袁 銅，黃 靚，楊 琳，王文策，朱勇文

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642)

腸道微生物群作為動(dòng)物最大的微生態(tài)系統(tǒng)，將動(dòng)物消化道無(wú)法消化的飼糧成分降解成可吸收的成分和一些具有生理活性的小分子化合物。腸道菌群(如乳酸菌、鏈球菌、腸桿菌、梭桿菌)及其代謝產(chǎn)物(短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)、膽汁酸、內(nèi)毒素等)對(duì)宿主營(yíng)養(yǎng)素消化吸收、免疫系統(tǒng)發(fā)育、腸道健康有重要作用[1]。越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物在調(diào)節(jié)線粒體功能方面產(chǎn)生影響[2-3]，進(jìn)而影響畜禽機(jī)體的抗氧化能力、生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)代謝周轉(zhuǎn)速度及飼料轉(zhuǎn)化效率等[4]。短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸等)可提高宿主細(xì)胞氧氣消耗和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)水平，改善線粒體氧化磷酸化(oxidative phosphorylation，OXPHOS)水平和抗氧化性能[5]；腸道微生物有害代謝產(chǎn)物(如毒膽酸)可增加活性氧(reactive oxygen species，ROS)含量、抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合體的活性[6]。腸道微生物中間產(chǎn)物吲哚丙酸(Indole propionic acid，IPA)誘導(dǎo)線粒體Ca2+超載以及O2過(guò)度消耗，從而導(dǎo)致線粒體功能障礙[7]。此外，腸道微生物區(qū)系及其代謝產(chǎn)物類型與飼糧營(yíng)養(yǎng)水平密切相關(guān)。研究表明，日糧纖維增加了腸道菌群多樣性，并顯著升高毛螺菌科豐度以及丁酸濃度[8]。因此，期望通過(guò)飼糧營(yíng)養(yǎng)手段靶向調(diào)控腸道微生物菌群及其代謝物來(lái)調(diào)節(jié)畜禽線粒體功能，改善其生長(zhǎng)與健康水平。

1 線粒體的生物學(xué)功能

線粒體是真核細(xì)胞中的一種重要的細(xì)胞器，能夠產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP)、維持細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)ROS產(chǎn)生[9]。細(xì)胞線粒體產(chǎn)生的ATP，參與糖酵解中底物的氧化、三羧酸循環(huán)(TCA)、丙酮酸脫羧[10-11]。其中，氧化磷酸化系統(tǒng)由4個(gè)多蛋白復(fù)合物(Ⅰ～Ⅳ)和ATP合酶(復(fù)合物Ⅴ)組成，OXPHOS是需氧產(chǎn)生ATP的主要來(lái)源，特別對(duì)神經(jīng)元[12]等需要高能量的細(xì)胞至關(guān)重要。作為電子傳遞鏈(ETC)的起始位點(diǎn)，復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ促進(jìn)電子的傳遞并與電子受體O2結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)ATP合成。鈣是線粒體功能的調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞器內(nèi)的多水平上促進(jìn)ATP合成，而氧化應(yīng)激下，細(xì)胞中鈣相關(guān)通道功能障礙，大量Ca2+聚集于線粒體，從而導(dǎo)致線粒體損傷和細(xì)胞調(diào)亡[13]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載時(shí)，線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞鏈產(chǎn)生ROS，而線粒體內(nèi)ROS的產(chǎn)生是細(xì)胞氧化應(yīng)激的主要來(lái)源[14]。畜禽機(jī)體內(nèi)ROS生成與清除的動(dòng)態(tài)平衡被打破對(duì)畜禽健康有害，當(dāng)ROS的濃度超過(guò)抗氧化劑的緩沖能力時(shí)，ROS可導(dǎo)致關(guān)鍵生物分子(如脂類、蛋白質(zhì)或DNA)過(guò)氧化損傷。機(jī)體線粒體ROS生成的增加可引起熱休克反應(yīng)、生長(zhǎng)緩慢、免疫失調(diào)等代謝疾病[15-17]。

