腸道健康的定義和標(biāo)志物鑒定

付亞楠

摘 ?要：腸道健康是一個尚未被明確定義的術(shù)語，其在過去十年成為人們研究工作的焦點，而它們對家禽的短期影響顯而易見。本文綜述了腸道健康的宏觀定義、形態(tài)學(xué)定義、微生物定義以及腸道完整性標(biāo)志物的鑒定，以期為緩解家禽腸道健康問題提供參考。

關(guān)鍵詞：腸道健康;家禽;標(biāo)志物

中圖分類號：S831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號：1001-0769（2019）06-0044-03

壞死性腸炎是一種家禽疾病，人們普遍認(rèn)為，其病原菌是NetB陽性產(chǎn)氣莢膜梭菌。然而，僅用致病性產(chǎn)氣莢膜梭菌攻擊易感肉雞并不會引起疾病。相反，NetB陽性產(chǎn)氣莢膜梭菌可以從完全健康的肉雞腸道中培養(yǎng)得到。

腸道健康是一個尚未被明確定義的術(shù)語，盡管如此，出于一些原因，過去十年間，無論是在人類醫(yī)學(xué)還是獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它都成為了人們研究工作的主要關(guān)注點。首先，在人類中，包括克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、腸易激綜合征和小腸細(xì)菌過度生長等在內(nèi)的腸道健康問題正在增多，這些疾病甚至有可能發(fā)展成為21世紀(jì)的主要流行病。而在家畜（禽）中，腸道健康問題同樣存在。由于家畜（禽）的壽命相對較短，它們不會患上類似克羅恩病或潰瘍性結(jié)腸炎的典型慢性腸道健康疾病。然而，家畜（禽）腸道健康問題的短期影響是顯而易見的。在家禽中，這些問題歸結(jié)于壞死性腸炎和腸道微生態(tài)失調(diào)。腸道微生態(tài)失調(diào)的定義是腸道菌群的改變導(dǎo)致共生菌和致病菌之間不平衡，但這通常不被認(rèn)為是一種家禽疾病，因為它通常不表現(xiàn)出臨床癥狀。目前尚不清楚引起腸道微生態(tài)失調(diào)的原因，但自從歐盟禁止在動物飼料中使用抗生素作為生長促進(jìn)劑以來，肉雞消化系統(tǒng)紊亂問題日益嚴(yán)重。然而，這一問題的產(chǎn)生可能不僅僅是因為抗生素生長促進(jìn)劑（Antibiotic Growth Promoters，AGP）使用的廢止。改善飼養(yǎng)條件，優(yōu)化飼料配方，以及對肉雞生長速度的遺傳選擇等使得肉雞的屠宰年齡提前到達(dá)峰值，并提高了其胸肉比。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要增加肉雞的日采食量，這對肉雞消化系統(tǒng)的功能提出了更高的要求。一旦超過了家禽的消化能力或者飼料沒有被完全消化，就會引起家禽腸道微生物群紊亂。因此，腸道微生態(tài)失調(diào)可能是由不同因素共同引起的，并不能被認(rèn)為是一種疾病或者綜合征，所以它的診斷是一個難題。

1 ?腸道健康的宏觀定義

目前肉雞腸道健康問題主要通過觀察雞腸道肉眼可見情況或糞便的黏度來診斷。最簡單的判斷標(biāo)準(zhǔn)是腹瀉情況和雞舍內(nèi)的糞便，但這些標(biāo)準(zhǔn)顯然是非特異的，并不能區(qū)分微生態(tài)失衡和非特異性腸道健康問題，以及病原菌感染導(dǎo)致的腹瀉。

