郭海康，萬(wàn)發(fā)春，沈維軍，王 祚

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

群體感應(yīng)(quorum sensing，QS)是微生物中的一種通訊系統(tǒng)，通過(guò)交換被稱為自誘導(dǎo)分子(autoinducer，AI)的化學(xué)信號(hào)分子來(lái)完成。在QS作用下，自誘導(dǎo)分子隨著細(xì)菌數(shù)量的增加而積聚，并將自誘導(dǎo)分子釋放到外環(huán)境中。當(dāng)自誘導(dǎo)分子的濃度達(dá)到一定程度時(shí)，該細(xì)菌群體的一些特定基因便可以表達(dá)(圖1)。Fuqua等于1994年在其研究中首次提出了群體感應(yīng)這一概念，此后便被廣泛采用。QS系統(tǒng)在微生物許多生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，如微生物發(fā)酵、生物膜生長(zhǎng)發(fā)育以及耐藥性的產(chǎn)生等。但是由于各種自誘導(dǎo)分子的組成、功能以及不同QS系統(tǒng)間的關(guān)系十分復(fù)雜，目前只對(duì)少數(shù)幾種模式細(xì)菌有系統(tǒng)性研究，對(duì)于畜禽消化道細(xì)菌QS的研究更是少見(jiàn)。有鑒于此，本文綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于畜禽消化道細(xì)菌QS的研究進(jìn)展，并總結(jié)了細(xì)菌QS對(duì)于畜禽消化道菌群與畜禽的作用及其相關(guān)調(diào)控，以期為利用細(xì)菌QS系統(tǒng)提高畜禽生產(chǎn)水平提供理論參考。

圖1 細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)示意圖[3]Fig.1 Schematic of bacterial quorum sensing system[3]

1 細(xì)菌QS的種類及其作用層次

1.1 細(xì)菌QS的種類

根據(jù)細(xì)菌分泌信號(hào)分子的不同，主要分為幾類：1)酰基高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子(acyl-homoserine lactone，AHL)，多數(shù)存在于革蘭陰性菌QS系統(tǒng)。AHL是由細(xì)菌細(xì)胞中LuxI 型酶合成，在濃度達(dá)到適度閾值后激活LuxR蛋白，從而調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)。AHL的作用范圍主要包括：生物熒光的產(chǎn)生、質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移、毒力基因的表達(dá)、生物膜的形成等。2)被稱作自誘導(dǎo)肽的寡肽類分子(autoinducing peptides，AIP)，由革蘭陽(yáng)性菌QS系統(tǒng)分泌，通過(guò)細(xì)胞膜上的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(ATP binding cassette)運(yùn)輸?shù)桨?，再被雙組分磷酸蛋白激酶識(shí)別，激活體內(nèi)RNAⅢ的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而誘導(dǎo)致病因子表達(dá)。其功能包括促進(jìn)毒力基因表達(dá)、產(chǎn)生抗微生物復(fù)合物等。3)呋喃糖基硼酸二酯(furanosyl-borate-diester)類化合物信號(hào)分子，也稱自體誘導(dǎo)物2(autoinducer-2，AI-2)，革蘭陽(yáng)性菌和革蘭陰性菌均可分泌，由細(xì)菌細(xì)胞中LuxS型酶合成其前體物質(zhì)4，5-二羥基-2，3-戊二酮(DPD)，進(jìn)一步修飾生成AI-2，可參與細(xì)菌種內(nèi)和種間的信號(hào)交流。

