控制肠道微生物菌群以扶持动物的免疫力

王晶晶 译自All About Feed，Vol.22（2014），№10：11～12夏俊花 校 靳文广 制图表

控制肠道微生物菌群以扶持动物的免疫力

王晶晶 译自All About Feed，Vol.22（2014），№10：11～12
夏俊花 校 靳文广 制图表

肠道内拥有一个稳定、平衡的微生物菌群是动物获得最佳的健康状况和生产性能的先决条件。某些饲料添加剂可以控制肠道微生物菌群，从而增强动物的免疫力。进化过程已导致哺乳动物肠道内数百种微生物菌种和其宿主之间形成了互利关系。在机体健康的情况下，不同的微生物菌群之间有一个稳定的平衡，这基于它们之间相互容忍和最佳的对立。肠道菌群和动物免疫力之间有非常密切的互作关系。因此，关键是要维持肠道的健康状况。这将会产生更好的全身健康，从而可获得最理想的动物生产性能。

1 适应性免疫系统

早在胚胎发育的最早时期，免疫系统的各种组成部分开始发育。先天性免疫系统可以对外部威胁提供即时防御，它由解剖学屏障（如上皮表面）、化学成分（如补体系统）和细胞组分（如巨噬细胞）组成，可以直接攻击和杀死病原体。肠道是该先天性免疫系统的一部分，并在适应性免疫系统发育中起着非常重要的作用。这种适应性免疫系统依赖于来自先天性免疫系统的信号，并需要一定的时间来建立一个有效的反应，但可以给宿主赋予持久的或保护性免疫力。黏膜免疫系统由各种器官中的免疫组织组成，这些器官是外来微生物侵入机体内部的主要入口，如鼻腔、口腔和肠道。由于肠道内腔拥有巨大的表面积，因此它是生物体和许多微生物之间一个非常重要的物理屏障。出生时，新生动物的黏膜免疫系统发育相对落后，但肠道菌群的定植会加快其发育，为免疫系统提供其学习以认为对机体会带来中性、有益或有害作用的信号。

2 平衡肠道菌群

出生后，来自母体粪便、环境和日粮中的细菌将会立即定植在肠道中。这会在肠道内形成一个复杂、动态的微生物菌群。此菌群会对宿主的健康作出许多重要的贡献，包括提高消化率，促进免疫系统的正常发育，限制致病菌的定植。为了最充分利用这些作用，关键是要确保微生物菌群高度多样性。肠道和黏膜免疫系统的先天性和适应性免疫会相互作用，以调解肠道菌群和处于正常状况的宿主间的动态平衡。肠壁，包括上皮细胞层和内、外黏液层，是对抗细菌入侵的一个重要物理屏障（图1）。外黏液层富含细菌，而内层可抵抗细菌渗透，因为由上皮层内的肠细胞产生的黏液和抗菌蛋白具有较高的粘度。这些肠细胞，连同将这些细胞紧密连在一起的紧密连接一起来防止细菌的侵入，同时允许养分进入宿主组织。

肠道微生物可水解日粮中的多糖，否则它们将无法被动物消化，因此它们可以灵活地适应日粮的改变。肠道微生物菌群也可帮助宿主拥有一个健康的免疫状态。它们可以为重要淋巴细胞亚群的发育提供有益的信号，维护肠道T和B细胞的发育。除此之外，微生物菌群可以通过确定Th1和Th2效应细胞的比率（通过释放T细胞细胞因子激活其他免疫细胞的活性），影响全身性免疫应答的结果。这些有助于调节免疫应答反应以应对外部的挑战，如细胞内的微生物或寄生虫。肠道微生物菌群还在保护宿主抗击致病菌的侵入上发挥着一定的作用。首先，它们与微生物竞争宿主日粮中的营养物质，从而降低肠道病原体的定植。其次，肠道微生物还可刺激能够交叉抵抗病原体的免疫应答反应（即通过刺激Toll样受体引发抗微生物蛋白的表达），从而减少沙门氏菌等细菌的入侵。

3 健康的肠道

在应激情况下，如断奶或日粮改变，肠道健康状况会受到挑战。在这些情况下，微生物的多样性可能会受到损害，且会对有害细菌（革兰氏阴性和革兰氏阳性菌）的发育提供更多的机会。已知肠道细菌会产生有机酸，如乙酸、乳酸和丁酸，这些有机酸能够阻止有害的革兰氏阴性细菌的生长。除此之外，特定的有机酸还能使肠道壁变得更强壮和更健康。基于有机酸的添加剂能够为保持肠道健康使自然机制发挥正常的功能。肠道微生物菌群的密度和多样性从肠道上端向下端逐步增加。饲料或饮水中的游离有机酸会创建不利于细菌生长的条件。结果，被动物摄入的细菌、从而使有害细菌到达肠道的风险会得到降低。可以通过在饲料或饮水中添加缓冲剂，使缓冲剂中的有机酸在小肠中被释放。这些有机酸可以降低革兰氏阴性菌的生长速度，因此它们在小肠中可以使微生物菌群保持一个有益于健康的平衡。

4 利用协同作用的混合酸

小肠上端中的微生物以革兰氏阳性菌为主。相比革兰氏阴性菌，革兰氏阳性菌的细胞壁具有不同的结构，这使得它更加耐酸。中链脂肪酸（Medium Chain Fatty Acids，MCFA）能够破坏细菌细胞壁中的肽聚糖层，进而干扰革兰氏阳性菌细胞壁的呼吸能力和离子传输，导致细菌细胞增殖减慢和死亡。有机酸和MCFA能在小肠上端中被迅速吸收，因此这些酸在小肠下端所表现出的作用很有限。脂肪包被或靶向释放型酸会通过胃和小肠上端，并将在小肠下段被释放出来。多项研究表明，相比对照组，靶向释放型混合酸可加大仔猪空肠内微生物的多样性（图2）。

5 结语

利用酸混合物的这种协同作用，可以调控单胃动物整个肠道内的菌群，从而在肠道中形成一个平衡、健康的微生物菌群。既然我们知道微生物菌群与肠道的免疫状态密切相关，因此我们可以间接地促使动物形成一个健康的免疫系统，从而帮助它们实现最佳的生产性能。

原 题 名：Steering microbiota to support immunity （英文）

原作者：Yvonne van der Horst （Selko饲料添加剂公司全球技术经理）、Juan Antonio Mesonero Escuredo（Selko饲料添加剂公司全球产品经理）和Mark Bouwens （Nutreco R&D研究员）

S815 文献标识码：C

1001-0769（2016）07-0011-02