酸，這些有機酸能夠阻止有害的革蘭氏陰性細菌的生長。除此之外，特定的有機酸還能使腸道壁變得更強壯和更健康?；谟袡C酸的添加劑能夠為保持腸道健康使自然機制發(fā)揮正常的功能。腸道微生物菌群的密度和多樣性從腸道上端向下端逐步增加。飼料或飲水中的游離有機酸會創(chuàng)建不利于細菌生長的條件。結(jié)果，被動物攝入的細菌、從而使有害細菌到達腸道的風險會得到降低?？梢酝ㄟ^在飼料或飲水中添加緩沖劑，使緩沖劑中的有機酸在小腸中被釋放。這些有機酸可以降低革蘭氏陰性菌的生長速度，因此它們在小腸中可以使微生物菌群保持一個有益于健康的平衡。

4 利用協(xié)同作用的混合酸

小腸上端中的微生物以革蘭氏陽性菌為主。相比革蘭氏陰性菌，革蘭氏陽性菌的細胞壁具有不同的結(jié)構(gòu)，這使得它更加耐酸。中鏈脂肪酸（Medium Chain Fatty Acids，MCFA）能夠破壞細菌細胞壁中的肽聚糖層，進而干擾革蘭氏陽性菌細胞壁的呼吸能力和離子傳輸，導致細菌細胞增殖減慢和死亡。有機酸和MCFA能在小腸上端中被迅速吸收，因此這些酸在小腸下端所表現(xiàn)出的作用很有限。脂肪包被或靶向釋放型酸會通過胃和小腸上端，并將在小腸下段被釋放出來。多項研究表明，相比對照組，靶向釋放型混合酸可加大仔豬空腸內(nèi)微生物的多樣性（圖2）。

5 結(jié)語

利用酸混合物的這種協(xié)同作用，可以調(diào)控單胃動物整個腸道內(nèi)的菌群，從而在腸道中形成一個平衡、健康的微生物菌群。既然我們知道微生物菌群與腸道的免疫狀態(tài)密切相關(guān)，因此我們可以間接地促使動物形成一個健康的免疫系統(tǒng)，從而幫助它們實現(xiàn)最佳的生產(chǎn)性能。

原 題 名：Steering microbiota to support immunity （英文）

原作者：Yvonne van der Horst （Selko飼料添加劑公司全球技術(shù)經(jīng)理）、Juan Antonio Mesonero Escuredo（Selko飼料添加劑公司全球產(chǎn)品經(jīng)理）和Mark Bouwens （Nutreco R&D研究員）

S815 文獻標識碼：C

1001-0769（2016）07-0011-02