1.2 細(xì)菌QS的作用層次

QS相應(yīng)的作用層次主要分為細(xì)胞內(nèi)QS全細(xì)胞調(diào)控機(jī)制、不同模式的種內(nèi)細(xì)菌QS調(diào)控機(jī)制以及種間的QS調(diào)控機(jī)制3個(gè)層次。1)已完成的基因組分析表明，多數(shù)細(xì)菌的QS系統(tǒng)是以一種全細(xì)胞水平的方式來(lái)調(diào)控基因表達(dá)的。2)細(xì)菌種內(nèi)的QS調(diào)控機(jī)制又分為平行型模式的QS調(diào)控、順序型模式的QS調(diào)控、競(jìng)爭(zhēng)型模式的QS調(diào)控，以及開(kāi)-閉型模式的QS調(diào)控等。在細(xì)胞間的交流中，不同信號(hào)結(jié)構(gòu)體系中提供信息傳遞、檢測(cè)、轉(zhuǎn)譯和應(yīng)答過(guò)程可以作為用于區(qū)別其他類型的唯一特性。3)種間的QS調(diào)控機(jī)制，也稱“合作-欺騙”生態(tài)關(guān)系。欺騙指的是細(xì)菌個(gè)體從公共池中獲取其他個(gè)體分泌的公共物質(zhì)，享受QS利益的行為；合作指的是細(xì)菌個(gè)體通過(guò)相互交流，分泌能被群體中任意個(gè)體使用的公共物質(zhì)。

2 細(xì)菌QS在畜禽消化道中的研究進(jìn)展

由于消化道結(jié)構(gòu)、生理特性以及消化道菌群組成等各方面的不同，目前，豬和家禽消化道中細(xì)菌QS的研究發(fā)現(xiàn)主要集中于QS在大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、空腸梭菌等致病性細(xì)菌的發(fā)病機(jī)制中所發(fā)揮的作用，而反芻動(dòng)物瘤胃中細(xì)菌QS的報(bào)道則多與QS在瘤胃細(xì)菌粗纖維降解與微生物蛋白合成等生理活動(dòng)中的作用有關(guān)。

2.1 在豬消化道中的研究

Zhu等研究發(fā)現(xiàn)，腸毒性大腸埃希桿菌(Enterotoxigenic，ETEC)菌株JG280所誘導(dǎo)的豬小腸上皮IPEC-J2細(xì)胞死亡具有細(xì)菌細(xì)胞密度依賴性，其隨后的研究結(jié)果表明，JG280的AI-2信號(hào)分子所介導(dǎo)的QS參與了ETEC的發(fā)病機(jī)制。劉云研究表明，AHL類信號(hào)分子3OC12-HSL對(duì)仔豬IPEC-J2細(xì)胞形態(tài)具有明顯影響。其進(jìn)一步研究表明，3OC12-HSL在細(xì)菌黏附、侵襲宿主細(xì)胞過(guò)程中起著重要作用，影響了病原菌和宿主細(xì)胞間的互作，從而引起IPEC-J2形態(tài)的改變。Yang等從豬腸道內(nèi)容物中首次分離出AHL陽(yáng)性菌，并將其命名為嗜水氣假單胞菌YZ2(YZ2)，通過(guò)構(gòu)建來(lái)自YZ2的(編碼產(chǎn)生AHL類信號(hào)分子)同源基因的大腸桿菌表達(dá)載體，進(jìn)一步研究證明AHL能夠在大腸桿菌中誘導(dǎo)QS相關(guān)致病基因(包含、、等)表達(dá)。最新的研究表明，3OC12-HSL還會(huì)通過(guò)抑制仔豬IPEC-J2細(xì)胞的跨膜運(yùn)輸功能并影響精氨酸和脯氨酸的代謝而降低IPEC-J2細(xì)胞活力，從而對(duì)低出生體重仔豬的腸道健康產(chǎn)生不利影響。

2.2 在家禽消化道中的研究

相對(duì)于豬和反芻動(dòng)物，針對(duì)家禽消化道中細(xì)菌QS的相關(guān)研究及報(bào)道較少。Novak和Fratamico研究發(fā)現(xiàn)，能夠引起雞壞死性腸炎(necrotic enteritis，NE)的產(chǎn)氣莢膜梭菌可以產(chǎn)生種間信號(hào)分子AI-2，且QS信號(hào)分子類似物會(huì)抑制其活性。據(jù)報(bào)道，從雞消化道中分離出的產(chǎn)氣莢膜梭菌含有Agr型和Lux型QS，這兩種類型的QS在NE的發(fā)病機(jī)制中均起著重要作用。禽致病性大腸桿菌(avian pathogenic，APEC)中也存在QS，并且缺失基因的APEC突變株DDE17的毒力、運(yùn)動(dòng)能力等都有所下降，證實(shí)了AI-2介導(dǎo)的QS在APEC導(dǎo)致家禽患大腸桿菌病中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，缺失基因的空腸彎曲菌突變體生物膜形成會(huì)受到抑制，其運(yùn)動(dòng)能力以及在雞消化道中的定植能力也會(huì)降低。進(jìn)一步研究表明，抑制雞消化道中空腸梭菌QS能夠減少糞便中的空腸梭菌數(shù)量，從而控制其在環(huán)境中的傳播。