2 腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對(duì)線粒體功能的影響

胃腸道菌群是動(dòng)物體內(nèi)最復(fù)雜的共生微生物生態(tài)系統(tǒng)，微生物既可以通過(guò)代謝宿主的飼糧成分產(chǎn)生氨基酸、SCFA等，也可以通過(guò)自身的生物合成基因簇，產(chǎn)生獨(dú)特結(jié)構(gòu)和功能的代謝產(chǎn)物影響動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育。近年來(lái)的大量研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群參與調(diào)節(jié)宿主的神經(jīng)生理功能，并提出 “微生物-腸-腦軸”[18]概念。但這些研究多側(cè)重于腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對(duì)宿主組織和細(xì)胞的影響及其作用機(jī)制，對(duì)細(xì)胞器功能(如線粒體功能)調(diào)節(jié)作用的研究報(bào)道偏少。Saihara 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠腸道菌群可介導(dǎo)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α)通路促進(jìn)動(dòng)物線粒體生物合成。線粒體功能方面，益生菌鼠李糖乳桿菌激活過(guò)氧化物酶增殖物激活受體α(peroxidase proliferators activate receptors-α，PPAR-α)上調(diào)脂肪細(xì)胞因子表達(dá)，提高線粒體OXPHOS水平[20]。此外，小鼠巨噬細(xì)胞中結(jié)核分枝桿菌抑制內(nèi)毒素(LPS)介導(dǎo)的Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)信號(hào)通路，從而減少線粒體 ROS 的產(chǎn)生[21]。上述研究提示，腸道微生物菌群及其代謝產(chǎn)物可維持腸道穩(wěn)態(tài)或介導(dǎo)調(diào)節(jié)線粒體生物合成代謝途徑, 對(duì)宿主線粒體功能產(chǎn)生影響。

2.1 腸道微生物及其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)線粒體能量代謝

SCFA是膳食纖維在動(dòng)物腸道中的乳酸菌和雙歧桿菌等介導(dǎo)下發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物[22]，包括乙酸、丙酸和丁酸等。短鏈脂肪酸是結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源[23]，其中丁酸作為首要能源物質(zhì)，對(duì)維持腸道功能穩(wěn)態(tài)以及調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝具有重要作用。丁酸鹽和乙酸鹽可通過(guò)激活小鼠結(jié)腸細(xì)胞腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)通路調(diào)控線粒體功能，AMPK可作為調(diào)節(jié)線粒體OXPHOS的能量感受器[24]；Mollica等[25]發(fā)現(xiàn)，N-丁酸鹽通過(guò)激活A(yù)MPK-乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylaseα，ACC)通路改善了線粒體呼吸能力，從而促進(jìn)了肝中的線粒體能量代謝。目前，大量畜禽試驗(yàn)已證實(shí)丁酸及其衍生物在畜禽生長(zhǎng)發(fā)育和免疫健康及細(xì)胞能量與組織穩(wěn)態(tài)等方面具有顯著改善作用。同時(shí)，丁酸也可以通過(guò)能量底物這一作用，提高結(jié)腸上皮細(xì)胞線粒體功能，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞功能。Donohoe等[26]的體外試驗(yàn)證實(shí)，丁酸鹽進(jìn)入線粒體，經(jīng)過(guò)β 氧化、TCA 循環(huán)后有助于提高NADH呼吸鏈酶活性及ATP合成，并促進(jìn)腸細(xì)胞氧化代謝及抑制細(xì)胞自噬，當(dāng)添加丁酸鹽到無(wú)菌小鼠的結(jié)腸細(xì)胞中時(shí)，OXPHOS水平增加，自噬情況得到改善。體內(nèi)試驗(yàn)同樣證實(shí)，飼糧中添加丁酸鈉可顯著提高飼料轉(zhuǎn)化效率[27]和抗氧化能力[28]，一方面，丁酸激活PGC-1α通路并增強(qiáng)線粒體功能來(lái)加快能量轉(zhuǎn)化效率；另一方面，丁酸作為信號(hào)分子，可以通過(guò)抑制組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)參與線粒體能量代謝酶活性的調(diào)控。肝組織中產(chǎn)生的初級(jí)膽汁酸[29]，經(jīng)過(guò)部分腸道厭氧菌的降解成為次級(jí)膽汁酸，如去氧膽酸和石膽酸。次級(jí)膽汁酸是脂質(zhì)和能量代謝調(diào)節(jié)劑，可激活核法呢素 X 受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)和 G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體 1(G protein-coupled bile acid receptor 5，TGR5)信號(hào)通路與線粒體互作調(diào)控[30]。膽汁酸具有促進(jìn)脂肪消化吸收、抑制腸道有害菌群的生長(zhǎng)繁殖以及提高能量代謝水平的作用[31]。腸道中的膽汁酸與FXR 受體結(jié)合產(chǎn)生成纖維因子 19/15(fibroblast growth factor 19/15，F(xiàn)GF19/15)通過(guò)腦-腸軸到達(dá)下丘腦調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，下丘腦中 FGF19 具有調(diào)節(jié)能量代謝的作用[32]。

