張 紅 馬 杰 尹 杰

1 前言

仔豬腹瀉可分為生理性、 營養(yǎng)性以及病理性腹瀉三大類。 腸道微生物群落組成與宿主健康密切相關(guān)， 大多數(shù)國內(nèi)外研究者認(rèn)為仔豬在胚胎時(shí)期是無菌的， 出生后由于接觸母乳及外界環(huán)境才獲得胃腸道微生物菌群， 哺乳期仔豬和斷乳仔豬腸道內(nèi)微生物區(qū)系也有所差異， 且斷乳仔豬腸道微生物菌群受飼糧、 外界環(huán)境、 飼養(yǎng)管理?xiàng)l件等多方面因素的影響， 導(dǎo)致腸道菌群更加復(fù)雜， 另外哺乳期仔豬胃腸道發(fā)育不完善， 仔豬因斷奶應(yīng)激及日糧成分改變， 其胃腸道內(nèi)的菌群發(fā)生較大的改變， 且胃內(nèi)pH 值顯著性升高， 易受到病原菌的侵入造成腹瀉， 根據(jù)已有的文獻(xiàn)以門為單位整理出仔豬腸道微生物的種類及大致含量如表1所示：

表1 仔豬腸道主要微生物的種類及含量表

黃安妮研究發(fā)現(xiàn)健康仔豬的糞便菌群的豐富度極顯著高于腹瀉組， 腹瀉仔豬糞便菌群多樣性和豐富度降低。 腹瀉仔豬體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和代謝、 防御機(jī)制等發(fā)生顯著的變化。 仔豬腹瀉常由營養(yǎng)性腹瀉繼而轉(zhuǎn)變成病原性腹瀉， 腸道菌群有害菌數(shù)量增多或有益菌數(shù)量減少所導(dǎo)致腸道菌群紊亂， 一方面通過影響營養(yǎng)物質(zhì)等代謝造成仔豬的腹瀉， 另一方面通過影響仔豬消化、 免疫系統(tǒng)等降低仔豬的免疫力造成并加劇仔豬的腹瀉。

2 直接影響因素

膽汁酸（BA）在維持腸道屏障功能方面發(fā)揮著重要作用， 作為有助于確定腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的抗菌劑，并通過法尼酯X 受體（FXR，farnesoid x receptor） 作為編碼抗菌肽和凝集素的基因的誘導(dǎo)劑， 腸道菌群可能通過FXR 調(diào)節(jié)BA 的清除與合成， 腸道菌群在腸內(nèi)循環(huán)過程中對膽鹽進(jìn)行大量的生物轉(zhuǎn)化。 主要的生物轉(zhuǎn)化包括：膽鹽水解酶結(jié)合膽汁酸水解為游離膽汁酸和甘氨酸或?；撬?；膽酸CA 和鵝脫氧膽酸的脫羥基作用產(chǎn)生脫氧膽酸和膽石酸； 膽汁酸使熊脫氧膽酸脫羥基生成膽石酸。 此外，腸道微生物能氧化和氧化羥基在膽汁酸的C3、C7 和C12 位置產(chǎn)生異丙基（β-羥基）酸。Pereira 等利用切除75%小腸（SBR， small bowel resection）4 周齡仔豬模型研究發(fā)現(xiàn)：手術(shù)后引起其腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致顯著的膽汁酸代謝障礙， 并產(chǎn)生持續(xù)性腹瀉、肝損傷等有害的臨床結(jié)果。 高通量測序顯示，腸道菌群對膽汁酸的7-α-去羥基化反應(yīng)在SBR 后降低， 具體表現(xiàn)為梭菌屬和擬桿菌屬減少。 由此可見，腸道菌群失調(diào)引起膽汁酸代謝障礙從而導(dǎo)致仔豬腹瀉。

