中圖分類號(hào)：S816 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2015）05-0094-03

各種動(dòng)物和人類腸道中存在著大量微生物，其總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)宿主的體細(xì)胞和生殖細(xì)胞數(shù)量。這些定殖微生物被稱為微生物菌群。微生物菌群能夠調(diào)節(jié)關(guān)鍵的生理過(guò)程，產(chǎn)生對(duì)宿主有益的效果，作為交換，它們獲得庇護(hù)的棲息地及能夠使其繁殖的營(yíng)養(yǎng)成分。雖然在所有胃腸道部位均存在微生物菌群，但盲腸和結(jié)腸中數(shù)量最多。據(jù)估計(jì)，單胃動(dòng)物和人類腸道后部存在約500～1 000種不同細(xì)菌。結(jié)腸和盲腸中90 %以上屬于厚壁菌門（包括梭菌屬、腸球菌屬、乳桿菌屬和瘤胃球菌屬）或擬桿菌門（包括擬桿菌屬和普雷沃菌屬）。在門這個(gè)層次，不同宿主類別之間有明顯的類似性。但在種這個(gè)層面，不同宿主的菌株存在極大的差異。健康菌群的特征之一是存在高度的多樣性。此外，在同一宿主內(nèi)，宿主的年齡、遺傳背景、日糧和健康狀況等多種因素會(huì)影響微生物菌群的組成。日糧因素會(huì)改變小腸的微生態(tài)，營(yíng)養(yǎng)成分主要在小腸中消化，其次是盲腸和結(jié)腸，但盲腸和結(jié)腸中的消化主要由微生物菌群進(jìn)行。

腸道菌群通過(guò)固有免疫受體，包括Toll樣受體（TLRs）和NOD樣受體（NLRs）與腸道表皮細(xì)胞相互作用而導(dǎo)致宿主發(fā)生生理變化。腸相關(guān)淋巴組織（GALT）可將信號(hào)從粘膜表面?zhèn)鞑サ缴眢w其他部位。在GALT發(fā)育以及調(diào)節(jié)粘膜表面耐受無(wú)害菌、應(yīng)對(duì)入侵致病微生物中，腸道菌群均起著至關(guān)重要的作用。厚壁菌生成的丁酸鹽似乎是一種關(guān)鍵的跨界信號(hào)傳遞分子，因?yàn)槟c道后部的上皮細(xì)胞非常積極地?cái)z取丁酸鹽。攝入的丁酸鹽會(huì)抑制核組蛋白去乙酰酶活性，從而導(dǎo)致細(xì)胞基因表達(dá)譜的顯著變化，表現(xiàn)出來(lái)就是復(fù)制和分化增加，緊密連接蛋白表達(dá)增強(qiáng)，從而增強(qiáng)了腸道屏障。

1 微生態(tài)失調(diào)（菌群失調(diào)）

除上述有益菌外，腸道還駐留有（兼性）致病菌。這兩種菌群相互作用。正常情況下，有益菌與致病菌相互競(jìng)爭(zhēng)，從而在很大程度上防止后者在腸道中定殖。微生態(tài)失調(diào)（或菌群失調(diào)）被定義為導(dǎo)致保護(hù)性菌群和有害菌群之間不平衡的菌群變化。

但有益菌與有害菌之間沒有明確的分界。事實(shí)上，大量腸道微生物通常是共生的，在某些情況下會(huì)成為宿主的潛在威脅。需要通過(guò)有效的免疫應(yīng)答來(lái)終止腸道（兼性）致病菌的生長(zhǎng)和穿過(guò)腸道屏障侵入機(jī)體。因此，腸道免疫系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是保護(hù)宿主組織不受微生物侵襲，同時(shí)保持微生物共生的好處。通過(guò)抗原呈遞細(xì)胞不斷從腸腔采集樣品并呈遞給哺乳動(dòng)物GALT的皮質(zhì)免疫細(xì)胞，可實(shí)現(xiàn)對(duì)菌群的耐受性。最新的研究表明，厚壁菌門的梭菌可誘導(dǎo)節(jié)性T-淋巴細(xì)胞，因而在建立耐受性響應(yīng)中起著重要的作用。