2.3 在反芻動(dòng)物消化道中的研究

反芻動(dòng)物的瘤胃是一種特殊的天然發(fā)酵罐，其中棲息著諸多種類的微生物，這些微生物具有降解纖維素、合成菌體蛋白和維生素等多種作用，對(duì)反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能及健康產(chǎn)生重要影響，因而細(xì)菌QS在反芻動(dòng)物消化道中的研究發(fā)現(xiàn)多集中于瘤胃細(xì)菌。Erickson等最早發(fā)現(xiàn)奶牛瘤胃液中的細(xì)菌可以產(chǎn)生AHL，但并未在所有試驗(yàn)?zāi)膛５牧鑫敢褐袡z測(cè)到AHL，推測(cè)產(chǎn)生AHL的細(xì)菌可能并非維持瘤胃正常發(fā)酵所必需的菌群。Mitsumori等在溶纖維丁酸弧菌、瘤胃真桿菌、黃色瘤胃球菌和溶淀粉琥珀酸單胞菌的培養(yǎng)液中均檢測(cè)到了AI-2類信號(hào)分子，同時(shí)在奶牛瘤胃液中檢測(cè)到了基因(編碼產(chǎn)生AI-2類信號(hào)分子)的同源物，表明瘤胃中存在由AI-2介導(dǎo)的QS系統(tǒng)。Ran等于不同采樣時(shí)間均未在山羊瘤胃內(nèi)容物及體外發(fā)酵的瘤胃液中檢測(cè)到AHLs和AI-2活性，但在體內(nèi)和體外的瘤胃液里克隆到了瘤胃普雷沃菌()的同源物。研究者推測(cè)可能是由于飼養(yǎng)條件與檢測(cè)技術(shù)的限制，導(dǎo)致AHLs和AI-2未被檢出。然而基因同源物的發(fā)現(xiàn)表明山羊瘤胃微生物仍然可能存在AI-2介導(dǎo)的QS。至今已證實(shí)黃色瘤胃球菌、牛瘤胃鏈球菌等瘤胃微生物存在多種AI介導(dǎo)的QS，但是由于瘤胃微生物種類多、數(shù)量大，仍需進(jìn)一步研究瘤胃中究竟哪些微生物存在QS、存在哪種AI介導(dǎo)的QS，以及QS是如何調(diào)控這些微生物的。

綜上所述，針對(duì)畜禽消化道中細(xì)菌QS的研究起步較晚，近年來(lái)，對(duì)于畜禽消化道中細(xì)菌QS的研究逐漸發(fā)展和深入。然而，還存在很多需要探索的問(wèn)題，例如在不同種類動(dòng)物中是否存在不同的作用機(jī)制，以及不同細(xì)菌種類在同種類動(dòng)物中的作用及其機(jī)制等。以上問(wèn)題均需要通過(guò)進(jìn)一步的深入研究證實(shí)。

