豬呼吸道微生物群及其與呼吸道疾病的關系研究

張 蕾，黃宣凱，陳 亮，高圣玥，馮萬宇，苗 艷，蘭世捷，沈思思

（黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

豬呼吸道疾病綜合征（PRDC）可由多種因素和多種微生物引起。規模化養殖場存在的引發因素包括飼養密度高、畜群混養、通風不良和溫度不適等，病毒類病原體包括豬流感病毒、豬繁殖與呼吸綜合征病毒、豬圓環病毒2 型等也可引起發病。豬呼吸道疾病綜合征涉及的細菌，從傳統上可分為原發性（如支氣管炎博德特菌、豬肺炎支原體和胸膜肺炎放線桿菌）和繼發性（如多殺性巴氏桿菌、副豬嗜血桿菌和豬鏈球菌）［1］，盡管這些病原體可在世界范圍內引起區域性動物肺炎，但其中某些仍是健康豬上呼吸道的常在菌群［2］，因此，了解呼吸道微生物群落之間的相互作用，是關乎動物健康和農業經濟的重要課題。本文概述了健康豬呼吸道的細菌生態及微生物群落的變化對呼吸道疾病發生所帶來的積極和消極作用。

1 豬呼吸道微生物的定植、生長和影響因素

1.1 呼吸道微生物的定植和生長 豬的呼吸道可分為上、下兩部分，上呼吸道由鼻、咽、喉組成，下呼吸道由氣管和肺組成［3］。新生仔豬呼吸道內最初的細菌起源尚不清楚。研究表明，細菌是在出生時或出生后不久，從母體（垂直傳播）和環境（水平傳播）獲得的［4］。然而，呼吸道細菌的定植可能是在子宮內，始于羊膜內感染期間，但對于豬的此種假設仍需要研究來證實。無論是發生在子宮內或是出生后，新生仔豬的外部和內里都會有大量的微生物定植。研究表明，仔豬鼻腔內的微生物群落很大程度上受到外部因素的影響，如分娩和喂養方式［5］。

仔豬出生后8 h 內扁桃體的微生物組成與母豬陰道和乳頭皮膚上的相似，表明這兩處是豬上呼吸道早期定植微生物的重要來源［6］。Slifierz 等［7］研究顯示仔豬在出生后的7 周內，鼻腔微生物群落的組成和結構變化顯著，在斷奶后2～3 周逐漸穩定。健康仔豬扁桃體的微生物群取決于圈舍環境，在3周齡時總體趨于穩定，受外部影響較少［6］。目前母體遺傳因素在豬呼吸道微生物構成中的重要性尚不明確。

1.2 呼吸道微生物群形成的影響因素 斷奶對仔豬體內早期微生物組成有重要影響。健康哺乳仔豬腸道主要微生物群落的改變與更換飼料有關［8］。上呼吸道的微生物群落同樣受斷奶影響，鏈球菌屬的相對豐度增加，而莫拉菌屬的豐度降低，飼料、飼養條件和抗菌藥物的使用均可能導致這種變化［6］。

喂養方式和地面環境也會影響豬上呼吸道微生物群落的組成。據報道，與傳統日糧飼喂的豬相比，用液體料飼喂的豬鼻腔中某些常見菌的相對豐度顯著增加，如假單胞菌屬、棒狀桿菌屬和纖維桿菌屬。Megahed 等［9］提出，復雜的生態更利于有害菌群生長，而抑制有益菌群的生長繁殖，因此，與稻草墊料相比，單純使用地板更利于構建平衡的呼吸道和腸道微生物群落。

飼養環境中氨氣的濃度會影響豬呼吸道健康。體內試驗表明，氨濃度高于0.002 5%時，豬的氣管黏膜和肺泡會受到損害，生長性能降低；同時，乳酸桿菌等有益細菌的定植減少，鼻腔內莫拉氏菌和鏈球菌的數量增加［10］。

抗生素是早期影響仔豬上呼吸道微生物群落的關鍵因素之一，尤其是在被廣泛應用于治療斷奶仔豬腹瀉后［11］。當使用泰樂菌素、頭孢噻呋、土拉霉素、土霉素或青霉素等抗菌藥時，豬上呼吸道微生物群落的穩態都會受到干擾。但是，微生物群落對不同抗生素的變化顯示出特異性，在某些情況下會導致某些菌群種屬類別的相對豐度發生很大變化。例如，給健康豬胃腸道外使用頭孢噻呋，會增加鼻腔內梭狀芽孢桿菌屬的相對豐度，降低莫拉氏菌屬、鏈球菌屬和奈瑟菌屬的相對豐度。胃腸道外給藥土拉霉素后也可觀察到相似的情況，而胃腸道外給藥土霉素后，對豬鼻腔內梭狀芽孢桿菌屬和鏈球菌屬的影響較小。有研究表明，在飼料中添加土霉素后，豬扁桃體和鼻腔內微生物群落的多樣性呈顯著下降，放線桿菌屬和鏈球菌屬的數量增加［12-13］。

