陳佳琦，張曉迪，顧招兵，呂龍寶，吳東旺，王榮蛟，毛華明*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201；2.中國科學(xué)院昆明動物研究所，昆明 650223)

仔豬腹瀉是養(yǎng)豬場的常見病，導(dǎo)致仔豬生產(chǎn)性能降低，成活率降低[1]，嚴(yán)重影響?zhàn)B豬業(yè)的健康發(fā)展。仔豬腹瀉的原因較多，但多數(shù)研究表明，腸道微生物群紊亂導(dǎo)致腸道屏障功能損傷是仔豬易發(fā)生腹瀉的主要內(nèi)因。因此，恢復(fù)正常的腸道微生物群，改善腸道屏障功能是控制仔豬腹瀉的關(guān)鍵。

糞便微生物群移植(faecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)是指通過篩選供體、制備糞菌、科學(xué)選擇菌群移植途徑，將健康供體糞便中的功能菌群移植到患病受體的腸道內(nèi)，以治療與腸道微生物群改變的特定疾病[2-3]，尤其是使用FMT治療復(fù)發(fā)性難辨梭狀芽胞桿菌感染(recurrentClostridiumdifficileinfection，rCDI)，治愈率高達(dá)90%左右，效果優(yōu)于萬古霉素和甲硝唑等抗生素[4-5]，是一種歷史悠久[6]且可以重建腸道菌群的治療策略。目前，F(xiàn)MT在人類醫(yī)學(xué)中已有應(yīng)用，但將FMT作為操縱腸道微生物群以改善仔豬屏障功能的一種可能工具的研究是非常新的，可用的數(shù)據(jù)有限。本文擬就FMT對仔豬腸道屏障功能的調(diào)節(jié)作用及其機(jī)制作一綜述，以期為本領(lǐng)域的后續(xù)研究提供新思路。

1 腸道屏障的結(jié)構(gòu)和功能

腸道是動物體特殊的功能性屏障，既要選擇性吸收水、電解質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，又要限制腸腔內(nèi)有害物質(zhì)、致病性抗原和致病性微生物的進(jìn)入[7-8]，以維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和健康。屏障功能受損與腸道和全身疾病都相關(guān)[9]。腸道屏障(圖1)主要包括生物屏障、化學(xué)屏障、機(jī)械屏障和免疫屏障。

圖1 腸道屏障功能示意圖[8]Fig.1 Schematic view of the intestinal barrier[8]

1.1 生物屏障

大量的微生物棲息在動物腸道中，構(gòu)成了一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，人體含有與體細(xì)胞數(shù)量相當(dāng)?shù)募?xì)菌[10]，而這些微生物中的大部分分布在腸道內(nèi)。隨著近年來對機(jī)體微生物的深入研究，人們逐漸認(rèn)識到微生物與機(jī)體更多的是一種共生關(guān)系。正常生理狀態(tài)下，腸道中微生物群保持相對穩(wěn)定，黏附于外黏液層[11-12]形成腸道生物屏障，主要通過以下幾個方面發(fā)揮直接保護(hù)作用：1)殺滅致病菌。正常仔豬腸道菌群中占優(yōu)勢的嚴(yán)格厭氧菌，通過分泌細(xì)菌素、乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等有機(jī)酸，抑制兼性厭氧菌和外來菌的繁殖和黏附。2)定植拮抗。乳酸菌是豬腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群[13]，通過生物拮抗作用抑制有害微生物的定植和生長。3)爭奪氧和營養(yǎng)物質(zhì)。益生菌在與致病菌爭奪氧和養(yǎng)料時通常占據(jù)上風(fēng)，從而抑制其過度增長[11]。

