腸道微生物區系對仔豬生長的影響

姜春陽，董玉蘭

（1.中國農業大學動物科技學院，北京　100193；2.中國農業大學動物醫學院，北京　100193）

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腸道微生物區系對仔豬生長的影響

姜春陽1，董玉蘭2*

（1.中國農業大學動物科技學院，北京100193；2.中國農業大學動物醫學院，北京100193）

摘要：腸道微生物區系對仔豬的生長及健康具有重要意義，仔豬斷奶引起的腸道環境變化及日糧改變對腸道的影響，均能導致仔豬腸道微生物區系發生很大程度的改變，影響仔豬生長。文章就腸道微生物區系對仔豬生長過程中的影響作以簡述。

關鍵詞：微生物區系；仔豬；生長

隨著早期斷奶技術的廣泛應用，我國大中型豬場仔豬普遍的斷奶期為出生后3～4周。仔豬斷奶后，隨著日糧、環境的一系列改變，腸道內的微生物區系也發生明顯變化，而這種腸道微生物區系的變化，對仔豬的生長及健康狀況影響顯著[1-3]。仔豬腸道微生物并非與生俱來，各種微生物區系的出現以及形成的完整平衡微生態系統，是仔豬出生后通過接觸母體、周圍環境、采食以及微生物與宿主之間相互適應與選擇，逐漸在腸道內形成的復雜系統[4]?；跓o菌動物模型，腸道微生物對腸道黏膜形成及免疫系統功能建立均具有重要促進作用[5]。本文從仔豬腸道微生物區系的形成特點，對仔豬腸道發育及免疫的影響及調控微生物區系的研究進展方面作以概述，旨在為養豬業中健康飼養斷奶仔豬提供科學依據。

1　仔豬腸道微生物區系的形成及特點

仔豬腸道微生物區系的形成經過了從無到有，從競爭到穩定的一系列復雜過程。仔豬通過最初與母體產道、母體糞便以及周圍環境中各種微生物的接觸，使得其中一部分微生物成為了自身腸道內最早的定植菌，腸道也從無菌狀態逐漸被各種細菌所寄生[6]。最初由于腸道內環境中氧氣充足，更適合需氧菌的生存，仔豬腸道內的定植菌最早多為需氧菌[7]。這些菌群并不能長時間存在于仔豬的腸道內，隨著腸道內氧氣不斷地被需氧菌消耗，需氧菌的增殖受到抑制，無法形成固定的微生物區系。同時，腸桿菌、腸球菌、葡萄球菌等兼性厭氧菌開始不斷進入定植，使周圍環境中的氧氣進一步被消耗，從而形成厭氧的環境，同時也影響了消化道pH，氧化還原電位，創造了更適合厭氧菌定植的條件[8]。最終使得厭氧菌成為優勢菌群定植于初生仔豬的腸道內，形成固定的微生物區系。研究表明，在仔豬出生后的48 h內，這種以厭氧菌為核心菌群的微生物區系基本建立完成，此種腸道內的菌群平衡直至斷奶時才會發生再次的改變[9]。

仔豬斷奶時，日糧由母乳到飼料的改變會顯著影響腸道內微生物區系的平衡[1,10-11]。仔豬斷奶前形成的乳酸桿菌區系明顯下降。斷奶前仔豬腸道食糜中乳酸菌數量級可達到107～9cfu·g-1，而在斷奶后的兩周內，腸道乳酸菌數量下降13％～18％，與此同時，芽孢桿菌、雙歧桿菌及鏈球菌等厭氧菌群也出現不同程度的下降[9,12]。當這些維持健康平衡的微生物區系被破壞后，再加上飼糧中外源菌的進入，使得大腸桿菌、沙門菌等致病菌數量增加。但隨著仔豬腸道的發育及對日糧的適應，腸道內的微生物區系會在斷奶后的1～3周內重新排布，形成新的微生物區系平衡，此時腸道菌群區系類似于成年動物，并隨生長時間的延長而逐漸穩定。

小腸前段主要定植乳酸桿菌、鏈球菌、雙歧桿菌及腸桿菌等兼性厭氧的微生物區系；盲腸則主要定植以革蘭氏陰性菌為主的轉型厭氧菌；大腸內則出現以乳桿菌屬、鏈球菌屬、梭菌屬等為主的多種微生物區系共存的狀態[13]。