Teirlynck等在2011年的論文中描述的腸道宏觀病變評分是目前唯一被驗證的方法，獸醫(yī)用它來判斷肉雞的微生態(tài)失調(diào)。該方法總共對10個參數(shù)進(jìn)行評估，對剖檢腸壁進(jìn)行外觀檢查，無病變記0分，有病變記1分，肉雞將獲得0～10分的總評分。0分代表正常的胃腸道，10分表示最嚴(yán)重的微生態(tài)失調(diào)狀態(tài)。這些參數(shù)包括：（1）腸道膨脹;（2）腸道頭端至梅克爾憩室的漿膜和（或）黏膜側(cè)發(fā)生炎癥和紅腫;（3）小腸頭端至梅克爾憩室，肉眼可見且易碎;（4）小腸頭端至梅克爾憩室行縱向切口后，3 s內(nèi)失去充盈;（5）腸道頭端至梅克爾憩室的內(nèi)容物出現(xiàn)異常（過量的黏液、橘黃色和充氣）;（6）、（7）、（8）和（9）的檢查項同（2）、（3）、（4）和（5），但方向從腸道尾端至梅克爾憩室;（10）腸道尾端至回腸盲腸交界處存在未消化的飼料顆粒。這是一個費時費力的過程，因為每窩都應(yīng)檢查一定數(shù)量的家禽。然而，宏觀評分系統(tǒng)作為非特異性腸道健康問題或微生態(tài)失調(diào)的診斷工具，它是區(qū)分球蟲病等其他腸道疾病與微生態(tài)失調(diào)的唯一方法。因此，最佳腸道健康的宏觀定義可以簡述為：在進(jìn)行肉眼病變評分后，其微生態(tài)失調(diào)的參數(shù)評估總得分盡可能接近零。

2 ?腸道健康的形態(tài)學(xué)定義：腸道屏障

屏障功能是腸道健康的一個重要方面。在傳統(tǒng)概念中，胃腸腔是由連續(xù)的單層高柱狀上皮細(xì)胞排列組成。這種誤解是由傳統(tǒng)顯微鏡檢查時組織加工過程中所產(chǎn)生的人工產(chǎn)物引起的。實際上，腸腔內(nèi)有黏液層，最表層是半透性黏液，由特定的微生物群定植，而較深的黏液層非常致密，含有較高濃度的抗菌肽、抗體和參與消化的酶。黏液由分化的細(xì)胞產(chǎn)生，特別在腸道的下部，杯狀細(xì)胞的數(shù)量非常多。致密的黏液層與下面的上皮細(xì)胞層形成所謂的“腸道屏障”。

這不是機械屏障，而是功能屏障，目的是有選擇性地和有效地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，同時阻止包括日糧的次級代謝物在內(nèi)的潛在有害物質(zhì)進(jìn)入。上皮細(xì)胞在腸道隱窩中增殖，當(dāng)它們“成熟”時，它們會沿著基底膜向上移動至絨毛。在絨毛頂端，上皮細(xì)胞發(fā)生凋亡，失去與鄰近上皮細(xì)胞和基底膜的連接。在腸道健康水平最佳時，腸絨毛長且隱窩較短。功能上最成熟和活躍的細(xì)胞位于絨毛的頂端。絨毛縮短和隱窩加深表明腸道上皮細(xì)胞正在快速周轉(zhuǎn)，以及絨毛頂端正在失去代謝最重要的上皮細(xì)胞。機體組織中的所有上皮細(xì)胞都通過特定的鍵相互連接，這種鍵稱為橋粒。在腸上皮中，這些鏈接比其他上皮細(xì)胞更復(fù)雜且更牢固，因此它們被稱為“緊密連接”。

這些緊密鏈接阻斷了上皮細(xì)胞間大分子的雙向被動擴散，從而避免血漿蛋白進(jìn)入腸腔造成損失以及有害的“外來”物質(zhì)從腸腔進(jìn)入血液。緊密連接的維持需要消耗能量，因此，腸上皮細(xì)胞的任何能量不足都將導(dǎo)致腸道屏障滲漏。一些有害物質(zhì)可能存在于飼料中，而一些致病微生物也可能存在于腸腔中，它們都能破壞緊密連接，并且通過這種作用使血漿流入腸腔中，最終導(dǎo)致腹瀉。在肉雞上表現(xiàn)為墊料潮濕。當(dāng)用顯微鏡檢查健康肉雞和患病肉雞的不同腸段時，即使在完全健康的肉雞中，其胃腸壁也總有一定程度的炎癥。這在近年來的人類醫(yī)學(xué)中也得到了承認(rèn)。人們用“生理性炎癥”這個相當(dāng)矛盾的術(shù)語來表述。因此，在腸道健康方面，“健康”和“疾病”之間沒有界點，但腸壁的炎癥程度可能有很大差異。胃腸壁炎癥的嚴(yán)重程度由三個至關(guān)重要因素的相互作用來定義，即宿主黏膜（包括腸道屏障和黏膜免疫系統(tǒng)）、胃腸微生物區(qū)系和飼料。因此，腸道健康形態(tài)學(xué)定義可以簡述為：有細(xì)長絨毛和短隱窩，以及固有黏膜層中有數(shù)量豐富的炎癥細(xì)胞。