1.2 化學(xué)屏障

腸道化學(xué)屏障由多種化學(xué)組分構(gòu)成，包括胃酸、膽汁、溶菌酶、抗菌肽、黏多糖、糖蛋白和糖脂等化學(xué)物[14]。胃酸可以滅殺大部分隨食物進(jìn)入消化道的細(xì)菌。膽汁可減少內(nèi)毒素對機(jī)體的傷害，如膽鹽可與內(nèi)毒素結(jié)合而阻止其被腸道吸收，膽鹽和膽酸可將內(nèi)毒素分解為無毒性的亞單位或形成微聚物。黏液是化學(xué)屏障中最有效的部分[15]，腸道黏液的主要成分是凝膠形成的黏蛋白(mucoprotein，MUC)，主要是MUC2，對消化酶和消化液的侵襲性損傷有一定緩沖作用。腸上皮細(xì)胞頂端還有另一種類型的黏蛋白——跨膜黏蛋白，包括MUC1、MUC3、MUC4、MUC13等，有保護(hù)、感覺和信號傳導(dǎo)功能。除此之外，黏蛋白分子上包含特定的蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域，可以結(jié)合和穩(wěn)定腸上皮營養(yǎng)和修繕的關(guān)鍵因子，有助于腸上皮細(xì)胞的修復(fù)[16-17]。

1.3 機(jī)械屏障

機(jī)械屏障，即物理屏障，由黏液層、腸上皮細(xì)胞及其緊密連接、黏膜下固有層等組成。小腸中較薄的黏液層可自由移動并將結(jié)合的細(xì)菌輸送到遠(yuǎn)端，結(jié)腸通過兩層黏液系統(tǒng)處理大量細(xì)菌[12,18]，防止大顆粒(包括細(xì)菌)直接接觸上皮細(xì)胞[19]。單層柱狀排列的腸上皮細(xì)胞將腸腔和胃腸組織分開，包括不斷更新的腸細(xì)胞[20]、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞等[21]。相鄰細(xì)胞之間有緊密連接(tight junction，TJ)、黏附連接(adherens junction，AJ)和橋粒構(gòu)成頂端連接復(fù)合體[7,22]，封閉細(xì)胞間的旁細(xì)胞通路。TJ又被稱為閉鎖帶(zonula occludens，ZO)，是由跨膜蛋白、外周膜蛋白以及包括激酶在內(nèi)的調(diào)節(jié)因子組成的多蛋白復(fù)合體。TJ可以封閉細(xì)胞之間的間隙，防止腸腔內(nèi)有害物質(zhì)通過細(xì)胞旁路滲透到上皮組織中，是腸黏膜通透性的主要決定性因素[7,19]。AJ主要由跨膜蛋白——鈣黏蛋白組成，可與相鄰細(xì)胞的同類分子相互作用。橋粒是角蛋白絲附著在相鄰細(xì)胞膜上而形成的“黏合點(diǎn)”。AJ和橋粒提供了維持細(xì)胞間相互作用所需的黏附力。黏膜上皮下方是黏膜下固有層，包含結(jié)締組織和支持組織。

1.4 免疫屏障

腸道免疫屏障分為先天性和獲得性免疫系統(tǒng)，各部分并不是孤立存在的，而是通過互相作用構(gòu)成了復(fù)雜而精密的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)以及抵御病原體的入侵。

1.4.1 先天性免疫系統(tǒng) 生理性屏障、先天免疫細(xì)胞與分子等構(gòu)成先天性免疫系統(tǒng)。其中，腸上皮細(xì)胞和潘氏細(xì)胞可分泌多種抗菌肽[18,23]，通過破壞細(xì)胞膜來發(fā)揮抑菌或殺菌作用[24-25]。樹突細(xì)胞(dendritic cells，DCs)是派爾集合淋巴結(jié)(Peyer’ s patches，PPs)圓頂區(qū)主要的抗原呈遞細(xì)胞，也能活化T細(xì)胞。巨噬細(xì)胞負(fù)責(zé)吞噬病原體，被激活后可分泌TNF-α、IL-6、IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β在內(nèi)的促炎因子和活性氧，或抗炎因子。