2.2 腸道微生物及其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)線粒體ROS的產(chǎn)生

OXPHOS產(chǎn)生ATP的過(guò)程中，線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞鏈產(chǎn)生ROS，畜禽機(jī)體ROS的產(chǎn)生隨著能量需要的增加呈上升趨勢(shì)，其原因是線粒體ETC泄漏導(dǎo)致的[33]。復(fù)合物 I 是 ROS產(chǎn)生的主要來(lái)源，其不穩(wěn)定的性質(zhì)，將導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和 DNA 發(fā)生氧化反應(yīng)[34]。腸道微生物及其代謝產(chǎn)物通過(guò)調(diào)節(jié)ROS的產(chǎn)生靶向調(diào)控線粒體，動(dòng)物機(jī)體ROS的大量增加主要源于膽汁酸引起的線粒體膜通透性改變。體外試驗(yàn)證實(shí)，毒膽酸可增加人和小鼠肝細(xì)胞中ROS含量、破壞線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential，MMP)和抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合體的活性[6]。研究表明脫氧熊膽酸(UDAC)濃度低于 50 μmol·L-1時(shí)可使線粒體膜通透性增加[35]。飼糧添加高濃度脫氧膽酸鈉(NaDOC)可能造成線粒體氧化損傷，NaDOC作為氧化應(yīng)激誘導(dǎo)劑在結(jié)腸以及肝細(xì)胞上得到廣泛運(yùn)用[36]，NaDOC抑制腸道 Ca2+吸收以及增加ROS 的產(chǎn)生和線粒體膜通透性的改變，導(dǎo)致線粒體氧化應(yīng)激以及功能障礙[37]。Xavier等[38]研究表明，一定濃度的UDAC可以降低神經(jīng)干細(xì)胞線粒體ROS產(chǎn)量并提高細(xì)胞色素含量，進(jìn)而保護(hù)線粒體的完整性和功能，可作為一種靶向線粒體的抗凋亡和抗氧化物質(zhì)。雖然在畜禽生產(chǎn)上相關(guān)的研究較少，但小鼠模型研究表明，丙酸可干擾線粒體代謝，導(dǎo)致線粒體ROS的產(chǎn)生。丙酸與輔酶A結(jié)合后生成重要的中間代謝產(chǎn)物丙酰輔酶A，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化后以琥珀酰輔酶A的形式進(jìn)入檸檬酸循環(huán)[39]。琥珀酰輔酶A在正常生理濃度下可以提高線粒體基質(zhì)功能水平，但高濃度的琥珀酰輔酶A抑制檸檬酸合成酶，直接導(dǎo)致線粒體ROS產(chǎn)生。在丙酸存在的情況下，檸檬酸循環(huán)的第一個(gè)步驟被抑制，NADH的產(chǎn)量減少導(dǎo)致線粒體呼吸鏈復(fù)合物I效率下降，線粒體功能受到影響。有研究表明，添加較高濃度的丙酸，可加劇ROS的產(chǎn)生[40]。其原因是ROS的存在導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生活性氮，活性氮可與丙酸反應(yīng)生成一種能有效抑制線粒體功能的化合物3-硝基丙酸[41]。飼糧中1%～2%的色氨酸可被一些帶有色氨酸酶的梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌代謝成五羥色胺和褪黑素[23]。褪黑素的實(shí)質(zhì)是一種內(nèi)源性的吲哚胺，吲哚胺是強(qiáng)大的抗氧化劑和自由基清除劑，可以保護(hù)細(xì)胞膜、ETC和線粒體DNA免受氧化損傷。在心血管相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，褪黑素可通過(guò)AMPK- PGC-1α- SIRT3信號(hào)通路，提高核因子(NRF)和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(mitochondrial transcription factor A，TFAM)的表達(dá)，改善呼吸鏈功能，減少ROS產(chǎn)生，保護(hù)心血管。且相比于傳統(tǒng)的抗氧化劑，褪黑素對(duì)線粒體的保護(hù)作用更具有靶向性[42]。

