控制腸道微生物菌群以扶持動物的免疫力

腸道內擁有一個穩定、平衡的微生物菌群是動物獲得最佳的健康狀況和生產性能的先決條件。某些飼料添加劑可以控制腸道微生物菌群，從而增強動物的免疫力。

中圖分類號：S815 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）07-0011-02

進化過程已導致哺乳動物腸道內數百種微生物菌種和其宿主之間形成了互利關系。在機體健康的情況下，不同的微生物菌群之間有一個穩定的平衡，這基于它們之間相互容忍和最佳的對立。腸道菌群和動物免疫力之間有非常密切的互作關系。因此，關鍵是要維持腸道的健康狀況。這將會產生更好的全身健康，從而可獲得最理想的動物生產性能。

1 適應性免疫系統

早在胚胎發育的最早時期，免疫系統的各種組成部分開始發育。先天性免疫系統可以對外部威脅提供即時防御，它由解剖學屏障（如上皮表面）、化學成分（如補體系統）和細胞組分（如巨噬細胞）組成，可以直接攻擊和殺死病原體。腸道是該先天性免疫系統的一部分，并在適應性免疫系統發育中起著非常重要的作用。這種適應性免疫系統依賴于來自先天性免疫系統的信號，并需要一定的時間來建立一個有效的反應，但可以給宿主賦予持久的或保護性免疫力。黏膜免疫系統由各種器官中的免疫組織組成，這些器官是外來微生物侵入機體內部的主要入口，如鼻腔、口腔和腸道。由于腸道內腔擁有巨大的表面積，因此它是生物體和許多微生物之間一個非常重要的物理屏障。出生時，新生動物的黏膜免疫系統發育相對落后，但腸道菌群的定植會加快其發育，為免疫系統提供其學習以認為對機體會帶來中性、有益或有害作用的信號。

2 平衡腸道菌群

出生后，來自母體糞便、環境和日糧中的細菌將會立即定植在腸道中。這會在腸道內形成一個復雜、動態的微生物菌群。此菌群會對宿主的健康作出許多重要的貢獻，包括提高消化率，促進免疫系統的正常發育，限制致病菌的定植。為了最充分利用這些作用，關鍵是要確保微生物菌群高度多樣性。腸道和黏膜免疫系統的先天性和適應性免疫會相互作用，以調解腸道菌群和處于正常狀況的宿主間的動態平衡。腸壁，包括上皮細胞層和內、外黏液層，是對抗細菌入侵的一個重要物理屏障（圖1）。外黏液層富含細菌，而內層可抵抗細菌滲透，因為由上皮層內的腸細胞產生的黏液和抗菌蛋白具有較高的粘度。這些腸細胞，連同將這些細胞緊密連在一起的緊密連接一起來防止細菌的侵入，同時允許養分進入宿主組織。

腸道微生物可水解日糧中的多糖，否則它們將無法被動物消化，因此它們可以靈活地適應日糧的改變。腸道微生物菌群也可幫助宿主擁有一個健康的免疫狀態。它們可以為重要淋巴細胞亞群的發育提供有益的信號，維護腸道T和B細胞的發育。除此之外，微生物菌群可以通過確定Th1和Th2效應細胞的比率（通過釋放T細胞細胞因子激活其他免疫細胞的活性），影響全身性免疫應答的結果。這些有助于調節免疫應答反應以應對外部的挑戰，如細胞內的微生物或寄生蟲。腸道微生物菌群還在保護宿主抗擊致病菌的侵入上發揮著一定的作用。首先，它們與微生物競爭宿主日糧中的營養物質，從而降低腸道病原體的定植。其次，腸道微生物還可刺激能夠交叉抵抗病原體的免疫應答反應（即通過刺激Toll樣受體引發抗微生物蛋白的表達），從而減少沙門氏菌等細菌的入侵。

3 健康的腸道

在應激情況下，如斷奶或日糧改變，腸道健康狀況會受到挑戰。在這些情況下，微生物的多樣性可能會受到損害，且會對有害細菌（革蘭氏陰性和革蘭氏陽性菌）的發育提供更多的機會。已知腸道細菌會產生有機酸，如乙酸、乳酸和丁酸，這些有機酸能夠阻止有害的革蘭氏陰性細菌的生長。除此之外，特定的有機酸還能使腸道壁變得更強壯和更健康?；谟袡C酸的添加劑能夠為保持腸道健康使自然機制發揮正常的功能。腸道微生物菌群的密度和多樣性從腸道上端向下端逐步增加。飼料或飲水中的游離有機酸會創建不利于細菌生長的條件。結果，被動物攝入的細菌、從而使有害細菌到達腸道的風險會得到降低。可以通過在飼料或飲水中添加緩沖劑，使緩沖劑中的有機酸在小腸中被釋放。這些有機酸可以降低革蘭氏陰性菌的生長速度，因此它們在小腸中可以使微生物菌群保持一個有益于健康的平衡。

4 利用協同作用的混合酸

小腸上端中的微生物以革蘭氏陽性菌為主。相比革蘭氏陰性菌，革蘭氏陽性菌的細胞壁具有不同的結構，這使得它更加耐酸。中鏈脂肪酸（Medium Chain Fatty Acids，MCFA）能夠破壞細菌細胞壁中的肽聚糖層，進而干擾革蘭氏陽性菌細胞壁的呼吸能力和離子傳輸，導致細菌細胞增殖減慢和死亡。有機酸和MCFA能在小腸上端中被迅速吸收，因此這些酸在小腸下端所表現出的作用很有限。脂肪包被或靶向釋放型酸會通過胃和小腸上端，并將在小腸下段被釋放出來。多項研究表明，相比對照組，靶向釋放型混合酸可加大仔豬空腸內微生物的多樣性（圖2）。

5 結語

利用酸混合物的這種協同作用，可以調控單胃動物整個腸道內的菌群，從而在腸道中形成一個平衡、健康的微生物菌群。既然我們知道微生物菌群與腸道的免疫狀態密切相關，因此我們可以間接地促使動物形成一個健康的免疫系統，從而幫助它們實現最佳的生產性能。