3 ?腸道健康的微生物定義

微生物的保護(hù)依賴于先天免疫和適應(yīng)性免疫。先天免疫可以通過檢測通用識別模式來感知微生物的存在，這些分子模式是大量不同微生物所共有的，例如革蘭氏陰性菌的脂多糖。Toll樣受體和Nod樣受體就是執(zhí)行這些任務(wù)的。觸發(fā)這些受體會導(dǎo)致強烈的炎癥反應(yīng)和免疫級聯(lián)反應(yīng)。

在腸道中，這種保護(hù)作用尤其具有挑戰(zhàn)性，因為腸道屏障必須對營養(yǎng)物具有高滲透性，同時要對有害物質(zhì)和可能侵入的微生物進(jìn)行阻斷。幸運的是，并非所有的微生物都是有害的。腸道屏障對有益微生物和有害微生物之間的區(qū)別并不是那么嚴(yán)格，以至于許多看似無害的微生物在某些條件下會變得具有傷害性。這些微生物被稱為兼性致病性或機會致病性微生物。

入侵是先天免疫系統(tǒng)用來區(qū)分有益微生物和有害微生物最可靠的標(biāo)準(zhǔn)。因此，Toll樣受體主要在位于緊密連接下方的腸上皮細(xì)胞的基底側(cè)表達(dá)。由于所有上述原因，盡管有多種細(xì)菌類群已被證明具有促進(jìn)健康的作用，但是究竟哪一種是腸道有益微生物仍無法得到明確回答。產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌就是其中之一。最佳腸道健康并不是完全不存在（兼性）病原微生物。健康腸道微生物群的標(biāo)準(zhǔn)之一似乎是高度多樣性。多樣性的喪失通常與腸道健康狀況不佳有關(guān)。因此，腸道健康微生物學(xué)定義可以簡述為：腸道微生物群落具有種類多樣性和功能多樣性。

4 ?腸道完整性標(biāo)志物的鑒定

微生態(tài)失調(diào)被認(rèn)為是抗生素使用的主要適應(yīng)癥。當(dāng)它演變成臨床疾病并導(dǎo)致動物遭受明顯的痛苦時，我們必須采取行動，而用抗生素進(jìn)行治療在醫(yī)學(xué)上是安全的和必要的。然而，由于機制尚不清楚，缺乏診斷技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，很難決定何時以及發(fā)展至何種程度進(jìn)行干預(yù)是必要的。只要獸醫(yī)沒有進(jìn)行診斷測試來客觀確定使用抗生素是否合理，養(yǎng)殖生產(chǎn)者就會迫于壓力繼續(xù)將大量使用預(yù)防性抗生素作為一種保險手段，以防止疾病暴發(fā)并避免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)腸道健康出現(xiàn)問題時，腸壁完整性受損被認(rèn)為是一個可以進(jìn)行診斷的參數(shù)。腸道不完整可能導(dǎo)致上皮細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞壁分子釋放到腸腔，血流中的細(xì)菌分子或執(zhí)行某些功能的作用也不再是最佳的。因此，這些過程中易于檢測的標(biāo)記物在診斷上是有用的。目前，根特大學(xué)正在開展一項由佛蘭德斯創(chuàng)新和企業(yè)家組織資助的研究項目，以定義肉雞的腸道微生態(tài)失調(diào)，并開發(fā)可靠的生物標(biāo)志物。此外，為了檢測對照化合物，已經(jīng)建成了類似的腸道微生態(tài)失調(diào)模型領(lǐng)域。

5 ?小結(jié)

腸道健康由幾個因素決定，包括飼料成分、腸道屏障和微生物群。由于飼料是所涉及的三個因素之一，因此改變飼料配方有可能會影響腸道健康。飼料中存在的幾種物質(zhì)已被證明可以通過直接作用于腸道屏障和緊密連接或通過間接改變腸道微生物區(qū)系組成來影響腸道健康?！酢?/p>

原題名：The definition of gut health and identification of markers（英文）

原作者：R. Ducatelle、V. Eeckhaut和F. Van Immerseel