腸道微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生極為豐富的代謝物， 其中包括到達(dá)結(jié)腸的外源性未消化食物成分， 以及微生物和宿主產(chǎn)生的內(nèi)源性化合物。 腸道細(xì)菌利用宿主細(xì)胞缺乏的酶來分解碳水化合物， 把它們轉(zhuǎn)化成有用的代謝物， 其代謝終產(chǎn)物主要為短鏈脂肪酸（SCFAs）， 即6 個(gè)碳以下的脂肪酸群。 SCFA 在腸道中的濃度取決于腸道微生物群的組成、 腸道運(yùn)輸時(shí)間、 宿主-微生物群代謝通量和宿主飲食中的纖維含量， 腸道中主要的SCFA 為乙酸、 丙酸、 丁酸和戊酸， 占整個(gè)SCFA的95%以上。 SCFA 具有重要的生理功能： 乙酸鹽和丙酸鹽在肝臟中大量代謝， 分別參與脂質(zhì)和糖代謝， 而丁酸鹽則為結(jié)腸上皮細(xì)胞提供能量，SCFA-GPR 通路已被證實(shí)在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用， SCFA 還可有效抑制細(xì)菌生長。 其主要通過抑制組蛋白脫乙酰酶和激活GPR41 等G蛋白偶聯(lián)受體， 調(diào)節(jié)腸道、 神經(jīng)、 內(nèi)分泌、 血液等不同系統(tǒng)的功能， 是調(diào)節(jié)代謝紊亂和免疫的關(guān)鍵因素。 SCFA 灌胃可增加空腸粘膜的DNA 濃度和十二指腸、 空腸粘膜的蛋白濃度， 與腸發(fā)育相關(guān)基因相對mRNA 表達(dá)有所增加， 還能極顯著增加腸道內(nèi)有益菌的乳酸桿菌的數(shù)量。 陳慧子等利用杜×長×大三元雜公豬做盲腸瘺管灌胃丙酸發(fā)現(xiàn)， 丙酸灌注影響參與糖和能量代謝基因以及改善腸道屏障功能與免疫相關(guān)基因， 對動(dòng)物的代謝以及動(dòng)物機(jī)體的免疫功能具有積極的影響。 腸組織的形態(tài)學(xué)改變伴隨著DNA 蛋白濃度的改變，Wang 等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 日糧添加丁酸鈉對斷奶仔豬的腸絨毛高度和腸絨毛高度與隱窩深度的比值起到增加的作用， 改善腸道形態(tài)， 增強(qiáng)腸道的屏障功能。 由此可推測胃灌注SCFA 可以調(diào)節(jié)腸道形態(tài)變化， 從而增強(qiáng)營養(yǎng)吸收， 有利于腸道的生長發(fā)育， 腸道菌群紊亂后導(dǎo)致SCFA 的代謝紊亂。造成腸道物理屏障受損， 免疫力低下， 營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收障礙從而造成仔豬腹瀉。

腹瀉實(shí)質(zhì)就是水和電解質(zhì)的代謝異常， 腸道菌群對水通道蛋白及鈉鹽通道蛋白的影響進(jìn)而造成仔豬的腹瀉。 仔豬也會(huì)因自身飲水量過少而食欲不振、 采食量降低從而引起消化不良導(dǎo)致腹瀉或飲用被病原微生物污染的水導(dǎo)致腹瀉的發(fā)生。水通道蛋白（aquaporins， AQPs） 是一類小的跨膜蛋白， 在多種參與液體運(yùn)輸?shù)募?xì)胞質(zhì)膜上均有所表達(dá)。 其對水的運(yùn)輸、 消化道液體的分泌和吸收、 細(xì)胞體積的調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用， 一些哺乳動(dòng)物的水通道蛋白 （如AQP1、 AQP2、AQP4 和AQP5） 對水的通過具有高度選擇性，而其他的水通道蛋白也能運(yùn)輸甘油（如AQP3 和AQP8） 和更大的溶質(zhì)（AQP9）。 AQP 的表達(dá)和分布可能與腸道菌群存在一定的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)鼠感染citrobacter 后， 腸道AQP4 和AQP8 表達(dá)水平顯著升高， 使得水與電解質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)異常、 腹瀉、 水分流失等。 鈉氫交換蛋白（Na+， H+-Exchangers，NHEs）， 艱難梭菌分泌的毒素抑制NHE3 的表達(dá)，改變腸道內(nèi)環(huán)境和腸道微生物從而促進(jìn)病原菌的增殖造成腹瀉。

2.4.1 蛋白質(zhì)

根據(jù)已有的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)整理， 適當(dāng)降低仔豬飼糧中CP 水平可顯著降低仔豬的腹瀉率， 如下表：

表2 蛋白質(zhì)對仔豬腹瀉影響情況匯總表

低蛋白飼糧中蛋白質(zhì)利用率更高， 減少了高pH 值和營養(yǎng)物質(zhì)的殘余， 降低了細(xì)菌發(fā)酵底物的可用性， 同時(shí)抑制腸道內(nèi)病原菌的繁殖， 促進(jìn)胃腸道內(nèi)有益菌的增殖。 飼糧中過量的蛋白質(zhì)引起仔豬腸道菌群的紊亂并通過蛋白質(zhì)發(fā)酵會(huì)發(fā)酵成一些有毒的代謝產(chǎn)物， 如氨、 生物胺、 硫化氫等， 這些潛在有毒化合物會(huì)降低仔豬的生長性能， 增加斷奶仔豬腹瀉的發(fā)生率。 這類物質(zhì)大多可損害上皮完整性， 促進(jìn)炎癥反應(yīng)， 其代謝物或細(xì)菌毒素可能會(huì)降低液體再吸收的能力， 從而導(dǎo)致腹瀉。 如下圖1 所示