1.4.2 獲得性免疫系統(tǒng) 腸道獲得性免疫系統(tǒng)主要由PPs、孤立淋巴濾泡(isolated lymphoid follicles，ILFs)以及腸系膜淋巴結(jié)(mesenteric lymphoid nodes，MLNs)組成的腸相關(guān)淋巴組織(gut-associated lymphoid tissues，GALTs)和彌散分布于黏膜固有層及上皮細(xì)胞層內(nèi)的免疫細(xì)胞構(gòu)成[26-27]。PPs是M細(xì)胞穹窿下所形成的淋巴濾泡，包括B細(xì)胞濾泡和T細(xì)胞區(qū)域以及樹突細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，主要分布于回腸遠(yuǎn)端，是免疫反應(yīng)的主要誘導(dǎo)部位[27]。ILFs是廣泛分布于腸道中的成熟淋巴聚集體，上覆毛囊相關(guān)上皮，在啟動局部IgA反應(yīng)中起作用[28-29]。MLNs是一群位于腸系膜內(nèi)的大淋巴結(jié)，包含大量淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和殺傷細(xì)胞，主要功能是過濾腸道淋巴，并啟動腸道免疫反應(yīng)。MLNs可分為兩類：上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(intraepithelial lymphocytes，IELs)位于腸上皮細(xì)胞之間，參與免疫監(jiān)視和防御活動；固有層淋巴細(xì)胞(propria lymphocytes，PL)位于腸道固有層，以CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和漿細(xì)胞為代表，主要產(chǎn)生IgA等抗體。腸道免疫的主要因子是分泌型IgA(secretory IgA，sIgA)，占腸黏膜免疫球蛋白的70%以上[30]，主要功能是阻礙微生物黏附上皮細(xì)胞。

2 FMT對仔豬腸道屏障功能的作用

FMT作為提高仔豬腸道屏障功能的一種工具，目前，研究還非常少，可用的數(shù)據(jù)有限，因此，暫無法得出肯定的結(jié)論。然而，大部分試驗(yàn)都顯示出一些積極的效果?，F(xiàn)將目前相關(guān)研究中糞便移植對仔豬腸道屏障功能的作用[31-39]進(jìn)行總結(jié)，詳見表1和圖2。

2.1 FMT對生物屏障的作用

腸道微生物群在免疫系統(tǒng)的發(fā)展和仔豬的整體健康中起著重要作用[1,40]。因此，盡早建立穩(wěn)定的微生物群對于維護(hù)仔豬腸道健康是有利的。糞便移植利用微生物群落直接干預(yù)仔豬腸道微生物區(qū)系，有助于微生物的快速定植[41]。給1～5日齡的仔豬每天灌注母源糞菌接種液，能在一定程度上增加仔豬腸道菌群的多樣性[36]。Geng等[33]將成年金華豬的糞便懸浮液給新生仔豬移植14 d后，發(fā)現(xiàn)仔豬結(jié)腸內(nèi)細(xì)菌在門水平上，厚壁菌門增加而擬桿菌門減少；屬水平上，有21個屬增加，18個屬減少。