3 QS對(duì)畜禽消化和免疫功能的影響

3.1 QS對(duì)畜禽消化功能的影響

已有的相關(guān)研究報(bào)道表明，細(xì)菌QS存在于畜禽消化道菌群中，并且其可能通過(guò)調(diào)控消化道細(xì)菌生理代謝活動(dòng)進(jìn)而對(duì)宿主消化功能產(chǎn)生影響。冉濤和譚支良的報(bào)道表明，反芻動(dòng)物瘤胃微生物中的溶纖維丁酸弧菌、白色瘤胃球菌和黃色瘤胃球菌等細(xì)菌存在多種AI信號(hào)分子介導(dǎo)的QS，具有調(diào)節(jié)瘤胃細(xì)菌運(yùn)動(dòng)、定植和生物膜形成等功能，并且這些細(xì)菌在瘤胃發(fā)酵過(guò)程中對(duì)降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等有重要作用，推測(cè)QS在瘤胃厭氧發(fā)酵過(guò)程中也起著重要作用。有研究表明，在14月齡草原紅牛日糧中添加參照橡樹(shù)皮提取物成分制成的QS抑制劑(quorum sensing inhibitor，QSI，成分：松柏醇50%，3,4,5-三甲氧基苯酚20%，丙基間苯二酚15.5%，香草醛5.9%，氧雜茶鄰?fù)?.3%，東莨菪素3.3%)可提高瘤胃中揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids，VFA)濃度以及促進(jìn)菌體蛋白合成，表明QSI可能通過(guò)抑制消化道某些細(xì)菌QS功能而提高了消化率，據(jù)此可以推測(cè)被此QSI所抑制的細(xì)菌QS會(huì)對(duì)草原紅牛消化功能產(chǎn)生不利影響。Patra等研究發(fā)現(xiàn)，反芻動(dòng)物以甲烷形式所損失的能量占飼料總能的2%～15%，而瘤胃產(chǎn)甲烷菌主要利用VFA和氫氣生成甲烷。由于QS能夠?qū)Ξa(chǎn)甲烷菌細(xì)胞形態(tài)、生物膜生成及瘤胃菌群增殖產(chǎn)生影響，其可能在瘤胃中細(xì)菌與甲烷菌的互作中發(fā)揮作用，因此如果對(duì)這一作用機(jī)制開(kāi)展深入研究，有望為提高飼料利用率及減少甲烷排放尋找到一條新途徑。目前，QS對(duì)豬和家禽消化的影響的相關(guān)報(bào)道極少，但是QS對(duì)乳酸菌、沙門(mén)菌、大腸桿菌等消化道細(xì)菌生物膜形成、毒力因子表達(dá)等有重要作用，進(jìn)而對(duì)消化道中菌群組成和結(jié)構(gòu)、pH等產(chǎn)生影響，因此推測(cè)QS會(huì)對(duì)豬和家禽的消化功能同樣發(fā)揮作用。

綜上所述，畜禽消化道菌群中存在QS，也可以推測(cè)消化道細(xì)菌QS會(huì)對(duì)畜禽消化功能產(chǎn)生影響，但是QS影響消化道細(xì)菌具體作用機(jī)制以及對(duì)畜禽消化功能的作用仍需進(jìn)一步探索和明確。而如何利用細(xì)菌QS對(duì)于畜禽消化道菌群的作用機(jī)制對(duì)畜禽消化功能實(shí)現(xiàn)有效調(diào)控，將會(huì)是今后研究的一系列熱點(diǎn)。

3.2 QS對(duì)畜禽免疫功能的影響

QS可以通過(guò)促進(jìn)或抑制細(xì)菌毒力因子基因表達(dá)影響細(xì)菌的代謝、運(yùn)動(dòng)、毒素分泌等，進(jìn)而影響畜禽免疫功能。Gart等的研究報(bào)道，沙門(mén)菌Ⅱ型QS系統(tǒng)可以介導(dǎo)鞭毛基因(C和)和毒力島SPI-1(編碼細(xì)菌毒力基因簇的染色體片段)相關(guān)毒力因子(、、和)的表達(dá)，影響沙門(mén)菌對(duì)宿主細(xì)胞的黏附和侵襲，進(jìn)而引發(fā)宿主體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答。Moreira等研究證實(shí)沙門(mén)菌Ⅲ型QS系統(tǒng)中的、基因在沙門(mén)菌毒力基因(、和)的表達(dá)中發(fā)揮重要作用，影響沙門(mén)菌的毒力和運(yùn)動(dòng)性，進(jìn)而影響沙門(mén)菌侵染畜禽腸道黏膜上皮、破壞腸道屏障及誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的能力。研究表明，金黃色葡萄球菌QS輔助基因調(diào)節(jié)系統(tǒng)(accessorygene regulator，Agr)中的轉(zhuǎn)錄單位RNAⅢ通過(guò)反義堿基配對(duì)機(jī)制和轉(zhuǎn)錄抑制蛋白R(shí)ot影響基因表達(dá)，可調(diào)控α-溶血素、PSMα及PSMβ等多種毒素的釋放，從而具有影響宿主白細(xì)胞、血小板等的裂解以及抑制吞噬細(xì)胞的吞噬功能等一系列作用。QS具有影響細(xì)菌毒力因子中內(nèi)毒素、外毒素的分泌，進(jìn)而調(diào)節(jié)畜禽免疫功能的作用。細(xì)菌毒力因子中的內(nèi)毒素可誘導(dǎo)機(jī)體巨噬細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)，還會(huì)引起血小板減少、骨髓反應(yīng)和過(guò)敏反應(yīng)等一系列免疫反應(yīng)。此外，細(xì)菌分泌的外毒素能破壞宿主細(xì)胞、干擾免疫反應(yīng)，如α-溶血素可以裂解白細(xì)胞、血小板、上皮細(xì)胞等。

