岑明珠　張宇煊　鄭朝軍　歐建存　丘婷　林樹茂　張輝華

摘要：雞腸道微生物群是一個龐大又復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，其內(nèi)的基因可能比宿主自身多100倍，雞腸道微生物在機體內(nèi)參與營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與消化，維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)有利于機體健康生長，同時也是維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的先天性防御屏障。由此可見，雞腸道微生物的聚集可對其機體各系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，尤其是腸道免疫系統(tǒng)，即天然免疫（innate immunity）和適應(yīng)性免疫（adaptive immunity）。雞肉是人類高效生產(chǎn)蛋白質(zhì)的主要提供者之一，因此雞腸道健康問題的解決迫在眉睫。另外，當(dāng)前抗生素在國內(nèi)外全面禁用，因此深入了解腸道微生物對家禽免疫的影響十分重要。本文主要闡述了腸道微生物對雞免疫功能的影響，包括腸道微生物的建立、影響雞腸道微生物的因素、腸道微生物群的環(huán)境因素以及家禽的免疫系統(tǒng)等，并進(jìn)一步從腸道微生物對各種免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用和代謝產(chǎn)物（短鏈脂肪酸、膽汁酸及色氨酸）等腸道微生物代謝物對機體免疫細(xì)胞的調(diào)控作用及作用機制等方面闡述腸道微生物對雞免疫功能的影響。旨在為未來研究疾病易感性、疫苗應(yīng)答、家禽健康和生產(chǎn)力等方面提供參考。

關(guān)鍵詞：雞；腸道微生物；腸道免疫系統(tǒng)；免疫細(xì)胞；代謝產(chǎn)物

中圖分類號：S831.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002-1302（2023）11-0010-10

腸道是機體與外界環(huán)境接觸最密切的組織，其不僅僅是消化器官，還是體內(nèi)最大的免疫器官。腸道中存在著一個由龐大而復(fù)雜的微生物群組成的微生態(tài)系統(tǒng)，研究表明這一微生態(tài)系統(tǒng)中每一種微生物都有2 000個基因，組成了200萬個基因，這比雞的估計基因數(shù)量（大約17 000個）多100倍［1］。研究表明，與哺乳動物相比，雞腸道較短，食物在其中的保留時間不超過3.5 h，因此雞腸道微生物群的微生物多樣性與其他動物相比較低［2］。Wei等通過對雞腸道微生物進(jìn)行宏基因組數(shù)據(jù)分析共發(fā)現(xiàn)900個種水平的分類操作單元（OTUs），13個門和117個屬，其中：門類以厚壁菌門（70%）、擬桿菌門（123%）和變形菌門（9.3%）為主，占總微生物90%以上，主要是厭氧菌；而屬類以梭狀芽孢桿菌屬、反胃球菌屬、乳桿菌屬和擬桿菌屬為主［3］。

腸道微生物受到日齡、日糧和飼養(yǎng)環(huán)境等的影響，并與宿主形成共生關(guān)系。近年來，隨著高通量測序技術(shù)等研究手段的不斷發(fā)展進(jìn)步，腸道微生物對宿主免疫的調(diào)控研究取得了很大突破［2］。在養(yǎng)殖中，保持雞的腸道菌群正常是提高效益的前提和保障。當(dāng)前由于飼用抗生素的禁止使用，導(dǎo)致我國家禽生產(chǎn)中家禽腸道健康問題突出，腸道健康受到家禽生產(chǎn)人員的極大關(guān)注。本文將重點對腸道微生物在家禽免疫調(diào)控方面的影響進(jìn)行綜述。

1影響雞腸道微生物的因素

1.1日齡

在胚胎時期，雞腸道內(nèi)幾乎不含微生物，出雛1 h 后，糞鏈球菌和大腸桿菌在雛雞盲腸定殖并在 3 d 內(nèi)逐漸充滿整個腸道［4］。雛雞采食4 h后，乳桿菌開始在嗉囊和盲腸定殖并在24 h內(nèi)遍布十二指腸、回腸和盲腸。出雛3 d后，鏈球菌、乳桿菌、大腸桿菌和腸球菌等遍布整個腸道，腸道微生物群體初步涌現(xiàn)。2周內(nèi)，雛雞開始建立穩(wěn)定的微生物區(qū)系，其中糞鏈球菌和大腸桿菌為主要的微生物，之后隨著日齡增長，乳桿菌逐漸成為優(yōu)勢菌。盲腸微生物發(fā)育滯后于小腸，需5～7周才建立穩(wěn)定的微生物區(qū)系，主要為糞鏈球菌、梭菌屬、腸桿菌等［4］。隨著雞腸道的成熟，腸道微生物從單一結(jié)構(gòu)逐漸形成一個復(fù)雜的體系，對雞的生長性能和免疫等都起到非常重要的作用。

研究表明，微生物可通過母雞輸卵管或蛋殼的孔從環(huán)境中獲得［5］。孵化后，腸道微生物的豐度和多樣性在后續(xù)的生長過程中增加，并在頭幾周增加最多［6］。而微生物群組成的個體差異隨著雞齡的增加反而減少［7］。研究發(fā)現(xiàn)，1 d的雛雞就已經(jīng)在腸道中定殖（入?。┝宋⑸锶郝洌?］。Oakley等以肉雞盲腸為例，發(fā)現(xiàn)在肉雞雛雞孵化后7 d，微生物群以3個屬（黃桿菌屬、假毛癬菌和毛螺菌屬序列型）為主，占所有序列的50%以上。孵化后21 d，糞桿菌屬占優(yōu)勢，并一直保持到孵化后42 d，此時玫瑰桿菌變得更加突出，并重新出現(xiàn)毛螺菌屬序列類型［9］。在蛋雞中，Kers等也進(jìn)行了相關(guān)闡述，即在第0天蛋雞體內(nèi)的變形菌數(shù)量最多，而從第7天開始，厚壁菌門在蛋雞中也成為最豐富的門［7］。Ballou等則通過研究發(fā)現(xiàn)，第0天蛋雞蛋白桿菌的相對豐度在85%以上，而在肉雞中該門僅占約30%和5%［8］。