2.3 腸道微生物及其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)線粒體Ca2+穩(wěn)態(tài)

線粒體 Ca2+穩(wěn)態(tài)與線粒體的能量代謝顯著相關(guān)。當(dāng)線粒體對(duì) Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)能力降低時(shí)，可導(dǎo)致MMP降低、線粒體 Ca2+攝取減少，從而影響線粒體呼吸鏈的完整性[43]。近年來(lái)，研究者們發(fā)現(xiàn)了線粒體和細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)新的生理作用，即線粒體 Ca2+的攝取通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì) Ca2+穩(wěn)態(tài)影響細(xì)胞外 Ca2+進(jìn)入，因此可能影響肌肉收縮、神經(jīng)元興奮性和細(xì)胞遷移功能[44]。線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白(mitochondrial calcium uniporter，MCU)介導(dǎo)的線粒體 Ca2+攝取，是由ETC產(chǎn)生的內(nèi)膜電位驅(qū)動(dòng)的。添加SCFA能夠上調(diào)牛瘤胃上皮細(xì)胞MCU基因表達(dá)水平，從而促進(jìn)線粒體Ca2+攝取以及ATP產(chǎn)生[45]。研究表明，飼糧添加丁酸鈉通過(guò)調(diào)控瞬時(shí)受體電位亞家族V成員6 (transient receptor potential channel subfamily V member 6, TRPV6)通路增加了小鼠腸道Ca2+水平[46]。腸道菌群在催化精氨酸的過(guò)程中，可以產(chǎn)生鳥(niǎo)氨酸和一氧化氮(NO)等物質(zhì)[47]。鳥(niǎo)氨酸循環(huán)能夠促進(jìn)線粒體能量代謝，鳥(niǎo)氨酸脫羧酶作為鳥(niǎo)氨酸循環(huán)、多胺合成代謝途中的第一個(gè)限速酶[48]，增加了多胺、NO的生成。多胺通過(guò)調(diào)控細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)以及E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的基因表達(dá)，維持腸上皮屏障功能以及細(xì)胞膜通透性[49]。當(dāng)腸道中革蘭陰性菌數(shù)量增加或腸道屏障受損時(shí)，腸道微生物會(huì)產(chǎn)生LPS，胡驍飛等[50]通過(guò)給肉仔雞腹腔注射500 μg·kg-1(BW) LPS，發(fā)現(xiàn)其對(duì)生長(zhǎng)性能并無(wú)顯著作用，但是對(duì)胴體品質(zhì)和胸肌肉品質(zhì)產(chǎn)生了不良影響，其原因是LPS誘導(dǎo)線粒體功能損傷、線粒體 Ca2+-ATP酶活性下降，從而影響肌纖維鈣離子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)功能[51]。

綜上所述，腸道微生物定植后調(diào)控機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)，產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，在維持腸道穩(wěn)態(tài)、輔助動(dòng)物抵御有害環(huán)境和調(diào)控線粒體功能方面具有重要作用。腸道微生物及其代謝產(chǎn)物具有很好地調(diào)節(jié)線粒體狀態(tài)的作用，通過(guò)影響微生物之間的群體響應(yīng)和調(diào)控、線粒體功能相關(guān)蛋白表達(dá)等途徑來(lái)發(fā)揮作用(圖1)。

圖1 腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對(duì)線粒體功能的調(diào)節(jié)途徑Fig.1 Regulation of mitochondrial function by intestinal microbes and their metabolites

3 腸道微生物對(duì)線粒體功能的影響因素

3.1 飼料營(yíng)養(yǎng)