1.FMT后，仔豬腸道中微生物的多樣性和結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，可通過生物拮抗作用拮抗其他微生物；微生物也可產(chǎn)生抗菌肽、有機(jī)酸等抗微生物物質(zhì)，進(jìn)而殺滅致病菌。2.FMT誘導(dǎo)的微生物變化可調(diào)節(jié)腸道菌群的代謝產(chǎn)物，可直接作用于腸上皮細(xì)胞，改善腸道屏障功能。如膳食纖維的微生物代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸，可為腸細(xì)胞提能，抑制細(xì)胞的自噬，增加黏蛋白的生成，改善緊密連接的完整，激活炎性小體分泌細(xì)胞因子；色氨酸的微生物代謝產(chǎn)物吲哚-3-乙酸可作為芳香烴受體的配體，促進(jìn)胃腸黏膜上皮細(xì)胞之間的多種固有淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-22。3.腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物均可影響免疫細(xì)胞的分化與功能，促進(jìn)多種免疫因子的合成和分泌，進(jìn)而對仔豬的腸道免疫進(jìn)行調(diào)控。如腸道微生物群和代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸可促進(jìn)B細(xì)胞分泌抗體sIgA，誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化，通過刺激細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑引起調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和樹突細(xì)胞增殖1.After FMT,the diversity and structure of the microbes in the piglet’s intestines have changed,which can antagonize other microbes through biological antagonism.And microbes can also produce antimicrobial substances,such as antimicrobial peptides and organic acids to kill pathogenic bacteria.2.The microbial changes induced by FMT can regulate the metabolites of the intestinal flora,which can directly act on the intestinal epithelial cells and improve the intestinal barrier function.For example,short-chain fatty acids,the microbial metabolites of dietary fiber,can boost intestinal cells,inhibit cell autophagy,increase mucin production,improve the integrity of tight junctions,and activate inflammasome to secrete cytokines;Indole-3-acetic acid,a microbial metabolite of tryptophan,can be used as a ligand for aromatic hydrocarbon receptors to promote the production of IL-22 by a variety of innate lymphocytes among gastrointestinal mucosal epithelial cells.3.The intestinal microbiota and its metabolites can affect the differentiation and function of immune cells,promote the synthesis and secretion of a variety of immune factors,and then regulate the intestinal immunity of piglets.For example,the intestinal microbiota and its metabolite short-chain fatty acids can promote the secretion of antibody sIgA by B cells,induce the differentiation of regulatory T cells,and induce the proliferation of regulatory T cells and dendritic cells by stimulating cell signal transduction pathways圖2 糞便微生物移植對仔豬腸道屏障功能的作用和可能機(jī)理示意圖Fig.2 Schematic view of effects and mechanism of faecal microbiota transplantation on intestinal barrier function in piglets

FMT不但可以增加仔豬腸道微生物多樣性，也可以影響仔豬腸道微生物群落的結(jié)構(gòu)。與成年豬相比，仔豬腸道微生物區(qū)系的可塑性更高[39]，是微生物調(diào)控的黃金時期。Hu等[42]研究發(fā)現(xiàn)，移植了長江小型豬糞便的10日齡LY仔豬在斷奶后腸道微生物(尤其是細(xì)菌)的結(jié)構(gòu)仍與供體相似。雖然糞便移植對仔豬腸道微生物結(jié)構(gòu)的改變能否持續(xù)較長時間尚無定論[36,39,43]，但這種改變與施用抗生素后的效果明顯不同[35]。

2.2 FMT對化學(xué)屏障的作用

與Hu等[32]的研究結(jié)果相似，岳曉敬等[37]也發(fā)現(xiàn)了成年金華豬的糞便懸浮液能增加仔豬小腸和大腸黏膜中杯狀細(xì)胞的數(shù)量和MUC2的表達(dá)。Diao等[38]觀察到來自約克夏豬糞便使商品仔豬回腸和結(jié)腸內(nèi)杯狀細(xì)胞增加，結(jié)腸MUC1表達(dá)上調(diào)。此外，仔豬胃腸道內(nèi)的有機(jī)酸濃度和pH也發(fā)生了不同程度的變化。通過調(diào)查移植不同豬種的糞便對哺乳仔豬腸道微生物的影響，發(fā)現(xiàn)接受約克夏豬糞便的仔豬結(jié)腸中丙酸、丁酸和總揮發(fā)性脂肪酸濃度降低，接受榮昌豬糞便的仔豬丁酸和總揮發(fā)性脂肪酸濃度降低。

糞便懸浮液經(jīng)口和直腸移植后，剖腹產(chǎn)仔豬胃內(nèi)乳酸鹽、乙酸鹽、丁酸鹽、總的有機(jī)酸含量和pH，以及結(jié)腸內(nèi)丙酸鹽的含量和pH升高，而結(jié)腸內(nèi)乳酸鹽和總有機(jī)酸的含量降低；糞便懸浮液僅經(jīng)直腸移植，剖腹產(chǎn)仔豬胃內(nèi)pH降低，結(jié)腸內(nèi)丙酸鹽含量和pH升高[31]。

