雞消化道微生物菌群的組成及作用機(jī)理（續(xù)1）

韓浩月

中圖分類號(hào)：S811.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2018）06-0054-02

摘 要：自發(fā)現(xiàn)了可以研究動(dòng)物腸道微生物的技術(shù)以來(lái)，家禽消化道的微生物菌落一直是人們研究的對(duì)象。對(duì)于腸道微生物菌群的營(yíng)養(yǎng)和生理需求，我們所掌握的知識(shí)很有限，僅限于了解可以在實(shí)驗(yàn)室條件下輕易培養(yǎng)的那些菌種。在分子技術(shù)得到運(yùn)用之前，這些結(jié)果掩蓋了雞腸道微生物菌群的真實(shí)組成及其行為，這些分子技術(shù)包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）、變性梯度凝膠電泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）、末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism，T-RFLP）分析、克隆和測(cè)序等方法。當(dāng)DNA測(cè)序技術(shù)變得更為廉價(jià)且耗時(shí)更少時(shí)，人們對(duì)腸道微生物菌群實(shí)際組成的研究取得了重大進(jìn)展。研究人員揭示了腸道微生物菌群（包括未經(jīng)培養(yǎng)的微生物）的真實(shí)組成，并提出了其在雞生理學(xué)中作用的新見(jiàn)解。本文我們將討論家禽腸道微生物菌群組成及其對(duì)腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定以及腸道發(fā)育、分化和成熟的影響。此外，我們還將介紹改變腸道微生物菌群組成會(huì)怎樣改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和怎樣改變可以影響腸道功能的黏蛋白層組成。學(xué)術(shù)界在這方面已經(jīng)取得了重大研究進(jìn)展，未來(lái)的研究是要闡明腸道微生物對(duì)家禽生理的影響機(jī)制。未來(lái)家禽生產(chǎn)上的發(fā)展將包括專為獲得特定作用設(shè)計(jì)的微生物調(diào)節(jié)劑。

關(guān)鍵詞：微生物菌群；微生物區(qū)系；微生物組；腸道；全息生物；體內(nèi)平衡；分化；黏蛋白；益生素

4 腸道菌群組成的腸段差異

雞的消化道可分為許多段，每一段都有各自的特點(diǎn)。雞口腔后的三個(gè)近端消化器官分別為嗉囊、腺胃和肌胃。雞采食日糧后，日糧會(huì)直接進(jìn)入嗉囊，并在其中停留數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)（Savory，1999）。嗉囊是一個(gè)儲(chǔ)存食物并發(fā)酵食物的組織，腺胃的作用主要是酸化食物，而肌胃則負(fù)責(zé)研磨食物（Sekelja等，2012）。稍后的腸道由小腸、結(jié)腸和兩個(gè)大型盲腸發(fā)酵室組成（Sekelja等，2012）。盲腸是一種一端封閉的結(jié)構(gòu)，相比于小腸中的快速運(yùn)輸環(huán)境，盲腸能夠?qū)ζ鋬?nèi)容物儲(chǔ)存更長(zhǎng)的時(shí)間（Clench和Mathias，1992）。因此，這些腸段在所含氣體的復(fù)雜程度、pH、食糜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、鹽分和水分的含量上均存在差異。這些差異為不同微生物在不同腸段中的定植提供了選擇。成年雞的腸道菌群至少含有17種不同的微生物家族，這包含了約500種不同的微生物種類，它們沿著腸道分布（Lakhan和Kirchgessner，2010）。微生物的多樣性和復(fù)雜性從腸道近端到遠(yuǎn)端逐步增加（Yan和Polk，2004）。

4.1 嗉囊、腺胃、肌胃

雞的嗉囊、腺胃和肌胃中的微生物菌群多樣性較低，而腸道末端中的微生物菌群較之更為復(fù)雜。嗉囊、腺胃和肌胃中的微生物菌群組成非常相似，以乳酸桿菌屬的細(xì)菌為主（Janczyk等，2009；Sekelja等，2012）。無(wú)論雞采食何種類型的日糧，雞嗉囊內(nèi)通常都含有乳酸桿菌、唾液乳桿菌、約氏乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、瑞士乳桿菌、黑色乳桿菌、ingluviei乳酸菌和陰道乳桿菌（Hammons等，2010）。雞喂給小麥、玉米和豆粕，其嗉囊會(huì)含有大量的鳥(niǎo)乳桿菌、唾液乳桿菌和一小部分與梭狀芽孢桿菌相關(guān)的細(xì)菌（包括分節(jié)絲狀菌——一種分段的絲狀細(xì)菌）（Gong等，2007）。據(jù)推測(cè)，近端腸道含有較高水平的乳酸桿菌可能是由于那些無(wú)法從頭合成的氨基酸供應(yīng)量較多所致（Bringel和Hubert，2003）。然而，有研究表明，卷曲乳桿菌可以黏附于雞嗉囊的組織截面（Edelman等，2012），并且嗜酸乳桿菌可以結(jié)合纖連蛋白（Kapczynski等，2000）——一種細(xì)胞間基質(zhì)蛋白，這揭示了乳酸桿菌能夠大量存活于消化道前端的另一種機(jī)制。通過(guò)這種機(jī)制，乳酸桿菌可以在小腸中占據(jù)主導(dǎo)地位。其他研究表明，嗉囊中的微生物菌群主要為乳酸桿菌，其次為腸桿菌（巴氏桿菌科家族），包括韋榮氏球菌屬和腸球菌屬在內(nèi)的菌種含量較少（Videnska等，2013）。此外，奇異菌屬、雙歧桿菌屬以及與直腸真桿菌和球形梭菌有關(guān)的梭菌屬已被證明可黏附于雞嗉囊的表面（Collado和Sanz，2007），這表明嗉囊腔內(nèi)可形成厭氧環(huán)境。類似地，人們也可從腺胃中檢測(cè)到厭氧菌（柔嫩梭菌屬和擬桿菌屬）（Videnska等，2013）。