QS除了通過(guò)促進(jìn)或抑制細(xì)菌毒力因子表達(dá)，也能通過(guò)調(diào)控短鏈脂肪酸生成的方式影響機(jī)體免疫功能。由于反芻動(dòng)物瘤胃中的白色瘤胃球菌、黃色瘤胃球菌等能夠?qū)⒛举|(zhì)纖維素降解生成乙酸、丙酸、丁酸等，QS能夠調(diào)控這些細(xì)菌的代謝、運(yùn)動(dòng)以及增殖等生理活動(dòng)，從而影響乙酸、丁酸等短鏈脂肪酸調(diào)節(jié)消化道菌群、保護(hù)腸道黏膜屏障、抗炎抗腫瘤等作用。此外，研究報(bào)道產(chǎn)丁酸的梭菌屬、梭桿菌屬等菌屬中均有受QS調(diào)控的菌種，推測(cè)QS也能通過(guò)調(diào)控產(chǎn)丁酸菌的生理活動(dòng)影響丁酸的生成進(jìn)而調(diào)節(jié)畜禽免疫功能，但仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上，細(xì)菌QS可能通過(guò)影響細(xì)菌毒力因子表達(dá)、短鏈脂肪酸生成等方式影響畜禽免疫活動(dòng)。然而迄今只對(duì)消化道中極個(gè)別致病性細(xì)菌QS有較為全面的研究，接下來(lái)應(yīng)深入探究畜禽消化道中常見(jiàn)及優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的QS通過(guò)調(diào)控毒力因子、短鏈脂肪酸等途徑進(jìn)而影響畜禽免疫功能的具體機(jī)制或模式。

4 畜禽消化道細(xì)菌QS相關(guān)調(diào)控

4.1 細(xì)菌QS的相應(yīng)調(diào)控手段

干擾和破壞QS的過(guò)程稱作群體淬滅(quorum quenching，QQ)，可以減少或消除細(xì)菌間的“交流”，阻礙致病菌致病因子表達(dá)，從而抵御致病菌感染。相較于使用抗生素滅菌或抑菌，QQ不會(huì)影響細(xì)菌的生存和生長(zhǎng)，并且只針對(duì)某一類靶細(xì)菌的QS，能夠特異性抑制致病菌的致病性，而不是采用全部消殺的方式，不易造成選擇壓力和耐藥性。有鑒于此，QQ作為一種新型的、有效的病害防控方法，具有良好的應(yīng)用前景。

QS需要先后經(jīng)由信號(hào)分子分泌、識(shí)別以及信號(hào)—受體復(fù)合體形成3個(gè)主要步驟而產(chǎn)生作用(圖2)，因此QQ可以通過(guò)破壞或抑制以上3個(gè)步驟中的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)。即可以通過(guò)降低QS信號(hào)分子調(diào)節(jié)基因的表達(dá)來(lái)抑制信號(hào)分子生成，或使用信號(hào)分子降解酶降解、破壞信號(hào)分子，或使用信號(hào)分子類似物、信號(hào)受體抑制劑等阻止信號(hào)分子與相應(yīng)的受體蛋白結(jié)合。

圖2 群體感應(yīng)作用機(jī)理Fig.2 Mechanism of action of Quorum sensing

4.2 畜禽消化道細(xì)菌QS相關(guān)調(diào)控研究

如今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸多能夠淬滅細(xì)菌QS的物質(zhì)，但僅有少量應(yīng)用于畜禽，尤其是暫未發(fā)現(xiàn)QS信號(hào)分子類似物應(yīng)用于畜禽消化道細(xì)菌的報(bào)道。因此，使細(xì)菌QS相關(guān)調(diào)控的研究應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)將成為重點(diǎn)。以下分別是通過(guò)抑制QS信號(hào)分子生成、傳遞來(lái)淬滅畜禽消化道細(xì)菌QS的研究成果。