2.3 FMT對機(jī)械屏障的作用

小腸的絨毛高度、隱窩深度是衡量小腸消化吸收能力的重要指標(biāo)。絨毛高度/隱窩深度可綜合反映小腸的功能狀態(tài)，其比值的下降表明黏膜受損，消化吸收能力下降。FMT可以增加仔豬結(jié)腸絨毛的高度和數(shù)量，增加隱窩深度/組織厚度的比值[33]。Hu等[32]的試驗(yàn)中，仔豬小腸隱窩深度在糞便移植后降低了。岳曉敬等[37]的研究也顯示糞便移植提高了空回腸絨毛高度/隱窩深度。這幾個試驗(yàn)糞便的來源均為成年金華豬，而Diao等[38]試驗(yàn)中來自榮昌豬的糞便得到了相反的移植效果，仔豬回腸隱窩深度增加了。腸道通透性是反映腸道黏膜屏障的重要指標(biāo)，其功能與上皮細(xì)胞和連接蛋白的完整性密切相關(guān)。Hu等[32]發(fā)現(xiàn)糞便移植能增強(qiáng)回腸和結(jié)腸中ZO-1和Occludin的表達(dá)。糞便移植后仔豬感染大腸桿菌內(nèi)毒素的試驗(yàn)提示糞便移植上調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子-β1 (TGF-β1)的表達(dá)，促進(jìn)受損上皮的恢復(fù)；增強(qiáng)黏附連接蛋白E-鈣黏蛋白表達(dá)，抵抗脂多糖誘導(dǎo)的結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞連接的丟失[33]。

2.4 FMT對免疫屏障的作用

腸道黏膜的免疫系統(tǒng)是機(jī)體免疫系統(tǒng)內(nèi)最大也是最復(fù)雜的部分。糞便移植可引起腸道黏膜中多種微生物受體、免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子等的變化，從而影響腸道免疫屏障的功能。接種了金華豬糞便懸液的新生仔豬回腸β-防御素2、TLR2和TLR4表達(dá)增加，結(jié)腸中sIgA陽性細(xì)胞數(shù)量增多[32]。3日齡仔豬移植藏豬的糞便后結(jié)腸中有抑制過度的炎癥反應(yīng)功能的細(xì)胞因子IL-10表達(dá)增加[38]。疾病模型和感染模型中，糞便移植的效果更加明顯。在人類早產(chǎn)兒小腸性壞死性結(jié)腸炎(necrotizing enterocolitis，NEC)的剖腹產(chǎn)仔豬模型中，經(jīng)口和直腸聯(lián)合的糞便移植似乎降低了小腸黏膜免疫反應(yīng)，微生物抗原識別受體TLR2的表達(dá)水平增加，促炎性TLR4的表達(dá)降低[31]。大腸桿菌內(nèi)毒素感染試驗(yàn)的結(jié)果顯示，糞便移植降低了脂多糖攻擊的仔豬中趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白1(Mcp-1)和典型炎癥細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和干擾素-γ(IFN-γ)的表達(dá)，暗示糞便移植的早期腸道微生物群干預(yù)可以幫助減輕脂多糖攻擊引起的炎癥反應(yīng)[33]。

綜上所述，目前的多個試驗(yàn)都顯示了FMT對仔豬腸道屏障功能的有益效果，但還需要更多的試驗(yàn)重復(fù)[44]和更好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)以提供更可靠的結(jié)論。

3 FMT保護(hù)仔豬腸道屏障功能的機(jī)制探討

3.1 建立仔豬正常的腸道微生物結(jié)構(gòu)