1.2品種

宿主的遺傳背景被認(rèn)為是可能影響腸道菌群組成的一個因素［10］。肉雞和蛋雞之間存在著相當(dāng)大的生理差異。蛋雞和肉雞腸道組織在絨毛高度、絨毛寬度和隱窩深度方面的形態(tài)差異影響腸道吸收面積，并與肉仔雞較高的體質(zhì)量有關(guān)。此外，Simon等研究表明，肉雞回腸中免疫球蛋白A（slgA）、免疫球蛋白M（slgM）和免疫球蛋白Y（slgY）的表達(dá)高于蛋雞［11］。肉雞和蛋雞在腸道生理和免疫系統(tǒng)發(fā)育方面的這些差異可能會影響微生物群組成。Han等研究發(fā)現(xiàn)，不同品種雞的局部免疫發(fā)展和共生菌定殖模式存在差異，這些差異明顯改變了接種彎曲桿菌的結(jié)果［10］。同樣地，火雞和家雞在品種上存在較大差異，在其進(jìn)化過程中，可能會導(dǎo)致腸道微生物菌落結(jié)構(gòu)與組成發(fā)生變化。研究表明梭菌屬、瘤胃球菌屬、乳桿菌屬和多形擬桿菌屬４個屬共同存在于火雞和家雞中，但豐度卻存在較大的差異，差異分析發(fā)現(xiàn)菌落相似性僅為16%。

除了不同雞品種之間的差異，同一種雞品種之間也存在差異。以肉雞為例，Kim等研究發(fā)現(xiàn)，20 d Cobb肉雞回腸內(nèi)容物中存在Ross肉雞回腸中沒有的類桿菌，而Ross肉雞回腸內(nèi)容物中卻發(fā)現(xiàn)了Cobb肉雞回腸不存在的放線菌［12］。Nakphaichit等研究發(fā)現(xiàn)，21、25 d的Ross肉雞存在放線桿菌但缺乏類桿菌［13］。相反地，Mohd Shaufi等研究發(fā)現(xiàn)，23 d 的Cobb肉雞沒有放線桿菌但存在類桿菌［14］。除此外，在某些肉雞品種中，低飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）品系和高FCR品系之間也有區(qū)別。研究表明，與FCR高的肉雞品系相比，F(xiàn)CR低的肉雞品系顯示出較高的乳桿菌數(shù)量［15］。

1.3性別

在家禽中，性別差異表現(xiàn)在不同的生產(chǎn)系統(tǒng)中，因為蛋雞群主要由母雞組成，而在肉雞群中，雄性和雌性通常一起飼養(yǎng)。肉雞雄性通常比肉雞雌性具有更高的生長速率和更低的FCR。雄性和雌性肉雞之間的細(xì)菌群落差異也受到非生長相關(guān)因素的影響，因為在第21天之前未觀察到生長率的差異，但在第3天時腸道微生物群組成的差異就已經(jīng)顯示出來。Lumpkins等利用變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術(shù)對肉雞的腸道微生物群落進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其在雄性和雌性中的相似性不超過30%［16］。另外，Torok等利用定量PCR對22、42 d雄性肉雞和雌性肉雞盲腸中的微生物進(jìn)行比較，結(jié)果表明，盲腸中的唾液乳桿菌、卷曲乳酸桿菌和大腸桿菌的豐度存在差異［17］。Zhao等在56 d，體質(zhì)量相差10倍的雞雙向選擇家系中選擇60羽，對其腸道微生物進(jìn)行高通量測序，檢測到190個微生物菌種，其中68個菌種受不同家系和性別影響有明顯差異［18］。

1.4腸段

Xiao等通過16S rRNA擴增子測序研究雞不同腸段部位微生物的組成情況，發(fā)現(xiàn)不同腸段微生物的組成也有所差異［19］。雞的腸道消化道可分為幾段，每一段都有各自的特點，腸道內(nèi)的微生物群落數(shù)目龐大且相對穩(wěn)定，同時菌群的多樣性保證了腸道生物區(qū)系平衡［20］。禽胃內(nèi)因有胃酸使微生物的數(shù)量較少，十二指腸腸段較短，微生物菌群很少出現(xiàn)在十二指腸內(nèi)，食糜很快進(jìn)入盲腸。而空腸、回腸微生物數(shù)量較多，主要菌群為乳桿菌、雙歧桿菌和擬桿菌，其次是消化球菌和彎曲桿菌。盲腸是一端封閉的結(jié)構(gòu)，其中的微生物數(shù)量含量最多，對內(nèi)容物儲存時間也更長。這些腸段在所含的氣體、pH值、日糧和水分含量上存在差異。不同的腸段為不同的微生物定殖提供了不同的選擇。

Broom等分析盲腸序列時發(fā)現(xiàn)，其中的主要門類是厚壁菌門（78%）、擬桿菌門（11%）和變形菌門［21-22］。在厚壁菌門中發(fā)現(xiàn)了31個屬，其中只有瘤胃球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和真細(xì)菌屬占序列總數(shù)的5%以上，而擬桿菌門的主要代表是擬桿菌（40%）［3］。在變形菌門中，主要屬為脫硫菌、大腸桿菌、志賀氏菌和奈瑟菌［3］。盲腸中以厚壁菌門和擬桿菌門為主，表明微生物群在利用尿酸循環(huán)氮、生產(chǎn)必需氨基酸和消化非淀粉多糖中有著重要作用，刺激斷鏈脂肪酸（SCFA）產(chǎn)生［6］。雞腸段不同位置之間的微生物差異可能是因為不同腸段在分化中功能的差異，也有可能是宿主在選擇先天性或適應(yīng)性免疫應(yīng)答介導(dǎo)后的結(jié)果。