2　腸道微生物區系對仔豬生長的影響

2.1腸道微生物區系對仔豬腸道發育的影響

仔豬腸道微生物區系是維持腸道穩定的必要條件之一，隨著仔豬斷奶后微生物區系的變化，腸道的結構和功能都會發生顯著變化[12,14]。具體表現為仔豬斷奶前，空腸在其原有的乳酸菌區系保護下，具有更高的絨毛、更淺的隱窩和更大的絨毛高度與隱窩深度比，而在斷奶后，隨著腸道微生物區系的變化，腸道完整性也受到一定程度的影響，造成腸道絨毛萎縮，隱窩增生，絨毛高度與隱窩深度比降低，原有的腸上皮屏障受損[15]。自仔豬出生至斷奶前，其十二指腸、空腸以及回腸發育迅速，適宜的腸道微生物菌群可保護并促進腸黏膜下層螺旋及環狀結構的形成以及小腸的吸收面積[16]。此外，各種腸道微生物也會在仔豬的大腸內形成特定的區系，增加大腸容重量及黏膜重量。與小腸內微生物區系不同的是，大腸內的微生物區系更傾向于發酵利用日糧中的纖維成分。

2.2腸道微生物區系對仔豬免疫功能的影響

在仔豬腸道的不同區域分布的多種微生物區系，不僅具有保護腸黏膜、抑制有害菌定植的作用，同時也會調整仔豬自身的免疫機能，預防疾病的發生。腸道內分布適宜的腸道微生物區系，可促進宿主的免疫應答，誘導T細胞、B細胞及巨噬細胞活化，從而增強仔豬的特異性及非特異性免疫，促使腸道內淋巴細胞活化，增強機體的體液免疫和細胞免疫能力[17]。與正常動物相比，無菌模式下飼養的動物，其免疫細胞產物及細胞類型均出現異常，IgG和IgA水平顯著降低（P<0.05）[18]。與此同時，局部淋巴結構及相應功能也出現不同程度的缺陷，淋巴濾泡成熟率顯著下降（P<0.05）[19]。腸道微生物被腸上皮細胞抗原傳遞給免疫細胞，為仔豬免疫系統提供其免疫耐受范圍內的刺激，同時仔豬的免疫系統則“反饋性”的控制腸道內的微生物區系，防止其過度增殖或遷移。研究表明，腸道內的乳酸菌區系可以調控CD4+細胞因子的生物活性，進而影響T細胞的分化[20]。此外，乳酸菌還可特異性調控樹突狀細胞的識別功能，影響免疫細胞因子平衡及自然殺傷性細胞的活性[21]。腸球菌區系則可調控CD4+、CD8+細胞因子及IgG水平，從而影響仔豬免疫[22]。雙歧桿菌區系同樣可通過增強細胞因子和抗體的產生提高自然殺傷細胞及巨噬細胞活性[24]。

3　調節斷奶仔豬腸道微生物區系的研究進展

斷奶前仔豬主要通過母乳維持生長，日糧來源固定且單一，故采食對腸道微生物區系的影響不大。斷奶仔豬由于日糧變化及斷奶應激會顯著影響腸道的微生物區系。目前，通過日糧調控斷奶仔豬腸道內微生物區系的方法主要包括：調控日糧蛋白、調控日糧淀粉、調控日糧脂肪酸、調控日糧微量元素及添加酶制劑或益生菌等。

3.1日糧蛋白源對腸道微生物區系的影響

日糧中不同蛋白源組成可影響斷奶仔豬的腸道微生物數量及組成，調節日糧中氨基酸組成也可影響腸道微生物區系[4]。研究表明，日糧中添加酪蛋白可顯著改善腸道內乳酸桿菌、雙歧桿菌以及芽孢桿菌區系，增加腸道菌群的活性；在分別以發酵豆粕與魚粉作為斷奶仔豬日糧蛋白源的研究中發現，斷奶仔豬采食發酵豆粕組的腹瀉率顯著地低于魚粉組（P<0.05）[24]。其原因可能在于斷奶仔豬的消化能力較弱，不能完全利用魚粉中的蛋白質，使之進入仔豬腸道中大腸桿菌較多的區段，同時，魚粉的氨基酸組成與大腸桿菌等致病菌所需的更接近，從而造成了大腸桿菌的增加，引起仔豬腹瀉。