微生態(tài)失調(diào)與人體多種疾病狀況相關(guān)，包括局部胃腸道疾病和全身性疾病。但微生態(tài)失調(diào)是否會(huì)導(dǎo)致疾病或兩者僅僅是伴隨現(xiàn)象并不是很清楚。已經(jīng)證明人體中飲食因素能夠引發(fā)微生態(tài)失調(diào)，而微生態(tài)失調(diào)反過(guò)來(lái)又會(huì)影響宿主-菌群的相互作用，通過(guò)TLR和NLR觸發(fā)引起炎癥。臨床研究證實(shí)，患有炎性腸病包括克羅恩氏病和潰瘍性結(jié)腸炎的病人存在微生態(tài)失調(diào)。

在歐盟禁止使用抗菌促長(zhǎng)劑（AGP）前，人們對(duì)微生態(tài)失調(diào)基本沒有認(rèn)識(shí)。此后微生態(tài)失調(diào)則被視為最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一，特別是在肉雞和新斷奶仔豬中。有報(bào)告指出，肉雞微生態(tài)失調(diào)與腸道炎癥及小腸絨毛縮短有關(guān)。在試驗(yàn)條件下，飼喂含有高劑量非淀粉多糖（NSP）且不添加NSP降解酶的日糧可誘導(dǎo)微生態(tài)失調(diào)。此外，此類日糧可使家禽更易定殖腸炎沙門氏菌。因此與人體一樣，日糧可誘導(dǎo)肉雞的微生態(tài)失調(diào)。在禁令實(shí)施前添加到動(dòng)物飼料中的抗菌促長(zhǎng)劑可防止有害微生物的變化。桿菌肽鋅能夠逆轉(zhuǎn)炎癥變化和絨毛縮短?？赡苓^(guò)去因?yàn)槭褂每咕匍L(zhǎng)劑而掩蓋了肉雞中多種日糧配方誘導(dǎo)的微生態(tài)失調(diào)。

2 益生菌

益生菌被定義為活的微生物，攝入足量益生菌對(duì)宿主有保健效果。這個(gè)概念最初源于20世紀(jì)初對(duì)大量攝入發(fā)酵乳的保加利亞人長(zhǎng)壽相關(guān)因素的研究。最常使用的益生菌是乳酸菌，主要為乳酸桿菌和雙歧桿菌屬，其他屬也有使用，包括腸球菌和鏈球菌。益生菌的保健作用不僅限于腸道，也包括全身性代謝疾病如肥胖和II型糖尿病。

在益生菌的最初定義中，提到通過(guò)改善宿主腸道微生物平衡來(lái)發(fā)揮作用。但最新的定義中不再保留這方面的內(nèi)容，因此益生菌作用機(jī)制仍然是不確定的。事實(shí)上，盡管人類營(yíng)養(yǎng)中使用益生菌具有悠久傳統(tǒng)，但直至今日，新益生菌的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)仍是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的過(guò)程。動(dòng)物飼料中應(yīng)用活菌制劑的時(shí)間更短，但歐盟的飼料添加劑目錄中列出了100多種微生物和30多種腸道穩(wěn)定劑。這表明，目前益生菌用于動(dòng)物飼料的得到了廣泛的關(guān)注。由于禁止在動(dòng)物飼料中使用促生長(zhǎng)抗生素，人們對(duì)活菌制劑的興趣大大提高。

益生菌實(shí)際上可以作為抗生素替代品，用于改善家禽生產(chǎn)性能。在大量的試驗(yàn)中，使用能夠通過(guò)上消化道的活菌制劑如微膠囊，可達(dá)到與使用抗菌促長(zhǎng)劑相當(dāng)?shù)乃?。但綜合多項(xiàng)不同飼喂試驗(yàn)結(jié)果，并不總是能夠發(fā)現(xiàn)益生菌的明確效果。文獻(xiàn)中較為一致的結(jié)果是在感染的條件下可改善性能。無(wú)論是感染球蟲、產(chǎn)氣莢膜梭菌還是沙門氏菌，或僅僅是注射LPS，均可以在使用益生菌后觀察到有益的效果。但還未在微生態(tài)失調(diào)模型中進(jìn)行類似研究。不過(guò)，微生態(tài)失調(diào)應(yīng)該視為一種受感染狀況，雖然不是由單一明確的致病菌引起。