1.5母源抗體

微生物群的組成也可能受到通過卵黃提供的母源抗體的影響。Hamal等都對此進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)直到孵化后2周，母源抗體都可以對雛雞提供保護，防止某些病原體的定殖，影響小雞的腸道微生物群［23］。

2影響雞腸道微生物群的環(huán)境因素

2.1飼糧組成

飼養(yǎng)動物生命的維持、繁殖以及活動均需要各種營養(yǎng)，其營養(yǎng)除了種類不同以外，還因成長、產(chǎn)蛋等不同的生理狀況而有所差異，溫度、濕度等環(huán)境條件以及疾病等的外界環(huán)境也會對飼養(yǎng)動物的營養(yǎng)需求有所影響［24］。飼料中的主要營養(yǎng)成分包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素以及礦物質(zhì)五大類，根據(jù)其作用可歸納為3類：（1）供給動物熱能，如脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)；（2）構(gòu)成動物體成分，如蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)；（3）調(diào)節(jié)動物生理機能，如礦物質(zhì)和維生素。不同的日糧（包括日糧添加劑）對腸道微生物群也有不同影響。由于抗生素抗藥性及對人體的影響，非抗生素化學(xué)添加劑逐漸被重視起來。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，有機砷類不但能刺激動物生長，而且有較廣的抗菌作用，同時對腸道寄生蟲、血原蟲也有一定的抑制作用。飼料中添加益生菌和消化酶等消化促進(jìn)劑能在機體內(nèi)具有更強的消化作用。益生菌能在腸內(nèi)產(chǎn)生大量乳酸或抗菌性物質(zhì)，既可抑制有害菌，幫助肝臟解毒，又可以防止有害菌損耗腸內(nèi)的維生素B1［25］；消化酶添加劑可補充家禽內(nèi)源性消化酶不足，消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低腸道內(nèi)容物的黏稠度，促進(jìn)消化。Fonseca等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加益生菌對生產(chǎn)性能有影響，雞腸道內(nèi)容物的pH值在1、7、18日齡有所降低，同時也會增加回腸絨毛的高度，從而顯著降低致病菌的定殖［26］。胥彩玉等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加丁酸梭菌能顯著降低肉仔雞盲腸中大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量，同時顯著增加乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量［27］。

日糧的攝取時間對腸道微生物也有影響，孵化后首次攝入日糧后，可以觀察到雞腸道中的微生物數(shù)量大幅增加。另外，在雛雞中延遲獲得日糧會影響腸道表面積的發(fā)育，進(jìn)而可能影響腸道微生物的組成［28］。而停止喂食也與微生物群組成的變化有關(guān)。Johnson等提出了“細(xì)菌生物鐘”的概念，即由于動物宿主的進(jìn)食行為，許多細(xì)菌在1 d中經(jīng)歷了物質(zhì)環(huán)境的變化［29］。Zarrinpar等在一項小鼠研究中發(fā)現(xiàn)，喂養(yǎng)或禁食節(jié)律引起的腸道微生物群周期性變化增加了腸道微生物群的個體內(nèi)變異［30］。

2.2飼養(yǎng)環(huán)境

雞飼養(yǎng)舍的溫濕度、通風(fēng)和光照等外在的因素變化，也深刻地影響著雞腸道微生物群的發(fā)展。在對人類的研究中發(fā)現(xiàn)，生活在一起的個體的腸道微生物群比一群隨機個體變化?。?1］。在動物研究中，共同生活效應(yīng)（也稱為籠狀效應(yīng)）尤在老鼠等嗜糞性動物中常見，這其中也包括了雞。Hofshagen等研究表明，來自同一個試驗單位的雞之間產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量的差異較?。?2］。Ludvigsen等則研究發(fā)現(xiàn)，不同的試驗單元可能會對肉雞中的非優(yōu)勢微生物群產(chǎn)生不同的影響［33］，而且肉雞群的密度也會影響腸道細(xì)菌群落。

除此之外，Bjerrum等在對有機農(nóng)場和傳統(tǒng)農(nóng)場飼養(yǎng)的肉雞腸道微生物比較中發(fā)現(xiàn)，有機農(nóng)場肉雞回腸和盲腸樣本中含有更多的產(chǎn)氣莢膜梭菌。他們還發(fā)現(xiàn)有機農(nóng)場肉雞回腸內(nèi)容物中腸桿菌科細(xì)菌的數(shù)量較低，乳酸桿菌數(shù)量較高［34］。Xu等則對自由放養(yǎng)和籠子飼養(yǎng)的大沽雞進(jìn)行研究，結(jié)果表明，籠子飼養(yǎng)的大沽雞中的厚壁菌門和類桿菌屬比率較低，自由放養(yǎng)的大沽雞中的盲腸微生物群在氨基酸和聚糖代謝途徑中具有更高的功能豐富度［35］。另外，雛雞是否與母雞接觸飼養(yǎng)也在一定程度上影響著早期腸道微生物的發(fā)展。研究表明，與成年母雞保持接觸的7日齡雛雞會迅速發(fā)展出與母雞相似的盲腸微生物群，而沒有接觸成年雞的雛雞并不會表現(xiàn)出這樣的情況。飼養(yǎng)環(huán)境的衛(wèi)生水平同樣影響著雞腸道微生物。隔離器擁有著比傳統(tǒng)飼養(yǎng)環(huán)境更高的衛(wèi)生水平，F(xiàn)order等對在這2種飼養(yǎng)環(huán)境中的肉雞進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在隔離器中的肉雞的腸道形態(tài)發(fā)生改變，絨毛更短，隱窩更淺，酸性黏蛋白的產(chǎn)生減少，這可能導(dǎo)致不同的微生物群組成［36］。除此之外，也有研究描述了熱應(yīng)激也會導(dǎo)致雞腸道微生物組成的變化，這些改變可能進(jìn)一步導(dǎo)致對大腸桿菌的易感性和沙門氏菌的腸道定殖增加［37］。