2 健康豬呼吸道的菌群

2.1 上呼吸道菌群 健康豬鼻腔內存在的細菌通常為變形桿菌門和厚壁菌門，擬桿菌和放線菌雖然也存在，但流行率較低［14-15］。在整個生產周期中，莫拉氏菌屬也是健康豬鼻腔內的常見菌，其次是鏈球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和乳桿菌屬［16］。

成年豬扁桃體的微生物群落組成與鼻腔內的相似，主要是變形菌門和厚壁菌門，但與鼻腔微生物群落不同的是，其主要微生物群落是放線桿菌屬、巴氏桿菌屬和嗜血桿菌屬，莫拉氏菌屬較少［17］。健康仔豬口、咽中的微生物群落與扁桃體的相似，主要是鏈球菌屬、放線桿菌屬和乳桿菌屬［18］。鏈球菌屬是健康育肥豬喉部的常在菌［19］，但由于缺少基因層面的深入分析，尚難區分是共生性的還是致病性的。

2.2 下呼吸道菌群 對健康豬下呼吸道微生物組成的研究結果各有不同。某些研究報道豬下呼吸道的主要微生物是變形菌門和厚壁菌門，其次是擬桿菌門和軟壁菌門，但有些則報道主要是厚壁菌門，而變形菌門和擬桿菌門僅為健康豬肺部微生物群的一小部分。此外，細菌種屬層面的差異更大，有的報道肺部主要微生物有甲基嬌養桿菌屬（Methylotenera）、普雷沃氏菌屬（Prevotella）、鞘脂菌屬（Sphingobium）、乳酸桿菌，有的報道主要是大腸桿菌、支原體、乳球菌屬和巨球菌屬（Macrococcus），另有人則報道主要是厭氧芽孢桿菌屬（Anoxybacillus）和喜熱菌屬（Caloramator）［20-21］。差異的產生可能是由于樣本動物的年齡差異、采樣和數據分析方法不同所致，養殖環境也可能有影響。目前尚缺少對豬呼吸道真菌群落的研究，且豬上呼吸道的病毒群落也極具復雜性。

3 豬呼吸道微生物群與呼吸道疾病的關系

比較健康豬和PRDC患病豬的呼吸道微生物群落，發現病豬的肺部支氣管肺泡灌洗樣本中有更多的病原微生物，如鏈球菌、嗜血桿菌、巴氏桿菌和博德特氏菌，同時乳酸桿菌等有益菌減少。PRDC患病豬的口、咽部有較多的莫拉氏菌、韋榮氏球菌和卟啉單胞菌，證明呼吸道疾病與上呼吸道微生物組成的變化相關［18，20］。正如呼吸系統疾病患者呼吸道中微生物的豐富度和多樣性降低一樣［22］，患革拉瑟氏病（副豬嗜血桿菌病，一種通常與肺炎相關的全身性疾病）的仔豬上呼吸道的微生物群也有同樣的變化［14］。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是豬上呼吸道微生物研究的另一個重要方面，該菌是一種新興人畜共患病原體。一項對丹麥養豬場金黃色葡萄球菌的縱向研究表明，包括明串珠菌屬和毛螺菌屬等在內的20 類鼻腔微生物都與金黃色葡萄球菌的存在有關。鼻腔MRSA的定植與鏈球菌屬的存在呈負相關，說明二者可能為拮抗作用［23］。為減少抗生素耐藥性，益生菌（如乳酸桿菌屬）因其能增加自然殺傷細胞的活性、減少促炎細胞因子的產生和保護生物生態位，已被倡導用作微生態制劑［8］。盡管乳酸桿菌對豬呼吸道的作用尚不明確，但從PRDC患病豬口、咽部和肺部中乳酸桿菌的相對豐度顯著降低來看，乳酸桿菌對于機體抵抗呼吸道病原體具有積極作用。

4 結論和展望

新技術的發展使我們能夠了解呼吸道不同部位的微生物組成差異，以及微生物群與呼吸系統疾病發作的關聯。健康豬的呼吸道微生物群比患病豬的更豐富、均勻，表明微生物群失衡增加了PRDC的易感性。不穩定的微生物群有利于致病菌在上呼吸道定植，并進一步入侵下呼吸道，最終導致肺部疾病。病毒和真菌雖然在人和動物的呼吸道中占有重要地位，但關于豬呼吸道病毒和真菌的研究很少，幾乎沒有。通過全基因組鳥槍法等手段將呼吸道微生物分析擴展到非細菌部分，將有助于我們形成對整個呼吸道微生物群的整體認知。

然而，有關豬呼吸道微生物與健康和疾病之間復雜關聯的研究還處于早期階段，共生微生物與條件致病菌之間的相互作用需要更多的探究。現在有關微生物在PRDC中作用的研究大多是基于健康肺和病變肺的比較，故有必要對疾病發展過程中肺部的微生物群變化做縱向研究，并探究抗生素使用所產生的影響。