4.2.1 抑制信號(hào)分子生成 細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生多種QS信號(hào)分子，并不斷分泌到周圍環(huán)境中，達(dá)到“信息交流”的目的。生成QS信號(hào)分子需要底物、各種酶以及多種調(diào)節(jié)基因共同作用，譬如革蘭陰性菌QS中LuxI蛋白能夠催化-腺苷蛋氨酸(-adenosyl methionine，SAM)上的高絲氨酸與載體蛋白酰基側(cè)鏈結(jié)合，進(jìn)而形成信號(hào)分子 AHL；AI-2的生成則是-腺苷同型半胱氨酸(-adenosyl homocysteine，SAH)在核苷酶Pfs的作用下分解為腺嘌呤和-核糖基同型半胱氨酸(LuxS)，接著LuxS反應(yīng)產(chǎn)生AI-2的前體物質(zhì)4，5-二羥基-2，3-戊二酮(DPD)；因而可以通過(guò)破壞底物、抑制酶活性和調(diào)節(jié)基因的表達(dá)阻礙信號(hào)分子產(chǎn)生。通過(guò)總結(jié)相關(guān)報(bào)道發(fā)現(xiàn)，眾多天然植物活性成分能夠抑制QS信號(hào)分子生成(表1)。除天然植物活性成分外，發(fā)現(xiàn)一些化合物也具有抑制QS信號(hào)分子生成的作用。Dong等研究表明，三氯生(triclosan)能夠阻止?；d體蛋白被還原，起到抑制信號(hào)分子AHL生成的作用。Alfaro等合成了三氫核糖基-L-同型半胱氨酸和-高核糖基-L-半胱氨酸兩種LuxS的底物類似物，均能夠降低LuxS活性進(jìn)而抑制信號(hào)分子AI-2生成。隨著研究的不斷深入，將會(huì)有更多的天然或人工合成化合物用于抑制QS信號(hào)分子生成。

4.2.2 破壞信號(hào)分子，抑制其傳遞 通過(guò)破壞QS信號(hào)分子，抑制其傳遞，進(jìn)而干擾細(xì)菌通訊途徑能夠達(dá)到群體淬滅的目的。例如，-?；呓z氨酸內(nèi)酯酶可水解QS信號(hào)分子酰基高絲氨酸內(nèi)酯的內(nèi)酯環(huán)，從而破壞其作為信號(hào)分子的功能。但是水解產(chǎn)物-?；呓z氨酸在酸性介質(zhì)中能夠重新環(huán)化成-?；呓z氨酸內(nèi)酯，因而-?；呓z氨酸內(nèi)酯酶的淬滅作用是可逆的。淬滅酶在動(dòng)物試驗(yàn)中已經(jīng)得到應(yīng)用，張廣民等曾在肉雞飼料及斷奶仔豬日糧中添加500 g·t-乙?；呓z氨酸內(nèi)酯酶。結(jié)果顯示，不同日齡的肉雞淬滅酶組和對(duì)照組相比料肉比有明顯降低，日增重和飼料轉(zhuǎn)化率有一定提高；斷奶仔豬生產(chǎn)性能顯著改善，腹瀉率得到降低。也有研究結(jié)果表明，在日糧中添加-?；呓z氨酸內(nèi)酯酶能夠改善綿羊瘤胃發(fā)酵，提高日糧營(yíng)養(yǎng)利用效率和干物質(zhì)表觀消化率。Kim等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加嗜酸乳桿菌30SC能夠提高仔豬消化道中乳酸桿菌相對(duì)豐度，減少大腸桿菌的數(shù)量，有效改善仔豬的生長(zhǎng)性能和免疫狀態(tài)。其相關(guān)研究表明，30SC細(xì)胞提取物可以深度抑制腸出血性大腸桿菌O157:17(ETEC)中AI-2信號(hào)分子活性，但30SC益生菌細(xì)胞提取物破壞或降解AI-2信號(hào)分子的過(guò)程仍需進(jìn)一步研究。