2.3墊料

在家禽養(yǎng)殖中，由于雞在窩中啄食和覓食，墊料是一個重要的環(huán)境因素。雞和墊料之間的微生物群是交換的，根據(jù)墊料類型、墊料質(zhì)量和墊料管理，雞的微生物組成各不相同，墊料類型也會影響腸道微生物群的組成。Torok等研究表明，在28 d用軟木鋸末和碎稻草飼養(yǎng)的肉雞盲腸微生物群落存在顯著差異［17］。

同一個雞舍中墊料質(zhì)量也有所不同，且進(jìn)一步影響到腸道微生物的組成。飲水下方的墊草含水量較高，Oakley等研究發(fā)現(xiàn)，濕墊料比干墊草具有更大的微生物群多樣性，腸道微生物群可能會有影響［38］。墊料在雞整個生長周期中常被重復(fù)利用。Wang等研究墊料再利用對墊料和雞腸道菌群的影響時發(fā)現(xiàn)，重復(fù)利用組的雞回腸黏膜和盲腸內(nèi)容物的微生物群受到墊料和家禽日齡的雙重影響［39］。而Cressman等在7 d新鮮的墊料飼養(yǎng)的肉雞中發(fā)現(xiàn)，回腸微生物群以乳桿菌屬為主，而在重復(fù)使用的墊料飼養(yǎng)的肉雞中，一組未分類的梭狀芽孢桿菌是回腸微生物群中的主要細(xì)菌［40］，同時，他們還通過研究表明重復(fù)利用條件不穩(wěn)定的墊料或者在墊料管理方案不善的情況下，會導(dǎo)致微生物的密度和多樣性增加（主要是細(xì)菌），這是因為墊料濕度、氨濃度和pH值增加了。

3微生物與腸道免疫系統(tǒng)的關(guān)系

雞與哺乳動物的腸道類似，免疫系統(tǒng)也相對復(fù)雜，分為天然免疫（innate immunity）和適應(yīng)性免疫（adaptive immunity），二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。天然免疫是機體對所有病原微生物都有一定程度的抵抗力，是機體第一道防御屏障。適應(yīng)性免疫是針對特定抗原，是機體防御的重要途徑。腸道免疫系統(tǒng)由腸黏液層、上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞（intra-epithelial lymphocytes，IEC）、共生微生物及免疫細(xì)胞共同組成。其中，腸黏液層作為第一道防線，能為細(xì)菌的定殖提供良好的環(huán)境，同時能阻止病原微生物進(jìn)入腸上皮細(xì)胞層［41］。腸黏液層由杯狀細(xì)胞通過膜結(jié)合或分泌產(chǎn)生的黏蛋白（mucins，MUC）分子、潘氏細(xì)胞（paneth）、腸細(xì)胞表達(dá)的抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）以及來自固有層漿細(xì)胞分泌的免疫球蛋白A（slgA）等構(gòu)成。黏液層的主要組成成分是MUC，根據(jù)其成分和在腸道中位置的不同，分為分泌型黏蛋白和細(xì)胞表面黏蛋白。分泌型黏蛋白主要包括MUC2、MUC5AC、MUC5B、MUC6、MUC7、MUC19這6種。其中，MUC2是最主要的黏蛋白，可以通過與腸道有害病原體發(fā)生特異性結(jié)合，阻礙致病菌在IEC的黏附和定殖［42］。AMPs被認(rèn)為對細(xì)菌、病毒、真菌和原生動物都具有廣譜（抗菌）活性，包括防御素、S100蛋白、RNase A超家族、再生胰島衍生Ⅲ（RegⅢ）γ型凝集素和肽聚糖識別蛋白。Robinson等研究發(fā)現(xiàn)，雞的基因組中并不編碼α-防御素，編碼14個β-防御素、4個抗菌肽和S100蛋白［43］。免疫球蛋白A（slgA）是黏膜反應(yīng)中的主要效應(yīng)分子，可以與病原微生物、毒素和抗原物質(zhì)結(jié)合，阻止病原菌的入侵和抗原物質(zhì)的滲透，從而維持共生微生物和腸道穩(wěn)態(tài)［44］。而在這些分泌物下是一層小腸細(xì)胞，由杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞、腸細(xì)胞和少量內(nèi)分泌細(xì)胞組成。這些細(xì)胞通過緊密連接結(jié)構(gòu)（TJ）連接在一起。緊密連接是由多種蛋白復(fù)合形成的動態(tài)、多功能聚集體，主要蛋白有claudin蛋白、occludin蛋白、連接黏附分子和閉合帶等［45］。小腸細(xì)胞表達(dá)模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR）同源配體的識別激活細(xì)胞通路，導(dǎo)致各種細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，并向潛在的腸道相關(guān)淋巴組織（GALT）中的免疫細(xì)胞（包括適應(yīng)性細(xì)胞）發(fā)出信號［46］。GALT位于IEC下，含有各種免疫細(xì)胞，包括固有［如樹突狀細(xì)胞（DCs）等］和適應(yīng)性（如T細(xì)胞和B細(xì)胞）免疫細(xì)胞。這些免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞之間有大量的相互作用，幫助提供腸道保護、耐受和穩(wěn)態(tài)。據(jù)研究表明先天免疫和適應(yīng)性免疫是腸道共生微生物的啟動和調(diào)節(jié)因子［47］。

