李 柳
(西南林業(yè)大學生命科學學院,云南 昆明 650224)
正常動物的胃腸道內均存在著微生物菌群,它們對宿主及環(huán)境產生物質流、能量流及基因流的影響,同時它們也受宿主的控制。胃腸道菌群在宿主體內構成微生態(tài)平衡,形成一個由宿主、微生物和環(huán)境之間相互作用構成的統(tǒng)一整體,各個層次、環(huán)節(jié)相互交匯成為立體交叉網絡。當正常微生物菌群受宿主及外環(huán)境影響,其種群數和菌量、活性發(fā)生了異?;蚨ㄎ晦D移時,這些菌群就容易容納外籍菌,原先的平衡遭到破壞,出現菌群失調,使宿主致病,如腹瀉病,細菌過生長綜合征,內毒素血癥等,影響宿主的營養(yǎng)、生理以及免疫等生理機能。
正常情況下,胃腸道菌群存在于整個腸腔內,其菌落也基本終生不變,就是腸道正常菌群。但并不是說胃腸各段細菌濃度均勻單一。有資料表明,人的小腸上段正常菌群與胃相似,空腸細菌濃度也大都少于103/m l,而回腸末段細菌濃度為l03-107/ml,大多數為革蘭氏陰性菌。大腸細菌的數量遠遠大于小腸,這主要因結腸內容物的移動較緩慢所致,且大腸內環(huán)境主要為中性或微堿性,有利于細菌的大量繁殖。大腸生態(tài)環(huán)境內的細菌總數在胃腸道系統(tǒng)內數量最大,通過大腸排出的糞便中10~30%為細菌,其中厭氧菌的數量超過需氧菌100~1000倍,即98%甚至更多的細菌都為專性厭氧菌,主要有厭氧的革蘭氏陽性菌如消化球菌、消化鏈球菌、腸球菌及不同種的腸桿菌科細菌等。
動物出生前,在母親的子宮內腸道處于無菌狀態(tài),胎兒出生時與母體產道接觸以及外界環(huán)境的影響,細菌開始在腸道內迅速定植。腸道內最早定植的以兼性厭氧菌為主,例如鏈球菌和大腸桿菌。隨著胎兒的生長發(fā)育、腸道形態(tài)結構的改變以及采食結構的改變,使得動物機體腸道菌群的組成結構發(fā)生了巨大的轉變。腸道中兼性厭氧菌數量開始下降,而嚴格厭氧菌例如擬桿菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌數量逐漸增多,并占主要優(yōu)勢。目前的研究結果顯示成人腸道內定植的細菌細胞數量多達1014個,種類超過500種,其中絕大多數為嚴格厭氧菌,數量是兼性厭氧菌和需氧菌的100~1000倍。其中主要包括雙歧桿菌屬、梭桿菌屬、乳桿菌屬、擬桿菌屬、真桿菌屬、消化球菌屬、消化鏈球菌屬、梭菌屬等,這些類型約占糞便活菌細胞的94%。而兼性厭氧菌和需氧菌,例如埃希氏菌屬、腸桿菌屬、腸球菌屬、克雷伯氏菌屬屬于次優(yōu)勢種類。
另一方面,正常菌群在胃腸道各層結構中的分布也不均。正常菌群又可以分為,原籍菌(又稱為固有菌)、外籍菌(又稱為過路菌)及共生菌。原籍菌是指在長期歷史進化過程中形成的,與宿主的共生關系極為密切,對宿主是有益菌。而外籍菌群在其非特異性宿主體內,必須要適應環(huán)境,耐受免疫屏障和生物拮抗等才能生存和發(fā)展,否則將被排除的菌群。共生菌與原籍菌有著共生關系,與外籍菌有共生拮抗關系的生理性菌,一般來說為無傳染性的芽孢菌屬。在腸黏膜深層,主要為雙歧桿菌或厭氧乳酸桿菌;中層為類桿菌、消化鏈球菌等;表層則為需氧的腸桿菌和腸球菌。一般來說,深層的為原籍菌,表層的為外籍菌。
此外,動物的下消化道菌群即結腸菌群基本上與糞便菌群無異。因此,采集糞便標本可以進行腸道菌群分析,尤其是了解下消化道菌群的變化。一般腸道菌群分析最少要分析五類菌的概況,這五類菌包括類類菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌、腸桿菌和腸球菌,這大致就包括了下消化道主要原籍菌和過路菌。
了解健康動物消化道內菌群結構,可以監(jiān)測異常生理狀態(tài)以及預防疾病的發(fā)生,完善野生動物的保護措施。目前研究者已經針對開展了大熊貓、朱鹮等野生動物腸道微生物種類有一定的研究,對于制定合理的保護舉措提供了一定的參考。有研究顯示從大熊貓糞便中可分離到12種細菌,依次為鼠李糖乳桿菌、短乳桿菌、多粘芽孢桿菌、耐久腸球菌、兩歧雙歧桿菌、四聯消化鏈球菌、稍變棒桿菌、面包乳桿菌、大腸埃希氏菌、變形桿菌、奇異菌、梭菌。也有學者對朱鹮糞便菌群結構進行了研究,結果顯示優(yōu)勢菌株為乳酸桿菌,對9種乳酸桿菌進行抑制大腸桿菌試驗,發(fā)現兩歧雙歧桿菌、最小雙歧桿菌、馬里乳桿菌、瑞士乳桿菌及乳酸鏈球菌對大腸桿菌有明顯的抑制作用,其中最小雙歧桿菌抑菌效果最好,可適合選做微生態(tài)制劑的菌種。需要看到的是當前的研究依舊缺乏,且物種的不同研究方法也不盡相同,尤其珍稀野生動物的研究由于自生的限制有很大不足。