在動(dòng)物飼料中使用益生菌控制微生態(tài)失調(diào)仍然存在著一些問(wèn)題。首先是安全，如上所述，有益菌與兼性致病菌和條件致病菌之間并非總存在明顯區(qū)別。事實(shí)上，駐留在腸道中的多種不同微生物都可能在某些條件下從腸腔進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)并致病。細(xì)菌轉(zhuǎn)移的誘發(fā)因素可能包括宿主的免疫狀況、細(xì)菌種類、接種或妊娠。目前還不清楚，作為微生態(tài)失調(diào)標(biāo)志的炎癥狀況是否會(huì)誘發(fā)微生物轉(zhuǎn)移。有跡象表明，一些益生菌株可能對(duì)條件致病菌轉(zhuǎn)移有保護(hù)作用。一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，使用金屬絲地面誘發(fā)肉雞跛足模型中，商品化混合益生菌可顯著減少跛足肉雞的數(shù)量。

限制益生菌應(yīng)用的另一個(gè)問(wèn)題是大多數(shù)家禽飼料為制粒料，在混合過(guò)程中添加細(xì)菌會(huì)在制粒過(guò)程殺死。乳酸桿菌、雙歧桿菌等均容易發(fā)生熱失活。不過(guò)對(duì)芽孢桿菌而言，這并不是一個(gè)問(wèn)題，芽孢桿菌通常作為耐熱孢子體添加到飼料中。有關(guān)動(dòng)物飼料制粒期間凍干細(xì)菌存活情況的信息相當(dāng)少，不過(guò)在粉料中混合凍干益生菌株肯定是一個(gè)可行的選擇。

3 益生素

益生素是一種選擇性發(fā)酵的日糧成分，會(huì)導(dǎo)致腸道菌群的組成和/或活性發(fā)生特定變化，從而促進(jìn)宿主的健康。大多數(shù)益生素是所謂的非淀粉多糖（NSP）或非淀粉寡糖。后者包括果寡糖、半乳寡糖、阿拉伯寡糖、棉子寡糖（RFOs）等。有些學(xué)者并未將甘露寡糖列為嚴(yán)格意義上的益生素，因?yàn)楸M管可以改善斷奶仔豬和兔等多種動(dòng)物的生產(chǎn)性能，但顯然不會(huì)改變腸道菌群。與此相反，在不存在發(fā)達(dá)菌群的情況下，有些益生素進(jìn)行卵內(nèi)注射后對(duì)雛雞產(chǎn)生有益作用，如棉子寡糖。

在多項(xiàng)肉雞飼喂試驗(yàn)中，有些益生菌，包括0.25 %或0.5 %的FOS可將生產(chǎn)性能提高至與使用抗生素相當(dāng)?shù)乃健５?，并非所有的研究都?bào)告飼料益生素的有益作用。有研究指出，雛雞飼料混合物中天然含有棉子寡糖形式的低聚糖，其濃度高于微生態(tài)失調(diào)通常建議添加的益生素和益生菌濃度。因此，不同益生素添加劑在不同試驗(yàn)中結(jié)果不一致可能取決于飼料配方中其他配料的組合。此外，有多種因素會(huì)影響益生素能否成功。比如小麥和其他谷物來(lái)源的阿拉伯木聚糖會(huì)因預(yù)處理而有所差異，多聚化程度和阿拉伯木聚糖-寡糖的替代程度不同也可能產(chǎn)生不同的效果。研究結(jié)果表明，某些益生素可幫助控制動(dòng)物的微生態(tài)失調(diào)，不過(guò)還需要更多的試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)研究以支持這種建議。