3.1先天免疫

先天免疫又稱非特異性免疫，是動物生下來就具有并通過遺傳而獲得的免疫功能。吞噬是最原始的單細(xì)胞生物攝食和防御的方式，隨著生物的進(jìn)化，機體細(xì)胞也出現(xiàn)了分工，機體出現(xiàn)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。巨噬細(xì)胞由骨髓中的干細(xì)胞衍生而來，主要吞噬、捕捉、消化入侵的微生物和異物顆粒；中性粒細(xì)胞存在血循環(huán)的小吞噬細(xì)胞，有強大的殺菌、溶菌功能。當(dāng)機體遭遇致病因子時，機體自身的先天免疫系統(tǒng)啟動并作出第一反應(yīng)，產(chǎn)生各種細(xì)胞因子和趨化因子［如IL-1β、IL-6、IL-10、IL-12、IL-18、IL-23、干擾素（IFN）s、腫瘤壞死因子（TNF）α、CXCLi2、CCLi2等］并激活適應(yīng)性細(xì)胞，快速消除或遏制微生物的入侵。如果再次發(fā)生感染，則作出基于記憶的反應(yīng)［21］。先天免疫系統(tǒng)的啟動主要依賴于模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR）［48］。PRR有幾個功能不同的類型，其中Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）和NOD樣受體（NOD-like receptors，NLRs）是最具特征的。哺乳動物Toll受體家族至少由13個高保守的胚系編碼組成，可分別組合和識別不同的病原微生物，以啟動機體的免疫系統(tǒng)。家禽的Toll樣受體和脊椎動物的相似。大多數(shù)TLRs識別細(xì)胞外PAMP，能特異性識別病原分子，在其微生物配體激活后，啟動炎癥和抗菌反應(yīng)，通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗菌蛋白和多肽，最終清除致病因子。在雞中鑒定出11種不同的TLRs。Keestra等研究發(fā)現(xiàn)，與哺乳動物相比，雞包含2個TLR2亞型（chTLR2t1和chTLR2t2），2個TLR1、TLR6、TLR10同源基因，以及1個單一的chTLR3、chTLR4、chTLR5和chTLR7［49］。其中，chTLR16在chTLR1、chTLR6、chTLR10同源基因中具有哺乳動物TLR1和TLR6在單一受體中的配體特異性，也被稱為chTLR1t1或chTLR1樣蛋白A （chTLR1LA）。chTLR1t2或chTLR1樣蛋白B（chTLR1LB）的N端LRR區(qū)域比chTLR16短，是chTLR16的一種截斷形式。此外，雞缺乏哺乳動物TLR9的同源基因，卻特有chTLR15和chTLR21。而chTLR8被逆轉(zhuǎn)錄病毒樣插入元件的插入破壞［49］（表1）。

所有chTLRs（chTLR3除外）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過關(guān)鍵銜接蛋白（如MyD88和TRIF）激活轉(zhuǎn)錄因子（如NF-κB、AP1、CREB、 IRF3和IRF7）完成的，并產(chǎn)生Ⅰ型IFNs等。其中chTLR2與chTLR1LA或chTLR1LB復(fù)合會對二?；幕蛉；漠a(chǎn)生反應(yīng)，chTLR4可以識別細(xì)菌脂多糖（LPS），chTLR5能識別細(xì)菌鞭毛蛋白。研究還發(fā)現(xiàn)，chTLR3、chTLR 7和chTLR 21是位于細(xì)胞內(nèi)的TLR受體，其中chTLR3對dsRNA 產(chǎn)生響應(yīng)，chTLR7的配體是ssRNA，chTLR21是CpG DNA的受體。chTLR15則被真菌和一些細(xì)菌蛋白酶裂解并激活［49］。

NLRs主要識別細(xì)胞內(nèi)PAMP，參與大型蛋白復(fù)合體的組裝，又稱炎癥體。炎癥體又參與了對病原體（如ASP）的先天免疫反應(yīng)［50］。NLRs是一個由約20個細(xì)胞內(nèi)蛋白組成的大家族，具有共同的蛋白結(jié)構(gòu)域，但功能各異。所有的 NLRs都包含一個核苷酸結(jié)合的寡聚結(jié)構(gòu)域（NOD），NOD1和NOD2亞家族的蛋白質(zhì)都參與了細(xì)菌肽聚糖的檢測，對肽聚糖的感知可觸發(fā)促炎細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，并將中性粒細(xì)胞召集到感染部。NOD2對潘氏細(xì)胞（存在于小腸中）產(chǎn)生抗菌肽也至關(guān)重要。迄今為止，至少有22種NLR在人類中被確認(rèn)，但在雞的基因組上僅發(fā)現(xiàn)3種NLR（NOD1、NLRP3、NLRC5）［51］。