飼糧種類、水平和結(jié)構(gòu)是影響動(dòng)物腸道微生物組成和代謝的重要因素。有研究表明，低蛋白質(zhì)水平(13%)飼糧顯著提高了育肥豬回腸中的消化鏈球菌與梭菌科相對(duì)豐度，有助于維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)和乙酸的產(chǎn)生，這提示腸道微生物對(duì)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的利用與飼糧蛋白質(zhì)水平相關(guān)[52-53]；而高蛋白質(zhì)水平(23%)飼糧增加仔豬腸道內(nèi)pH，抑制腸桿菌與乳酸桿菌屬的生成，促進(jìn)致病微生物的增殖[54]。Ijaz等[55]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂高脂飼糧顯著降低小鼠腸道中的阿克曼氏菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌屬豐度以及PGC-1α 蛋白水平，從而抑制線粒體生物合成。Regmi等[56]用不同直鏈淀粉含量(<5%、20%、28%和63%)飼糧飼喂仔豬，發(fā)現(xiàn)飼喂63%直鏈淀粉顯著提高仔豬糞中的乳酸桿菌、雙歧桿菌豐度以及短鏈脂肪酸與丁酸含量。與2.5%粗纖維飼糧水平相比，7.5%粗纖維飼糧水平顯著提高了母豬纖維降解菌豐度和SCFA濃度[57]。Zeitz等[58]發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵木質(zhì)纖維素粗纖維飼糧可降低肉雞腸道厚壁菌門和乳桿菌屬豐度和微生物代謝產(chǎn)物濃度[59]。添加劑方面，白藜蘆醇、姜黃素等植物提取物具有抗氧化、抗炎等生物功能。給飼喂高脂日糧的大鼠添加白藜蘆醇顯著提高了腸道丁酸產(chǎn)生菌的比例以及SCFA濃度，從而促進(jìn)線粒體能量代謝水平[60]。姜黃素通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)、核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2related factor，Nrf2)信號(hào)通路降低ROS的水平，緩解熱應(yīng)激誘導(dǎo)的線粒體氧化應(yīng)激損傷[61]。此外，姜黃素能夠降低仔豬大腸桿菌相對(duì)豐度以及Toll樣受體4 (Toll-like receptors 4，TLR4)蛋白表達(dá)，從而抑制ROS的產(chǎn)生，最終緩解線粒體功能障礙[62]。

3.2 飼料轉(zhuǎn)化效率

飼料轉(zhuǎn)化效率與線粒體功能有著密切關(guān)系，相同的環(huán)境和飼糧條件下，與高飼料轉(zhuǎn)化率肉雞相比，低飼料轉(zhuǎn)化率肉雞肝線粒體功能和呼吸鏈復(fù)合物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和 Ⅳ)的活性下降及ROS和蛋白質(zhì)羰基含量升高[63-64]。同樣，與低飼料轉(zhuǎn)化率羔羊相比，高飼料轉(zhuǎn)化率羔羊相關(guān)的呼吸鏈復(fù)合物酶活性顯著下降[65]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明，低剩余采食量豬肌肉中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶3(glutathione peroxidase 3，GPX3)、過(guò)氧化氧化還原蛋白2(peroxiredoxins 6，PRDX6)mRNA水平顯著下降，從而抑制ROS的產(chǎn)生[66]。上述研究表明，動(dòng)物飼料轉(zhuǎn)化效率與其線粒體功能密切相關(guān)。腸道菌群方面，不同飼料轉(zhuǎn)化效率肉雞的回腸、盲腸微生群多樣性差異不顯著，但低剩余采食量肉雞盲腸中Oscillibacter、梭狀芽孢桿菌科豐度顯著升高[67]。高飼料轉(zhuǎn)化率豬盲腸乳桿菌屬和擬桿菌綱中的普雷沃菌屬的相對(duì)豐度顯著高于低飼料轉(zhuǎn)化率豬[68-69]。因此，不同飼料轉(zhuǎn)化效率畜禽腸道微生物的改變是否參與調(diào)節(jié)機(jī)體線粒體功能值得進(jìn)一步探究。