3.1.1 提供仔豬腸道微生物的直接來源 胚胎腸道被普遍認(rèn)為是無菌的，在分娩過程中接觸到大量的抗原以及產(chǎn)道的微生物后，胎兒腸道才出現(xiàn)了微生物，但是母體產(chǎn)道的微生物通常不在胎兒腸道中定植。仔豬出生后微生物會不斷進(jìn)入動物體內(nèi)，并逐漸在胃腸道內(nèi)定植繁衍。隨著時間的推移，仔豬腸道內(nèi)微生物區(qū)系由簡單逐漸復(fù)雜化，最終形成穩(wěn)定的多樣化微生物區(qū)系[45]。新鮮糞便中含有大量的腸道微生物，可通過FMT作為仔豬腸道微生物的直接來源。典型的例子是將人類糞便移植給無菌或SPF仔豬以建立疾病模型[46-47]。然而，大量微生物的定植同時也會給腸道帶來炎癥和感染的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 增加仔豬腸道微生物生物多樣性，糾正微生物失調(diào) 豬胃腸道內(nèi)微生物群建立后，正常情況下在體內(nèi)外環(huán)境的影響下不斷變化，維持一定的動態(tài)平衡，并在健康個體中產(chǎn)生終身的微生物組特征[48]。應(yīng)激、致病菌[49]、抗生素的濫用[50]等因素會引起仔豬胃腸道內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)動態(tài)平衡被打破，腸道屏障功能受損，導(dǎo)致腸炎、腹瀉等疾病的發(fā)生，即出現(xiàn)微生物失調(diào)。很多消化道疾病中微生物失調(diào)的典型特征是微生物多樣性降低[50]，因此，微生物多樣性是FMT成功的可靠預(yù)測因素[51]。針對抗生素治療后微生物失調(diào)，F(xiàn)MT可以提供快速的保護(hù)作用[52]。隨著研究的深入，人們也發(fā)現(xiàn)了微生物群的不平衡在不同的疾病背景下可能有不同的組成和功能屬性[53]。鑒于腸道菌群的高度復(fù)雜性，修復(fù)腸道菌群紊亂難以通過單一的菌群干預(yù)達(dá)到目的，F(xiàn)MT被認(rèn)為不僅包含患者腸道中含量減少的有益微生物群，還含有微生物群的生存結(jié)構(gòu)與空間[54]，具有獨(dú)特的優(yōu)勢[52]。顯然，微生物之間的相互作用似乎在FMT移植中起著重要作用[55]。Li等[43]證實(shí)如果在受體中已有同類存在，則來自供體的新微生物菌株更容易植入。Smillie等[56]報(bào)道了不同的觀點(diǎn)，他們觀察到之前未被發(fā)現(xiàn)的菌株經(jīng)常能在FMT供體腸道內(nèi)定居，因?yàn)橐粋€物種中的新菌株是以“有或無”的方式移植的?？梢?，被移植的微生物是如何與數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自己的“土著居民”重組，然后又如何與新宿主的腸道黏膜在代謝與免疫等生理功能方面進(jìn)行“交流”，進(jìn)而修復(fù)失衡的微生態(tài)系統(tǒng)的，仍有許多問題需要仔細(xì)探究。再者，微生物失調(diào)有多種形式，其中，一些多樣性沒有變化，甚至反而增加，提示了微生物的多樣性是健康宿主腸道微生態(tài)的特征而不是復(fù)原的原因[57]。

3.1.3 促進(jìn)有益微生物的定植或繁殖 益生菌對腸道屏障的益處已得到大量試驗(yàn)證實(shí)[58]，因此，多數(shù)研究將FMT的效果歸功于糞便中有益菌種的貢獻(xiàn)[34,38,59-61]。有研究似乎印證了這種猜測。Hu等[42]證明了是長江小型豬糞便中的加氏乳桿菌LA39和弗魯門蒂乳桿菌賦予了FMT受體屏障功能改善和腹瀉率減少的功效。這兩種菌分泌的加氏乳桿菌素A可直接與宿主的腸上皮細(xì)胞膜作用，調(diào)節(jié)腸上皮蛋白的表達(dá)，增加腸液吸收和減少腸液分泌。此外，大腸桿菌和埃希菌也可以利用腸道內(nèi)食糜生產(chǎn)抗微生物物質(zhì)，如乳酸、丁酸等，有利于腸黏膜屏障的維持[45]。黏膜乳桿菌最初從具有黏液結(jié)合活性的豬中分離出來[62]，可降低上皮通透性并改善屏障功能。這種解釋與很多學(xué)者的觀點(diǎn)不謀而合，即糞便微生物對受體的影響可能只是由具有某些功能的細(xì)菌引起的，微生物的全部植入并不必要[63-67]，這也是規(guī)避FMT不良事件[15]的有效途徑。糞便微生物的功能組分移植是目前FMT研究的趨勢之一。但是，最新的研究也顯示，益生菌延緩了抗生素治療后腸道菌群的恢復(fù)過程，停止益生菌干預(yù)后微生物失調(diào)仍持續(xù)了至少5個月[52]。這提示了糞便微生物功能組分移植的成功將建立在對微生物群相互之間以及微生物與宿主之間相互關(guān)系深刻理解的基礎(chǔ)上。

