糞菌移植技術(shù)在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究進(jìn)展

◆作者：顧婕

◆單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院

糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）作為一種可以重塑腸道菌群的治療方式，將健康個(gè)體捐贈(zèng)糞便微生物群落移植到患病個(gè)體腸道中，使腸道微生物菌群的組成和功能正?；蚋淖儭Ｔ诂F(xiàn)階段人類(lèi)醫(yī)學(xué)的研究應(yīng)用中，糞菌移植現(xiàn)狀基本定義在治療復(fù)發(fā)性難治性梭狀芽孢桿菌感染（clostridioides difficile infection，CDI），因其被寫(xiě)入美國(guó)藥品監(jiān)督管理指南后有效性得到驗(yàn)證。目前的研究熱點(diǎn)除了治療CDI 以外的適應(yīng)癥，也不少文獻(xiàn)報(bào)道治療炎性腸疾?。↖BD），如克羅恩?。–D）、潰瘍性結(jié)腸炎（UC）、腸易激綜合征（IBS）等。也有研究報(bào)道可以治療肝臟疾病、血液疾病、甚至精神疾病。隨著FMT 的在人類(lèi)中的成功案例越來(lái)越多，科學(xué)家也開(kāi)始嘗試在動(dòng)物生產(chǎn)中進(jìn)行試驗(yàn)。關(guān)于動(dòng)物養(yǎng)殖中使用FMT技術(shù)的研究較少，本文根據(jù)現(xiàn)有的文章進(jìn)行整合，為未來(lái)的技術(shù)研究提供參考價(jià)值。

1 FMT 國(guó)內(nèi)外發(fā)展簡(jiǎn)史

糞菌移植歷史悠久, 關(guān)于起源并沒(méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法。

在中國(guó)，公元4 世紀(jì)的東晉時(shí)期，記錄了食物中毒嚴(yán)重腹瀉的患者口服健康人糞便懸浮液治療成功的案例；16 世紀(jì)的明朝李時(shí)珍在《本草綱目》使用發(fā)酵糞治療嚴(yán)重腹瀉、發(fā)燒、疼痛,嘔吐。而在國(guó)外，人類(lèi)醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用FMT 技術(shù)最早在1958 年，美國(guó)外科醫(yī)生Ben Eiseman 成功治療4 例偽膜性腸炎患者。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展累積，直到2013 荷蘭科學(xué)家Els van Nood 的第一篇應(yīng)用FMT 治療CDI 的文章才真正受到科學(xué)家的關(guān)注。2013 年發(fā)展至今的人類(lèi)醫(yī)學(xué)中依舊常用于治療CDI，目前也會(huì)用于治療腸道微生物群內(nèi)穩(wěn)態(tài)代謝疾病、免疫疾病、胃腸道疾病、甚至精神疾病。

2 FMT 作用機(jī)制

糞菌移植技術(shù)是指將健康供體的糞便懸浮液注入受治療者的胃腸道中，使供體腸道內(nèi)植入并重建健康的功能性菌群的技術(shù)。

供體來(lái)源可以分為異體和自體兩種方式。異體為主流，但是篩選方法比較復(fù)雜。自體多為患病前低溫保留以供患病后使用。移植的糞菌狀態(tài)可以分為三種方式，分別為新鮮、發(fā)酵和冷凍保存。新鮮糞菌是從糞便中直接獲取。發(fā)酵本質(zhì)上是選擇性分離培養(yǎng)糞便中菌群。冷凍保存是在新鮮菌群的基礎(chǔ)上利用低溫保存技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)或異地治療。糞菌輸入可以分為上消化道、中消化道、下消化道三種途徑。上消化道主要是口服糞菌膠囊。中消化道主要包括通過(guò)鼻腸管、胃鏡鉗道孔、經(jīng)皮內(nèi)鏡胃造瘺空腸管,下消化道途徑包括結(jié)腸鏡、灌腸、結(jié)腸造瘺口、經(jīng)內(nèi)鏡腸道植管（TET）等。

在養(yǎng)豬生產(chǎn)中針對(duì)斷奶仔豬進(jìn)行糞菌移植，糞便一般取自健康母體。糞菌的移植狀態(tài)除去遠(yuǎn)距離運(yùn)輸需要的冷凍保存外，發(fā)酵糞便目前階段對(duì)菌群的選擇技術(shù)難度太大（移植菌群的種類(lèi)和數(shù)量）和不可控因素較多（糞便中的有毒有害因子研究較少）故而選擇新鮮糞便。而口服灌喂比較其他方法在養(yǎng)豬生產(chǎn)中更便捷。因此，在試驗(yàn)中，最常見(jiàn)的是使用新鮮糞便制成懸浮液對(duì)斷奶仔豬進(jìn)行口服灌胃的方法。

3 FMT 在養(yǎng)豬生產(chǎn)現(xiàn)狀

仔豬斷奶期間伴隨著消化道組織形態(tài)的變化和微生物的變化，而腸道微生物的變化對(duì)仔豬發(fā)育階段有重要的影響。早期斷奶導(dǎo)致腸道屏障的損害，免疫系統(tǒng)的紊亂，最終會(huì)導(dǎo)致仔豬死亡或生長(zhǎng)遲緩。FMT 技術(shù)在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的作用有：促進(jìn)腸道屏障的建立，減少仔豬腹瀉率，改善仔豬生產(chǎn)性能，增加仔豬對(duì)疾病的抵抗能力。目前養(yǎng)豬生產(chǎn)階段研究集中在添加劑的選擇和配合飼料的配方設(shè)計(jì)，而利用FMT技術(shù)可以改變胃腸道微生物群的組成和影響腸道健康，從而起到提高生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)換率的作用，增加經(jīng)濟(jì)效益。除此還有一個(gè)發(fā)展方向是通過(guò)益生菌與益生元調(diào)節(jié)豬腸道微生物用來(lái)預(yù)防病原體和促進(jìn)有益細(xì)菌豐度。