3.2適應(yīng)性免疫

適應(yīng)性免疫的啟動依賴抗原提呈細(xì)胞［主要是樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）］對初始（nave）T細(xì)胞的活化。T細(xì)胞是機體監(jiān)測腔內(nèi)環(huán)境信號和防御外界微生物入侵的主力軍，分為CD+4和CD+8兩大類亞群，介導(dǎo)免疫應(yīng)答。T細(xì)胞中有30%～35%是CD+8T細(xì)胞，通過TCR特異性識別APC細(xì)胞膜上的MHC Ⅰ蛋白和抗原肽復(fù)合物（pathogenderived peptides-major histocompatibility complx class Ⅰ，pMHC Ⅰ），形成以TCR-pMHC Ⅰ復(fù)合物為中心、周圍分布其他共刺激受體的免疫突觸，促進(jìn)CD+8T細(xì)胞活化。研究表明腸道菌群可促進(jìn)CD+8T細(xì)胞向CD+4T細(xì)胞分化［52］。CD+4T細(xì)胞在體內(nèi)活化后先分化成Th0細(xì)胞，隨后在不同因子刺激作用下繼續(xù)分化為Th1、Th2、Th9、Th17、Th22和Treg細(xì)胞等亞群，保持動態(tài)平衡并相互聯(lián)系，發(fā)揮不同的免疫調(diào)節(jié)作用［53］。Huang等研究發(fā)現(xiàn)，IL-12和IFN-γ可驅(qū)動Th1細(xì)胞的極化和相關(guān)細(xì)胞因子（IFN-γ、IL-12 和IL-18）的產(chǎn)生，而IL-4能促進(jìn)Th2細(xì)胞及其細(xì)胞因子（IL-4、IL-5、IL-9、IL-10和 IL-13）反應(yīng)［54］。Kuwabara等研究表明，轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）β是Th17和Treg分化的必要因子，對某些細(xì)胞外病原體（包括大多數(shù)真菌）和免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)具有重要作用［55］。Th17細(xì)胞主要產(chǎn)生IL-17和IL-22，Treg細(xì)胞主要產(chǎn)生TGFβ和IL-10。此外，Th9分化依賴于IL-4和TGF-β并表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子PU.1；IL-6和TNF-α促進(jìn)Th22分化，能分泌 IL-22、IL-13、TNF-α以及皮膚歸巢受體CCR10［56］。

B細(xì)胞可被表面抗體受體特異性抗原識別和表達(dá)CD4+的T細(xì)胞驅(qū)動的細(xì)胞因子刺激激活，其激活后分化為漿細(xì)胞（或記憶細(xì)胞）以及產(chǎn)生和分泌抗體。此外，分布于小腸的派伊爾結(jié)（Peyers patches，PP）是產(chǎn)生IgA的B細(xì)胞成熟的位置，同時有助于產(chǎn)生B細(xì)胞和漿細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，PP中活化的B細(xì)胞可持續(xù)產(chǎn)生腸內(nèi)T細(xì)胞依賴性和T細(xì)胞非依賴性的產(chǎn)IgA漿細(xì)胞［57］。與此同時，PRR在T細(xì)胞和B細(xì)胞分化和活化中也具有重要作用。Wattrang研究表明，雞的B細(xì)胞表達(dá)多種TLR，包括TLR 21，并已證明其配體CpG寡脫氧核苷酸可引起B(yǎng)細(xì)胞增殖［58］。另外，St Paul等也發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞可以表達(dá)各種TLR，并進(jìn)一步影響IFN-γ和IL-17的表達(dá)［59］。

因此，先天免疫能通過識別保守的微生物模式（或宿主細(xì)胞損傷的指標(biāo)）提供即時保護，并通過記憶形成較慢但更具體的適應(yīng)性反應(yīng)。

4微生物對腸道免疫系統(tǒng)的影響

4.1微生物對免疫的直接調(diào)節(jié)

無菌動物（GF）與常規(guī)動物的比較為研究腸道微生物對免疫系統(tǒng)的影響提供了基本模型。大量研究表明，免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育和成熟需要微生物的存在。

腸道是一個相對開放的系統(tǒng)，腸道上皮為宿主內(nèi)環(huán)境和腸道菌群提供了一層生理屏障。作為腸道上皮一個高度調(diào)節(jié)的入口，TJ可以通過來自腸道內(nèi)腔、固有層及上皮細(xì)胞的信號（如微生物組分和細(xì)胞因子等）來控制其開關(guān)。各種因素引起的腸道微生物紊亂會引起緊密蛋白表達(dá)的變化，腸道通透性增加，導(dǎo)致被限制進(jìn)入體內(nèi)的大分子如抗原等出現(xiàn)在內(nèi)環(huán)境中。IEC參與了一系列免疫調(diào)節(jié)過程。研究表明，在GF小鼠體內(nèi)，抗菌因子表達(dá)降低，IEC的增殖速率減慢［60］。這表明腸道微生物對IEC免疫調(diào)節(jié)功能的決定可以通過抗菌因子的表達(dá)。另外，IEC能夠產(chǎn)生AMPs，具有分解細(xì)菌細(xì)胞壁或細(xì)胞內(nèi)膜中重要化學(xué)結(jié)構(gòu)的酶活性。目前，研究最多的是RegⅢγ，其分泌依賴于MyD88介導(dǎo)的信號通路，并受到腸道菌群的嚴(yán)格調(diào)控，對革蘭氏陽性菌有直接抑菌作用［61］。RegⅢγ在腸道微生物與IEC的分離中起著重要作用，從而維系自身免疫穩(wěn)態(tài)。在高度衛(wèi)生的飼養(yǎng)環(huán)境（即無菌）中飼養(yǎng)的雞在孵化期和第7天時十二指腸和盲腸內(nèi)AMPs的表達(dá)降低。這結(jié)果表明腸道微生物能促進(jìn)腸道抗菌成分的表達(dá)，進(jìn)而有利于腸道防御系統(tǒng)的建立。孵化時在雞腸道內(nèi)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞的存在且功能完全，能產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子和趨化因子等以清除病原體。Schokker等對定殖于1日齡雞的微生物用抗生素進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在第5天參與免疫過程的空腸基因表達(dá)顯著降低，第14天空腸組織中的巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞數(shù)量減少［62］。因此，雖然在孵化時腸道免疫系統(tǒng)的發(fā)育良好，但早期定殖的微生物可以在幾天或幾周后影響免疫功能。王濤等則研究發(fā)現(xiàn)，GF豬腸道內(nèi)的巨噬細(xì)胞數(shù)目減少，而GF小鼠體內(nèi)的巨噬細(xì)胞數(shù)目雖然沒有減少，但腹膜內(nèi)巨噬細(xì)胞的功能減弱［63］。