3.2 調(diào)節(jié)腸道微生物的代謝功能

人類腸道內(nèi)膽汁酸代謝異常與rCDI有關(guān)，恢復(fù)腸道微生物來源的膽鹽水解酶的功能提高了FMT治療rCDI的療效[68]，提示了腸道微生物的代謝功能改變可能是FMT治療疾病的一個關(guān)鍵機(jī)制。目前，已經(jīng)鑒定出一系列菌群代謝物，包括菌群降解膳食纖維產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，結(jié)腸細(xì)菌轉(zhuǎn)化初級膽汁酸生成的次級膽汁酸，磷脂酰膽堿、膽堿、左旋肉堿等營養(yǎng)素被菌群-宿主共代謝產(chǎn)生的三甲胺-N-氧化物等[69]。這些代謝物對宿主和腸道菌群之間的“對話”至關(guān)重要，并在維持腸道屏障功能中發(fā)揮重要作用。一個典型的例子是短鏈脂肪酸，由宿主不可消化的多糖發(fā)酵產(chǎn)生，是腸細(xì)胞的能量的主要來源[9]，通過促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化來幫助腸修復(fù)[70]。特別是丁酸鹽，可增加腸細(xì)胞線粒體依賴性氧的消耗，促進(jìn)可增強(qiáng)屏障功能的缺氧誘導(dǎo)因子的穩(wěn)定和其靶基因的表達(dá)[71]。FMT誘導(dǎo)的微生物變化可以調(diào)節(jié)腸道菌群的代謝功能。母源性糞便移植后，仔豬結(jié)腸能量和氨基酸的代謝發(fā)生了改變[35]。同樣，Cheng等[34]發(fā)現(xiàn)FMT增強(qiáng)了與亞油酸代謝相關(guān)的腸道微生物功能，以有助于仔豬腸道屏障完整性的改善。Geng等[33]研究發(fā)現(xiàn)仔豬經(jīng)歷FMT后微生物群落的α多樣性和結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，腸道微生物群的色氨酸代謝功能增強(qiáng)，而色氨酸代謝分解代謝物吲哚-3-乙酸可作為AhR配體，促進(jìn)胃腸道內(nèi)IL-22的產(chǎn)生，進(jìn)一步有助于改善腸道屏障功能。

3.3 調(diào)節(jié)腸道免疫功能

FMT可能通過改變腸道微生物的組成來調(diào)節(jié)腸道免疫功能，進(jìn)而影響腸道屏障功能[34,72]。腸道微生物是動物先天免疫和適應(yīng)性免疫的重要啟動和調(diào)節(jié)因子。動物的先天免疫系統(tǒng)可通過 Toll樣受體(toll-like receptors，TLRs)和NOD樣受體(nucleotide binding oligomerization domain-like receptors，NLR)等模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs) 識別微生物來源的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs) 和損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns，DAMPs)，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路分子啟動髓樣分化因子 88(myeloid differentiationfactor 88,MyD88)產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)來刺激不同效應(yīng)分子的表達(dá)，以清除病原，保護(hù)腸道。腸道微生物可利用宿主的PAMPs 促進(jìn)黏液和抗菌肽的分泌[73]，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)，增強(qiáng)腸道屏障功能。Karczewski等[74]研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)通過激活TLR-2依賴的信號通路以增強(qiáng)腸上皮ZO-1和occludin的表達(dá)。此外，腸道微生物也是腸相關(guān)淋巴組織(gut-associated lymphoid tissues,GALTs)的發(fā)育和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的重要參與者。腸道菌群對B細(xì)胞分化以促進(jìn)腸道IgA的產(chǎn)生方面有重要的調(diào)節(jié)作用[75-76]。一些腸道菌，比如分節(jié)絲狀菌可誘導(dǎo)腸道中輔助性T細(xì)胞17(T helper cell 17，Th17)的分化[77]，增強(qiáng)宿主對其他病原體的抵抗。