4.3 淬滅畜禽消化道細(xì)菌QS的其他方法

目前暫未發(fā)現(xiàn)信號(hào)分子類似物(可抑制信號(hào)分子與受體蛋白結(jié)合)以及受體抑制劑作用于畜禽消化道細(xì)菌的報(bào)道，但已有諸多關(guān)于運(yùn)用信號(hào)分子類似物和受體抑制劑淬滅QS的研究。Mcinnis等設(shè)計(jì)合成的多種硫代內(nèi)酯類信號(hào)分子類似物對(duì)LuxI/LuxR型QS系統(tǒng)有影響。其中，六個(gè)碳短?；驳腛HHL硫內(nèi)酯類似物對(duì)LuxR受體具有抑制作用。Brackman等合成了一系列酰胺鍵被三唑環(huán)取代的AHL類似物，發(fā)現(xiàn)其均能抑制銅綠假單胞菌的LuxR型QS系統(tǒng)。Sully等發(fā)現(xiàn)了一種小分子抑制劑——savirin，它能夠抑制受體蛋白AgrA活性，從而干擾金黃色葡萄球菌中agr介導(dǎo)的QS。Paczkowski等研究表明，對(duì)銅綠假單胞菌進(jìn)行類黃酮處理，可改變QS調(diào)控靶標(biāo)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，抑制毒力因子的產(chǎn)生，這是由于黃酮類化合物通過(guò)拮抗信號(hào)分子的結(jié)合受體LasR和RhlR而特異性地抑制QS。O’Loughlin等利用重組大腸桿菌菌株測(cè)定間溴硫代內(nèi)酯(meta-bromo-thiolactone, mBTL)對(duì)LasR和RhlR兩種受體的影響，結(jié)果表明，mBTL能夠部分抑制兩種受體，但只在一定濃度范圍才能發(fā)揮效力。Kalaiarasan等在mCTL與mBTL上引入更多氫鍵，設(shè)計(jì)合成了-(4-(4-氟苯胺)丁酰)-L-高絲氨酸內(nèi)酯(FABHL)和-(4-(4-氯苯胺)丁酰)-L-高絲氨酸內(nèi)酯(CABHL)，F(xiàn)ABHL和CABHL均能通過(guò)干擾QS抑制生物膜形成，且CABHL能夠顯著下調(diào)和基因的表達(dá)。

綜上，盡管已有諸多研究表明QS信號(hào)分子類似物和受體抑制劑能夠淬滅細(xì)菌QS，然而暫未見(jiàn)應(yīng)用于畜禽的相關(guān)報(bào)道。如何利用QS信號(hào)分子類似物或受體抑制劑對(duì)畜禽消化道QS進(jìn)行淬滅進(jìn)而有效調(diào)控消化道菌群并提升畜禽健康與生產(chǎn)水平，是需要進(jìn)一步探究的問(wèn)題。

表1 植物活性成分抑制QS信號(hào)分子生成

5 小結(jié)與展望

細(xì)菌QS的發(fā)現(xiàn)作為微生物學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展之一，增進(jìn)了人們對(duì)細(xì)菌通訊系統(tǒng)及細(xì)菌種內(nèi)和種間互作競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的深入了解，促進(jìn)了環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)、獸醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。近年來(lái)，關(guān)于細(xì)菌QS在細(xì)菌感染、食品保鮮、厭氧發(fā)酵等領(lǐng)域的研究逐漸增多，但其在畜禽上的報(bào)道相對(duì)少見(jiàn)。隨著全世界對(duì)于畜牧業(yè)減排、禁抗的要求越來(lái)越高，如何利用細(xì)菌QS克服細(xì)菌抗藥性以及調(diào)控畜禽消化與免疫等功能必將成為研究熱點(diǎn)。有鑒于此，基于已有的細(xì)菌QS信號(hào)分子、信號(hào)通路、調(diào)控機(jī)理等方面的研究成果，進(jìn)一步深入研究畜禽消化道細(xì)菌QS在畜禽生產(chǎn)中的作用及其調(diào)控機(jī)制，對(duì)于保障畜禽健康、提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì)、以及促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效等均具有積極的指導(dǎo)意義。