4 未來(lái)前景

已經(jīng)對(duì)多種益生菌和益生素進(jìn)行了大量飼養(yǎng)試驗(yàn)，尤其是在肉雞中。但指標(biāo)大多是飼料轉(zhuǎn)化率和日增重，方法大多是經(jīng)驗(yàn)性的。在肉雞產(chǎn)氣莢膜梭菌相關(guān)性壞死性腸炎中已經(jīng)證明，益生菌對(duì)接種特定致病菌具有保護(hù)效果。對(duì)益生素和益生菌保健作用的更多研究正在進(jìn)行中。由于使用抗菌促長(zhǎng)劑和其他傳統(tǒng)控制方法（如鋅鹽）的法規(guī)壓力越來(lái)越嚴(yán)格，新益生素和益生菌的更多研究也在進(jìn)行之中。

不過(guò)在該領(lǐng)域取得重大突破需要對(duì)腸道生態(tài)系統(tǒng)有更好的了解。顯然這種生態(tài)系統(tǒng)極其復(fù)雜，存在多種微生物間以及微生物菌群-宿主間的相互作用。目前正試圖揭開這些復(fù)雜的相互作用。方法之一是基于關(guān)鍵病原體假說(shuō)，某些低豐度微生物病原體可通過(guò)重構(gòu)正常良性菌群成為有害菌群而產(chǎn)生炎癥性疾病。在家禽中產(chǎn)氣莢膜梭菌可能導(dǎo)致亞臨床情況下的微生態(tài)失調(diào)，及臨床重癥病例中的壞死性腸炎。

了解腸道生態(tài)系統(tǒng)的另外一種方法是利用目前可用并能承擔(dān)的大規(guī)模測(cè)序和數(shù)學(xué)分析優(yōu)勢(shì)，對(duì)健康者與微生態(tài)失調(diào)者所有菌群組成的宏基因組進(jìn)行比較研究。不過(guò)采用這種方法，健康者之間菌群組成方面仍然有巨大的差異，即使采用目前可用的技術(shù)，仍只有少部分總16S核糖體-RNA-編碼基因被測(cè)序。

第三種方法是代謝組學(xué)方法。小腸后部存在大量微生物，會(huì)連續(xù)生成大量代謝產(chǎn)物。這些代謝產(chǎn)物不僅影響菌群自身，也影響腸道菌群，甚至對(duì)宿主健康產(chǎn)生影響。因此，代謝產(chǎn)物分析可有助于我們了解腸道生態(tài)系統(tǒng)。不同微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可能對(duì)其他微生物是有毒的。例如，某些產(chǎn)氣莢膜梭菌的代謝產(chǎn)物會(huì)殺死其他密切相關(guān)的菌株，甚至是同種菌株。不過(guò)，一類微生物生成的代謝產(chǎn)物也可能成為其他微生物的營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)源。這種交叉喂養(yǎng)的現(xiàn)象在塑造腸道菌群平衡中可能同樣重要。實(shí)際上，某些代謝產(chǎn)物的過(guò)量生成或生成量不足可能會(huì)引起微生態(tài)失調(diào)。了解這些代謝反應(yīng)可有助于設(shè)計(jì)新一代益生素日糧。

最后，細(xì)菌培養(yǎng)作為一種工具，對(duì)促進(jìn)腸道生態(tài)系統(tǒng)的了解仍然是有用的。在腸道中定殖的微生物只有少量得到培養(yǎng)，因此分離并鑒別腸道中的微生物顯然可獲得有用的信息。過(guò)去主要分離致病微生物，今后應(yīng)更注重有益微生物的分離。最近從雛雞盲腸中分離出產(chǎn)丁酸的嚴(yán)格厭氧菌，其中一株菌通過(guò)抑制炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，對(duì)炎性腸病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型具有很高的保護(hù)作用。

總之，不應(yīng)僅僅將益生素和益生菌視為抗菌促長(zhǎng)劑的簡(jiǎn)單替代品。需要考慮腸道生態(tài)系統(tǒng)中宿主、飼料和菌群這三種因素的復(fù)雜性，開展更多的基礎(chǔ)研究，了解健康和患病腸道的情況。

原題名：A review on prebiotics and probiotics for the control of dysbiosis：present status and future perspective（英文）

原作者：R. Ducatelle等（比利時(shí)根特大學(xué)獸醫(yī)學(xué)系病理學(xué)、細(xì)菌學(xué)和禽流感疾病教研室）