目前，人們對FMT調(diào)節(jié)仔豬腸道屏障功能的機(jī)制理解仍然有限。學(xué)者們試圖從不同的角度進(jìn)行解釋，歸納起來主要是認(rèn)為FMT可以建立胃腸道內(nèi)正常的微生物生態(tài)，然后可能改變腸道內(nèi)代謝環(huán)境，影響腸道免疫功能。除了Hu等[42]的研究外，以上所指的微生物多局限在細(xì)菌層面上。除了細(xì)菌，腸腔內(nèi)的微生物還有豐富的真菌、病毒及原生動物等[3]，也對宿主的腸道屏障功能有著極為重要的作用[64,78-80]。病毒數(shù)量可能遠(yuǎn)多過細(xì)菌至少一個數(shù)量級[81-82]，對細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)也有深刻的影響[80,82]。已有學(xué)者研究了一直被忽略的非細(xì)菌成分對FMT治療不同消化道疾病的貢獻(xiàn)。Ott等[83]使用無菌糞便濾液成功治愈了5名rCDI患者。Zuo等[84]的研究表明噬菌體轉(zhuǎn)移可能在FMT治療CDI中發(fā)揮作用。與此類似，Concei??o-Neto等[85]發(fā)現(xiàn)真核病毒與FMT成功治療潰瘍性結(jié)腸炎有關(guān)。這些證據(jù)都提示了病毒等非活菌成分可能對FMT調(diào)節(jié)腸道微生物結(jié)構(gòu)和腸道屏障功能有重要貢獻(xiàn)，值得關(guān)注。

4 FMT可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和局限

目前，F(xiàn)MT技術(shù)主要采用將供體糞便中所有的微生物群進(jìn)行一刀切式的整體移植方式[86]。供體的腸道微生物是治愈受體疾病的關(guān)鍵，不合適的供體會損害受體腸道菌群的穩(wěn)定性和耐受性，引起受體腸道的排斥反應(yīng)[15,87]。Diao等[38]將約克夏豬和榮昌豬的糞便微生物群移植到杜長大三元雜交仔豬中，破壞了仔豬腸道菌群平衡，損害了腸道健康。供體糞便還可能攜帶致病性微生物，若不謹(jǐn)慎選擇供體，則會存在致病原感染傳播的風(fēng)險(xiǎn)[88]，最好選擇沒有使用過抗生素或無易殘留藥物歷史的供體[89](如SPF豬)。此外，移植途徑也會給受體帶來致病原感染的風(fēng)險(xiǎn)。Hu等[32]研究表明，經(jīng)上消化道途徑移植會使仔豬近端腸道暴露于供體糞便中的潛在病原體，而增加患敗血癥的風(fēng)險(xiǎn)。糞便懸液中包括細(xì)菌、古生菌、真菌、原生生物、病毒、細(xì)胞因子及各種代謝產(chǎn)物[88]，這些成分對仔豬生長及最終的豬肉產(chǎn)品是否存在安全隱患還鮮有研究。除謹(jǐn)慎選擇供體和移植途徑外，若能確定腸道微生物中是哪種微生物或哪種因子、產(chǎn)物在仔豬腸道中發(fā)揮作用，進(jìn)而優(yōu)選特定品種的微生物進(jìn)行移植，會極大提高安全性和有效性[15]。

5 小 結(jié)

FMT對仔豬腸道屏障功能的維持和修復(fù)有一定的有益效果，但其中的機(jī)制仍不明確。對腸道微生物群和腸道屏障功能之間關(guān)系的精確理解，無疑有助于避免FMT治療的局限性制約，開發(fā)出更安全有效的方法，以改善仔豬腸道屏障功能，促進(jìn)養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。