IEC和腸道免疫系統(tǒng)相接觸，在小腸和大腸固有層及PP排列成線。腸道微生物可以誘導(dǎo)PP中B細(xì)胞生發(fā)中心的短暫擴張，促進(jìn)B細(xì)胞的發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)IgA的產(chǎn)生。與常規(guī)雞從孵化后1周就開始增加IgA濃度不同，GF雞的腸道中直到4周齡都未檢測到IgA，且其固有層和盲腸扁桃體的B細(xì)胞缺失生發(fā)中心。而在GF小鼠體內(nèi)被證明，PP的數(shù)目和細(xì)胞性都顯著降低，因而IgA的濃度也降低［61］。這些結(jié)果均表明腸道微生物是IgA產(chǎn)生的主要推動力。

T細(xì)胞在孵化前后以波的形式從胸腺遷移。研究發(fā)現(xiàn)，在GF雞中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞在4周內(nèi)都不存在于腸道組織中。CD4+T細(xì)胞占T細(xì)胞的大部分，是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。腸道微生物對腸道內(nèi)和腸道外的CD4+T細(xì)胞的發(fā)育發(fā)揮著重要作用。腸道微生物的缺失會導(dǎo)致Th1和Th17細(xì)胞減少，產(chǎn)生的IL-17、IL-22、IFN-g以及IL-10等細(xì)胞因子也相應(yīng)減少，而Treg細(xì)胞的數(shù)量不變。當(dāng)GF小鼠腸道內(nèi)定殖微生物后，Th1和Th17及 Treg細(xì)胞的數(shù)量均會增加，細(xì)胞因子的產(chǎn)生也會恢復(fù)正常，這表明腸道微生物會促進(jìn)功能T細(xì)胞的生成。腸道微生物群的構(gòu)成有助于促進(jìn)不同的T細(xì)胞亞群，從而實現(xiàn)體內(nèi)免疫平衡。在小鼠中，分支絲狀菌 （segmented filamentous bacteria，SFB）是腸道中Th17細(xì)胞的有效啟動子，促使Th17產(chǎn)生IL-17、IL-22等細(xì)胞因子，從而使得IEC產(chǎn)生的AMPs增多［64］；而菌群中引入梭菌屬Ⅳ簇和 Ⅺ Va 簇能提高體內(nèi)TGF-β1的水平而促進(jìn)體內(nèi)Th17細(xì)胞的生成，并進(jìn)一步表達(dá)Foxp3轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)揮Tregs樣誘導(dǎo)作用；另外脆弱類桿菌（Bacteroides fragilis）通過其多聚糖A分子（polysaccharide A，PSA）不僅可以促進(jìn)Th1細(xì)胞的發(fā)育，還可以通過TLR2調(diào)控CD4+T細(xì)胞向Foxp3+Treg轉(zhuǎn)化，并產(chǎn)生IL-10來防御炎癥損傷［65］。由此可見，不同的腸道微生物構(gòu)成會使宿主在面對同樣挑戰(zhàn)時做出不同的免疫響應(yīng)。此外，不同種類的腸道微生物作為Th17和Treg細(xì)胞的強效誘導(dǎo)劑，可以調(diào)節(jié)腸道IgA的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)移到T細(xì)胞缺陷小鼠中促進(jìn)了腸道T細(xì)胞的分化，提供TGF-β促進(jìn)腸道IgA的分泌［66］。

樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）作為先天免疫和適應(yīng)性免疫的橋梁，也是腸道微生物與宿主免疫系統(tǒng)間的信使。腸道微生物產(chǎn)生的ATP可以刺激表達(dá)CD70和CX3CR1的DC發(fā)育，進(jìn)而誘導(dǎo)Th17細(xì)胞分化。而攜帶微生物抗原的DC還可以遷移到PP或腸道淋巴濾泡，驅(qū)動Treg細(xì)胞和Th17細(xì)胞的分化，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)生IgA的漿細(xì)胞分化和IgA分泌［67］。此外，研究表明PRR可以感知微生物信號來誘導(dǎo)DC和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子（如IL-23和IL-1β），進(jìn)而導(dǎo)致T細(xì)胞產(chǎn)生IL-17和IL-22等［68］。

4.2微生物對免疫的間接調(diào)節(jié)

微生物除了直接調(diào)節(jié)外，腸道菌群的代謝產(chǎn)物對宿主的免疫系統(tǒng)也會有影響。免疫系統(tǒng)可通過PRR感知腸道微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，從而使宿主能夠監(jiān)測腸道微環(huán)境和微生物活動，進(jìn)一步影響宿主的免疫反應(yīng)［69］。

4.2.1短鏈脂肪酸短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）是腸道微生物發(fā)酵膳食纖維或復(fù)合碳水化合物的最終產(chǎn)物，包括醋酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。其中，醋酸鹽和丙酸鹽由擬桿菌代謝產(chǎn)生，丁酸鹽則由厚壁菌代謝產(chǎn)生。除了作為能量合成的底物，SCFA在宿主免疫應(yīng)答方面的調(diào)控功能也十分重要。目前，認(rèn)為丁酸鹽是調(diào)控宿主免疫應(yīng)答的重要調(diào)控因子。丁酸鹽作為組蛋白去乙?；福╤istone deacetylases，HDACs）的抑制劑，通過增強Nos2、IL-6以及IL-12等基因啟動子區(qū)域的乙酰化程度和降低這些基因的mRNA轉(zhuǎn)錄水平，能有效調(diào)節(jié)腸道巨噬細(xì)胞的免疫效應(yīng)，并通過誘導(dǎo)CD4+和CD25+對T細(xì)胞產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用增強機體免疫［70］。另外，丁酸鹽能抑制核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）表達(dá)，誘導(dǎo)黏蛋白的合成，從而改變腸道黏膜層的組成，抑制IL-12和TNF-α的釋放，發(fā)揮抗炎作用。