3.1 仔豬微生物腸道屏障

腸道屏障包括物理屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和微生物屏障。越來(lái)越多的證據(jù)表明，腸道菌群的早期定植有助于宿主的健康，并且腸道菌群的組成與免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，可以促進(jìn)腸道屏障功能的建立和免疫系統(tǒng)的成熟。以FMT 技術(shù)為主的試驗(yàn)中大多為有利的研究，例如通過(guò)外源性糞便菌群干預(yù)可減輕感染仔豬腸道屏障損傷，增強(qiáng)腸道屏障完整性。

但是有關(guān)影響微生物組成的說(shuō)法并不一致，大多研究顯示通過(guò)FMT 可以調(diào)節(jié)腸道菌群組成，干預(yù)產(chǎn)后早期腸道微生物組成方向。有研究證明沒(méi)有顯著改變受體腸道菌群，但豐富了與生長(zhǎng)性能的提高有關(guān)的細(xì)菌類(lèi)群。也有極少研究顯示外源性糞便菌群干預(yù)會(huì)破壞腸道菌群平衡，從而損害腸道健康。

3.2 仔豬腹瀉率

由于新生豬腸道發(fā)育不完全，腸道菌群處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，其免疫系統(tǒng)發(fā)育不夠成熟，易受多種病原菌感染，仔豬抵抗力較弱，在這種情況下會(huì)發(fā)生腹瀉進(jìn)而導(dǎo)致仔豬成活率下降，生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，因此，腸道屏障功能降低和病原體感染增加，與腸道微生物組失衡（代謝異常）有關(guān)，這導(dǎo)致了養(yǎng)豬業(yè)的重大損失。大部分文章研究結(jié)果都是降低仔豬腹瀉率。其中有研究說(shuō)明通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群治療產(chǎn)腸毒素大腸桿菌引起的腹瀉可能有效。

3.3 仔豬生產(chǎn)性能

生長(zhǎng)性能包括平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）、飼料轉(zhuǎn)化率（FCE）、剩余采食量（RFI）等參數(shù)。大多數(shù)研究試驗(yàn)方法是給剛出生的新生仔豬口服母豬糞便微生物，可以改善仔豬生產(chǎn)性能，提高ADG。猜測(cè)可能因?yàn)橐浦埠蠼】涤行У奈⑸锶簳?huì)促進(jìn)完善仔豬腸道屏障，減少腹瀉率，因此提高了仔豬消化吸收及免疫能力。但是因?yàn)槲⑸锞旱牟煌渤霈F(xiàn)了導(dǎo)致仔豬體重下降的研究。

3.4 預(yù)防工具

FMT 在人類(lèi)醫(yī)學(xué)已被接受為多種胃腸道疾病的治療方法，但直到 2017 年，F(xiàn)MT 才被公認(rèn)是胃腸道以外疾?。ɡ绾粑阑蛏窠?jīng)系統(tǒng)疾?。┑奶娲煼?。而在傳統(tǒng)養(yǎng)豬生產(chǎn)里，抗生素和其他生長(zhǎng)促進(jìn)劑在食用動(dòng)物生產(chǎn)中被用作預(yù)防藥物。目前有研究描述了FMT 作為預(yù)防工具用于預(yù)防感染兩種重要豬病原體的豬圓環(huán)病毒相關(guān)疾病的有效性。表明該技術(shù)在作為疾病預(yù)防工具方面有著一定潛力。

4 FMT 在養(yǎng)豬生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)

盡管FMT 已經(jīng)受到越來(lái)越多關(guān)注，但任何一項(xiàng)新的技術(shù)研究在進(jìn)步中都有其局限性，我們也應(yīng)該理性思考并積極解決其出現(xiàn)的問(wèn)題。

FMT 的主體是微生物，豬腸道微生物組由多種因素控制，例如生長(zhǎng)環(huán)境、健康狀況和抗生素的添加量，所以在選取供體的時(shí)候應(yīng)仔細(xì)排查外界因素，針對(duì)研究目的的不同需要進(jìn)行仔細(xì)篩選。有研究表明遺傳因素對(duì)個(gè)體腸道菌群組成也有影響，而品種間的FMT 引起豬腸道菌群結(jié)構(gòu)變化的研究較少。

在移植過(guò)程中需要判斷傳染病傳播風(fēng)險(xiǎn)，首先對(duì)供體進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，估計(jì)近期感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)，排除可能接觸到目前實(shí)驗(yàn)室無(wú)法識(shí)別的其他感染源避免影響試驗(yàn)結(jié)果。

大多研究通過(guò)粗略篩選糞便后制成懸浮液進(jìn)行口服灌胃，缺乏對(duì)治療用菌種含量的技術(shù)控制。未來(lái)的研究方向應(yīng)該會(huì)對(duì)不同菌種種類(lèi)和含量有更系統(tǒng)的規(guī)定。這需要大量的研究數(shù)據(jù)來(lái)證明微生物群落對(duì)治療常見(jiàn)病原體背后機(jī)制的研究。而這項(xiàng)技術(shù)因?yàn)楣w微生物群不能完全被篩選到理想的微生物群而受限，也存在明顯的生物安全性和監(jiān)管問(wèn)題，所以應(yīng)從開(kāi)發(fā)出可以用于靶向治療的克隆題庫(kù)出發(fā)，不是僅僅推廣此項(xiàng)技術(shù)。