2.4.2 粗纖維

在飲食中加入適量的粗纖維能改變豬腸道微生物群落的組成。 尹佳通過在仔豬的飼料中添加豌豆纖維等發(fā)現(xiàn)能降低料重比， 仔豬腹瀉率有所下降。 在仔豬日糧中添加5.3%苜蓿粉作為粗纖維來源， 能夠顯著的降低仔豬的腹瀉程度和腹瀉頻率。 麥麩是一種不溶性纖維， 在斷奶仔豬日糧中添加麥麩可能與較高的飼料攝取量和胃腸道發(fā)育有關(guān)。 仔豬腹瀉時(shí)腸絨毛萎縮， 腸隱窩增生，絨毛高度： 隱窩深度比值與飼料中的微生物的改變相關(guān)， 添加適量的粗纖維對腸絨毛的發(fā)育具有促進(jìn)作用。 膳食纖維來源對斷奶仔豬腹瀉發(fā)病的影響機(jī)制可能與腸道菌群調(diào)節(jié)功能有關(guān)。 腸屏障的完整性反映了上皮細(xì)胞間的細(xì)胞外間隙， 其可能阻止腸道微生物在上皮細(xì)胞間的擴(kuò)散。 此外，緊密連接蛋白在腸屏障中發(fā)揮關(guān)鍵作用。 乳酸菌通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白的基因表達(dá)水平影響腸道屏障的完整性。 纖維對緊密連接蛋白的作用與雙歧桿菌和乳酸菌的數(shù)量有關(guān)。 由此可見， 日糧中適量添加粗纖維能夠改善仔豬的腹瀉情況。

3 間接因素

腸道菌群和宿主之間的共生關(guān)系由一個(gè)復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定， 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含了它們之間的代謝、 免疫和神經(jīng)內(nèi)分泌的相互作用， 可能是由微生物合成的代謝物介導(dǎo)的， 這些代謝物表現(xiàn)出多效性作用， 可作為信號分子調(diào)節(jié)宿主神經(jīng)-免疫-炎癥軸， 腸道微生物對機(jī)體免疫系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)作用， 主要通過三個(gè)方面： 1） 誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞。 T -輔助性細(xì)胞（Th17） 分泌IL-17 的重要的細(xì)胞， Ivanov 等發(fā)現(xiàn)， 腸道微生物群的通過調(diào)節(jié)固有層的Th17 與調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的平衡從而影響腸道免疫。 在小腸固有層（LP）中， Th17 細(xì)胞分化需要特定的共生菌群， 與腸內(nèi)存在的黃桿菌有關(guān)， Th17 細(xì)胞誘導(dǎo)菌的缺失的同時(shí)LP 中Foxp3+調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞增加， 且腸道中梭狀芽孢桿菌是黏膜及全身免疫系統(tǒng)的重要誘導(dǎo)因子。 2） 誘導(dǎo)IgA 蛋白。 IgA 在人類和大多數(shù)哺乳動(dòng)物的黏膜免疫中起重要作用且含量豐富的一種抗體。 在粘膜表面產(chǎn)生IgA （SIgA） 有助于宿主防御腸道病原體及對共生菌群組成的定量和定性控制。 免疫成熟的誘導(dǎo)完成依賴于新建立的共生腸道微生物的存在， 這樣的過程將導(dǎo)致內(nèi)源性SIgA 的產(chǎn)生， 腸道菌群還能夠通過促進(jìn)B 細(xì)胞發(fā)育來增加IgA 的表達(dá)， 能調(diào)節(jié)IgA 的特異性。 3） 調(diào)節(jié)固有淋巴細(xì)胞。 固有淋巴樣細(xì)胞（ILCs） 是不表達(dá)T 細(xì)胞和B 細(xì)胞上多種抗原受體類型的淋巴細(xì)胞， 主要是組織駐留細(xì)胞， 并深入地融入組織結(jié)構(gòu)。 多種研究表明， 腸道菌群能夠直接或間接對ILC 的生長發(fā)育進(jìn)行控制， 可以通過菌毛蛋白促進(jìn)此類細(xì)胞的分泌。

4 展望

對微生物的研究是我們打開新世界的一把鑰匙， 隨著對腸道微生物的進(jìn)一步關(guān)注， 我們在更準(zhǔn)確的層面理解仔豬腹瀉機(jī)理并找到應(yīng)對仔豬腹瀉的方法， 做到“對癥下藥”。 但目前的研究也存在一些不足之處： 1） 某些腸道微生物具體的作用尚不明確； 2） 腸道微生物對機(jī)體的影響機(jī)理研究不夠深入； 3） 腸道微生物的提取方法暫未統(tǒng)一。 解決了這些問題， 一定可以從微生物角度找到更加合適的方法來對抗腹瀉問題。

參考文獻(xiàn)（略）