腸道微生物產(chǎn)生的SCFAs可以結(jié)合和激活G蛋白偶聯(lián)受體41（G protein-coupled receptor 41，GPR41）和G蛋白偶聯(lián)受體43（G protein-coupled receptor 43，GPR43），進(jìn)一步激活有絲分裂原激活蛋白激酶（MAPKs）、蛋白激酶C和轉(zhuǎn)錄因子（如 ATF-2）等的信號通路，不僅能引起中性粒細(xì)胞的定向遷移，抑制炎性反應(yīng)，還可以調(diào)節(jié)趨化因子的生成、釋放及細(xì)胞黏附分子的表達(dá)［71］。除此之外，研究表明腸道微生物的代謝物乙酸可以通過DC表面的GPR43間接促進(jìn)B細(xì)胞分泌IgA，而丙酸能通過Treg表面的GPR43直接加速其細(xì)胞增殖［72］。

4.2.2膽汁酸膽汁酸（bile acids，BA）是由宿主細(xì)胞產(chǎn)生后分泌到腸腔中，并通過腸道微生物相關(guān)酶進(jìn)行修飾和代謝。膽汁酸通過影響各信號通路來介導(dǎo)不同的炎癥反應(yīng)。研究表明，BA激活細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)型膽汁酸受體1（GPBAR1，或稱為TGR5）后處理巨噬細(xì)胞和枯否氏細(xì)胞能夠干擾 NF-κB 依賴性轉(zhuǎn)錄，從而抑制LPS誘導(dǎo)的炎性因子表達(dá)。此外，BA與TGR5結(jié)合能夠激活蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）和cAMP應(yīng)答原件結(jié)合蛋白（cAMP-responsive element-binding protein，CREB），繼而降低轉(zhuǎn)錄活化因子蛋白1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的磷酸化，抑制下游干擾素刺激基因（interferon stimulate genes，ISGs）的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，從而介導(dǎo)炎癥抑制反應(yīng)［73］。研究表明，去共軛化的游離?；撬嵬ㄟ^激活I(lǐng)EC中Nlrp6炎癥小體的信號通路，產(chǎn)生 IL-18 并在下游調(diào)節(jié)抗微生物肽轉(zhuǎn)錄，從而影響腸道炎癥反應(yīng)。另外，?；撬徇€能拮抗精胺和組胺炎癥小體的抑制效果［69］，BA的組成以及再利用率也受到腸道微生物的影響，研究發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠相比，GF小鼠各器官內(nèi)的BA組成差異顯著。

4.2.3色氨酸色氨酸（tryptophan，Trp）是多種微生物及宿主代謝物生物合成的前體物質(zhì)。食源性Trp受腸道微生物代謝后產(chǎn)生吲哚、吲哚-3-乙醛（indole-3-aldehyde，IAld）、吲哚-3-乙酸（indole-3-acid-acetic，IAA）及吲哚-3-丙酸（indole-e-propionic aicd，IPA）等吲哚衍生物，這一類代謝產(chǎn)物的主要作用是作為芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）配體調(diào)控宿主的免疫應(yīng)答［61］。AhR與配體相互作用能激活I(lǐng)LC3（上皮間淋巴細(xì)胞的一種類型）并產(chǎn)生IL-22。IL-22是維系腸道免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子。研究表明，用葡聚糖硫酸鈉（dextran sulphate sodium，DSS）處理AhR缺陷的小鼠所誘導(dǎo)的炎癥更加嚴(yán)重。導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因正是AhR缺陷造成IL-22的缺乏。吲哚衍生物作為外源性AhR是由食源性Trp通過腸道微生物的吲哚胺2，3-雙加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）代謝產(chǎn)生，能調(diào)控ILC來解決內(nèi)源性AhR配體不足導(dǎo)致的免疫失調(diào)［74］。同時，腸道Trp代謝在宿主抗感染免疫應(yīng)答中也具有重要作用。由此可見，腸道微生物代謝Trp調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)主要是通過AhR激活I(lǐng)LC3并產(chǎn)生IL-22實現(xiàn)的。

5總結(jié)與展望

雞腸道微生物是雞腸道內(nèi)的重要組成部分，是動物機體的“第二基因組”，能夠通過影響各種免疫細(xì)胞直接調(diào)節(jié)或通過其代謝產(chǎn)物間接調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)。另外，腸道微生物與腸道免疫系統(tǒng)的相互作用與炎癥性疾病如壞死性腸炎、傳染性法氏囊、禽腦脊髓炎等的發(fā)病機制有關(guān)，所以腸道微生物也成為開發(fā)新診斷方法的有效靶點。距今為止，腸道微生物與免疫之間調(diào)控機制方面的研究主要以人類和哺乳動物為主，在雞上的研究比較局限。因此還需要更深入和全面地進(jìn)行探索，以促進(jìn)家禽健康和生產(chǎn)性能的提高。目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，宏基因組等技術(shù)不僅能讓人們了解腸道微生物的功能，還能更深入地去探索和發(fā)現(xiàn)腸道微生物的結(jié)構(gòu)與功能，但還處于初級階段，這也為未來的研究提供了方向。

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