4.2 小腸

小腸微生物菌群很少出現(xiàn)在十二指腸內(nèi)，而空腸和回腸會(huì)含有大量的微生物。小腸中含有大量與乳桿菌屬有關(guān)的菌種。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，雞小腸中的微生物大約有90%為乳酸桿菌（Dumonceaux等，2006）。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，雞回腸中70%的微生物為乳酸桿菌，其余微生物為梭菌（11%）、鏈球菌（6.5%）和腸球菌（6.5%）（Lu等，2003）。研究人員對(duì)從空腸中采集到的細(xì)菌樣本進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)99%的16S細(xì)菌序列與乳酸桿菌相關(guān)（Stanley等，2012）。然而，小腸微生物菌群組成會(huì)因動(dòng)物日糧成分的不同而發(fā)生變化。

例如，研究人員給肉雞喂給含羽毛粉的日糧后，用角蛋白瓊脂平板法培養(yǎng)其腸道微生物菌群，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屎腸球菌、卷曲乳桿菌、羅伊氏乳桿菌和唾液乳桿菌的含量高于對(duì)照組雞腸道中的含量（Meyer等，2012）。乳酸桿菌不是典型的產(chǎn)角蛋白酶的菌種，因此雞小腸微生物表達(dá)的角蛋白分解活性足以促進(jìn)產(chǎn)非角蛋白酶的菌種的生長(zhǎng)。小腸是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的主要區(qū)域，其微生物菌群的組成對(duì)這些過(guò)程有積極的作用。

4.3 盲腸

盲腸中的菌群主要包括厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和變形菌門(mén)中的細(xì)菌（Qu等，2008），其中絕大多數(shù)菌種是嚴(yán)格的厭氧菌。雖然小腸微生物菌群以乳酸桿菌為主，但雞盲腸菌群主要由梭狀芽孢桿菌組成。16S rDNA分析顯示雞盲腸中的細(xì)菌大部分為柔嫩梭菌、鼠孢菌、擬球梭菌和腸溶菌。而與擬桿菌、嬰兒雙歧桿菌和假單胞菌相關(guān)的基因序列含量不到2%（Zhu等，2002）。

我們對(duì)從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的972個(gè)盲腸細(xì)菌基因序列進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，92.8%的序列屬于10個(gè)細(xì)菌門(mén)，其中最主要的細(xì)菌門(mén)包括厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)，分別占盲腸細(xì)菌總基因序列的78%和11%左右。雞盲腸細(xì)菌基因序列可歸屬于59個(gè)細(xì)菌屬，其中厚壁菌門(mén)含有31個(gè)屬，瘤胃球菌屬、梭菌屬和真桿菌屬所占的比例均不低于5%（Wei等，2013）。類似地，在一項(xiàng)使用16S rRNA克隆文庫(kù)的研究中，從盲腸細(xì)菌樣本中提取的細(xì)菌基因序列大部分也與梭菌屬相關(guān)（Cressman等，2010；Gong等，2007）。在盲腸微生物菌群中，梭菌屬的細(xì)菌似乎占主導(dǎo)地位，其中許多細(xì)菌很難鑒定。

大多數(shù)關(guān)于家禽腸道微生物菌群組成的研究用肉雞作為研究模型，然而最近研究人員在對(duì)蛋雞的研究中發(fā)現(xiàn)，從盲腸菌群樣本中提取的微生物菌群基因序列大多為梭狀芽孢桿菌（疣微菌科和毛螺菌科）和乳酸桿菌的基因序列，我們有必要進(jìn)一步了解蛋雞腸道微生物菌群組成（Janczyk等，2009）。18周齡產(chǎn)蛋母雞的盲腸微生物菌群由擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)中的細(xì)菌組成，另外還有變形菌門(mén)、梭桿菌門(mén)、放線桿菌門(mén)和脫鐵桿菌門(mén)中的細(xì)菌，但其豐度較低。丁酸弧菌和柔嫩梭菌的豐度最高（Nordentoft等，2011）。