3.2日糧淀粉源對腸道微生物區系的影響

單胃動物所需能量主要來源于飼料中的淀粉等多糖。不同飼糧源的淀粉組成也具有不同的特點，腸道及腸道微生物可利用的淀粉主要有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種形式。仔豬腸道各區段中分布的不同微生物區系對兩種形式的淀粉有著不同的利用特點。定植在小腸前段的微生物區系更易利用支鏈淀粉，而小腸后段的微生物區系則較易利用飼糧中的直鏈淀粉。因此，日糧淀粉源中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例不同，可導致仔豬腸道微生物改變。

相振田研究表明，斷奶仔豬飼喂豌豆淀粉日糧（直鏈淀粉的比例較高）可使其十二指腸、空腸、回腸及盲腸中的乳酸桿菌、雙歧桿菌和芽孢桿菌數顯著增加（P<0.05），盲腸和結腸食糜中有害菌總數顯著降低（P<0.05），而飼喂木薯淀粉源日糧（高支鏈淀粉比例）仔豬腸道內各區段菌群的變化則剛好相反[25]。

3.3日糧脂肪酸源對腸道微生物區系的影響

研究表明，日糧不同脂肪酸的組成可影響動物的腸道微生物數量及組成，劉忠臣在對比椰子油、豬油和魚油對盲腸的微生物數量影響時發現，與豬油相比，椰子油和魚油可降低盲腸內容物中的大腸桿菌數量，提高乳酸桿菌和雙歧桿菌數量，且椰子油組效果最優，分析其脂肪酸組成后，得出椰子油脂肪酸組成中，富含中鏈脂肪酸及部分長鏈脂肪酸，推測這些脂肪酸中的某些特定脂肪酸可能對大腸桿菌的增值存在阻斷機制，進而減少腸道中大腸桿菌的數量，影響腸道微生物組成[26]。

3.4日糧高鋅、高銅及微生態制劑對腸道微生物區系的影響

大量研究表明，仔豬腸道微生物區系不僅受日糧蛋白、淀粉及脂肪酸等主要營養物質調控，鋅、銅等微量元素及微生態制劑也會對仔豬腸道微生物區系產生顯著影響。其中，仔豬飼糧中添加高鋅會抑制仔豬胃腸道前段的乳酸菌區系的菌數，而提高腸球菌和大腸桿菌的數量[27-28]。這是由于仔豬腸道中各種微生物區系對鋅的細胞轉運效率不同，且乳酸菌相對敏感，因此，日糧高鋅會抑制仔豬腸道前段乳酸菌的增殖數量[29]。Amacha?wadi等通過仔豬攝食高銅日糧試驗研究表明，其腸道中含T細胞抗原受體-B抗性的腸球菌的種群數量顯著高于對照組（P<0.05）[30]。日糧中添加乳酸桿菌和芽孢桿菌也可以改善斷奶后仔豬腸道內的微生物區系組成[31-33]。

4　小結

仔豬腸道內不同部位分布的微生物區系有著不同的作用及特點，其中很多區系并非獨立存在，而是共生并相互影響著。目前，就日糧對腸道微生物區系的研究尚停留于表觀現象，微生物區系的調控及機制還比較模糊，在新的實驗技術和方法學的協助下，后續研究中可以更有針對性地探求日糧對各微生物區系的影響，以便在生產中通過調節日糧成分，更為準確地增加對斷奶仔豬健康有利的腸道微生物區系。

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Research Progress of the Effects of Intestinal Microbiota on Growth Performance in Piglets

JIANG Chunyang1,DONG Yulan2*
（1.College of Animal Science and Technology,China Agricultural University,Beijing 100193 China; 2.College of Veterinary Medicine,China Agricultural University,Beijing 100193,China）

Abstract:The intestinal microbiota is important significance to the growth and health of piglets.The change of intestinal environment caused by weaning and dietary change effect on intestinal can lead to the occurrence of intesinal flora of piglets greatly changed.This article reviewed the effect of intestinal microbiota on growth performance in piglets.

Key words:microbiota; piglet; growth

*通訊作者：E-mail:ylbcdong@cau.edu.cn。

作者簡介：姜春陽（1995-），男，黑龍江哈爾濱人，研究方向為腸道黏膜的發育。

基金項目：國家自然科學基金（31272483；31372332）。

收稿日期：2016-01-23

中圖分類號：Q939.121；S828

文獻標志碼：A

文章編號：1001-0084（2016）03-0015-04