3.3 飼養(yǎng)階段

不同生長(zhǎng)階段動(dòng)物腸道微生物的組成和代謝水平對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響。Liu等[70]研究表明， 哺乳期間仔豬空腸中較高的乳酸桿菌和擬桿菌屬豐度，能夠促進(jìn)線粒體生物合成相關(guān)基因的表達(dá)[71]。也有研究發(fā)現(xiàn)，仔豬斷奶后其結(jié)腸中Alloprevotella和Oscillibacter相對(duì)豐度降低，且肝線粒體功能相關(guān)基因泛素氧化酶A2亞基(ubiquinone oxidoreductase subunit A2，NDUFA2)和泛素氧化酶A5亞基(ubiquinone oxidoreductase subunit A5，NDUFA5)mRNA表達(dá)水平以及ATP含量顯著降低，表明仔豬斷奶誘導(dǎo)了線粒體氧化應(yīng)激和功能障礙[72-73]。與妊娠后期相比，哺乳期母豬糞便中的擬桿菌屬豐度顯著增加，這意味著不可消化的飼糧成分可被發(fā)酵并產(chǎn)生SCFA，從而促進(jìn)線粒體功能相關(guān)基因的表達(dá)水平[74]。Qi等[75]比較了不同生長(zhǎng)階段對(duì)豬腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)6月齡豬腸道中瘤胃球菌科以及有益細(xì)菌Oscillospira豐度增加，可促進(jìn)機(jī)體丁酸鹽的產(chǎn)生[76]。肉鴨方面，相比生長(zhǎng)后期(6～10周齡)，2～4周齡肉鴨十二指腸與空腸中乳酸乳球菌豐度相對(duì)較高，乳酸乳球菌與線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)水平密切相關(guān)，從而為早期生長(zhǎng)發(fā)育提供能量[77-78]。總之，不同生長(zhǎng)階段動(dòng)物腸道微生物的組成和代謝產(chǎn)物的變化可參與線粒體功能調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響宿主生長(zhǎng)發(fā)育。

3.4 其他因素

動(dòng)物機(jī)體各種應(yīng)激可介導(dǎo)腸道微生物菌群及其代謝產(chǎn)物變化進(jìn)而影響線粒體能量代謝水平。在小鼠上，高溫急性熱應(yīng)激和中風(fēng)應(yīng)激顯著降低腸道乳酸桿菌豐度，并抑制抗氧化活性，從而導(dǎo)致ROS產(chǎn)量的增加以及線粒體氧化損傷[79-80]。高脂日糧誘導(dǎo)的小鼠慢性應(yīng)激可降低其厚壁菌門與擬桿菌門比例及其代謝產(chǎn)物丁酸和SCFA濃度，從而影響線粒體生物合成[81]。Koncz等[82]發(fā)現(xiàn)，紫外線誘導(dǎo)小鼠腎細(xì)胞超氧化物的增加，從而降低線粒體NADH以及 Ca2+水平。日齡方面，研究發(fā)現(xiàn)5月齡豬腸道菌群多樣性隨著月齡增加呈上升趨勢(shì)，5月齡后保持穩(wěn)定，但其乳酸桿菌、雙歧桿菌的相對(duì)豐度呈降低趨勢(shì)[83]。Amit-Romach等[84]采用16S rRNA基因靶向分析4、14、25日齡肉雞腸道微生物多樣性，發(fā)現(xiàn)4日齡肉雞十二指腸和盲腸乳酸菌屬是主要優(yōu)勢(shì)菌屬，且其比例隨著日齡增加而增多。已有研究發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌增加可顯著提高腸道短鏈脂肪酸濃度和抗氧化酶活性，并抑制ROS產(chǎn)生，從而影響宿主線粒體功能[85]。

4 小 結(jié)

研究腸道微生物與線粒體功能的關(guān)系對(duì)動(dòng)物健康有重要意義。目前，研究多側(cè)重于腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對(duì)宿主組織和細(xì)胞的影響及其作用機(jī)制，需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)細(xì)胞器功能(如線粒體功能)的研究。腸道微生物組成和水平通過(guò)何種途徑影響線粒體功能，以及線粒體與腸道微生物對(duì)話機(jī)制如何實(shí)現(xiàn)尚不清楚。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)研究腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對(duì)宿主線粒體的調(diào)節(jié)作用，為飼糧營(yíng)養(yǎng)手段靶向線粒體功能調(diào)控動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育提供新思路和新方法。