胃肠道菌群（共11篇）
胃肠道菌群 篇1
动物胃肠道菌群在宿主动物的生理、发育、营养、 免疫、健康和生长性能等方面发挥着重要作用。自19世纪法国微生物学家巴斯德提出正常菌群对宿主是有益的学说以来,研究者们对动物胃肠道正常微生物群的组成、定植规律及与宿主关系的认识越来越深入。在正常情况下,胃肠道内各种菌群处于平衡状态,以利于胃肠道对营养物质的正常消化和吸收。同时,有益菌群在肠道内的定植对于维持胃肠道的生态平衡扮演着重要角色。胃肠道菌群是一个复杂的动态群落,它的种类和数量随着动物的年龄、胃肠道的位点及营养和环境条件的变化而变化。日粮因素是影响动物消化道微生物平衡的重要因素之一,它可以为肠道生态系统提供营养和能量。淀粉是畜禽日粮中能量的最主要供应者,其在动物生产中的应用已经成为当前研究的焦点。本文综述了日粮中淀粉水平、 淀粉组成、结构差异及与纤维物质的组合效应对动物胃肠道菌群的影响,旨在为淀粉在动物生产中的合理应用提供参考。
1淀粉的概念及分类
淀粉是由多个葡萄糖基本单元通过糖苷键结合成的多糖,其通式为( C6H10O5) n。淀粉是植物碳水化合物的主要贮存方式,广泛存在于植物的根、茎、 叶、果实等部位,谷物籽实和薯类作物根茎中含量尤为丰富。
淀粉的物理和化学结构复杂,其分类标准和方法不尽相同。根据来源不同,在我国国家标准( GB /T 8887—88) 中将原淀粉分为四类: 谷类淀粉( 从谷物籽实中提取的淀粉,如大米淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉等) 、薯类淀粉( 以木薯、甘薯、马铃薯、豆薯等薯类的根、块、茎为原料加工而成的淀粉) 、豆类淀粉( 以绿豆、蚕豆、豌豆等豆类为原料加工而成的淀粉) 、其他类淀粉( 菱淀粉、藕淀粉、荸荠淀粉、橡子淀粉、西米淀粉、百合淀粉、葛根淀粉、何首乌淀粉、蕨根淀粉) 。 H. N. Englyst等[1]根据淀粉体外消化动力学将其分为快速消化淀粉( rapidly digestible starch,RSD) 、慢速消化淀粉( slowly digestible starch,SDS) 和抗性淀粉 ( resistant starch,RS) 。根据葡萄糖聚合方式的不同, 可将其分为直 链淀粉 ( amylose,Am) 和支链淀 粉 ( amylopection,Ap) 。直链淀粉是由 α - D - 吡喃葡萄糖通过 α - D - 1,4糖苷键连接而成的链状多糖分子。支链淀粉是由 α - D - 吡喃葡萄糖通过 α - D 1,4糖苷键和 α - D - 1,6糖苷键连接而成的具有分支结构的多糖分子。绝大多数原淀粉是以直链淀粉和支链淀粉的混合物形式存在的,但二者比例存在差异。
2淀粉水平对胃肠道菌群的影响
反刍动物瘤胃是一个复杂且高度多样化的微生态系统,其中包括细菌、古菌、纤毛原虫、真菌、噬菌体[2]和病毒。微生物对发酵底物具有选择性,可通过发酵摄入的底物间接改变瘤胃微生态环境,这使得日粮的改变成为影响瘤胃微生物组成的重要因素之一[3,4]。谷物是反刍动物日粮中主要的淀粉来源,玉米、小麦、大麦等谷物已被广泛应用于动物饲料的生产。因此,淀粉的应用对反刍动物瘤胃微生物的影响显得尤为重要。目前,国内外学者已开展了相关的研究。张显东[5]运用PCR - DGGE方法研究了补饲淀粉对湖羊瘤胃微生物区系的影响,结果表明,与添加0,60,120 g / d淀粉量相比,添加180 g / d可显著提高湖羊瘤胃微生物区系的复杂性和多样性。淀粉在反刍动物瘤胃内被降解为挥发性脂肪酸( VFA) ,并为微生物生长提供能量[2]。但大量淀粉在瘤胃内的发酵,会产生过多的挥发性脂肪酸使瘤胃p H值持续降低,进而引起瘤胃微生态紊乱。高谷物日粮诱导引起的瘤胃亚急性酸中毒的奶牛瘤胃内大肠杆菌丰度增加[6],且厚壁菌门、拟杆菌门和纤维杆菌门发生了重要变化[7]。W. Huo等[8]运用焦磷酸测序法研究了高谷物日粮诱导引起瘤胃亚急性酸中毒的山羊的瘤胃液相和固相细菌的变化,结果发现,瘤胃液相和固相中拟杆菌门比例降低,而厚壁菌门比例升高。因此,为了避免高淀粉水平引起的代谢性疾病,NRC ( 2001年) 建议奶牛日粮中淀粉占干物质的最大浓度为35% 。
3淀粉组成类型对胃肠道菌群的影响
3.1日粮直链淀粉与支链淀粉比对胃肠道菌群的影响
天然淀粉( native starch) 主要由直链淀粉和支链淀粉两大成分组成,直链淀粉和支链淀粉在分子结构、相对分子质量和理化特性方面都有很大差异。直链淀粉是由 α - D - 吡喃葡萄糖通过 α - D - 1,4糖苷键连接而成的链状多糖分子,相对分子质量为32 000 ~ 160 000,甚至更大。直链淀粉由于分子氢键的作用使得葡萄糖单元连接得更紧密,因此不易被消化酶酶解。支链淀粉是由 α - D - 吡喃葡萄糖通过 α - D - 1,4糖苷键和 α - D - 1,6糖苷键连接而成的具有分支结构的多糖分子,其相对分子质量在几百万到几亿之间,支链淀粉除含有长链外,还含有葡萄糖单元形成的支链结构,利于它与酶的结合。因此,不同来源淀粉颗粒中直链淀粉和支链淀粉的含量和比例不同,其消化性能也存在差异[9]。直链淀粉与支链淀粉比例的变化会改变淀粉在动物消化道内的消化速率,使到达动物后肠道的可发酵碳水化合物组成和含量发生相应变化,这些可发酵碳水化合物含量的增加能够为后肠道微生物的生长提供能源物质,进而在促进有益微生物生长的同时竞争性地抑制大肠杆菌等有害菌群的繁殖,最终导致肠道菌群组成发生改变。
戴求仲等[10]以糯米淀粉和抗性淀粉为原料分别配制了直链淀粉与支链淀粉比例为0. 11,0. 23, 0. 35,0. 47的4种试验日粮,结果发现,提高日粮直链淀粉与支链淀粉比例可显著增加黄羽肉鸡后肠中肠球菌、乳酸杆菌和双歧杆菌的数量( P < 0. 05) ,显著降低大肠杆菌的数量( P < 0. 05) ,说明在日粮中添加适宜比例的直链淀粉与支链淀粉有利于维持黄羽肉鸡后肠微生物的平衡。相振田[11]以仔猪为试验对象进行研究,结果发现,直链淀粉与支链淀粉比例高的豌豆淀粉日粮与玉米淀粉日粮、小麦淀粉日粮、 木薯淀粉日粮相比可显著提高仔猪肠道食糜中乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌数量及比例( P < 0. 05) ,显著降低大肠杆菌数量及比例( P < 0. 05) 。
水产动物因其生存环境和消化道结构与人类和畜禽存在明显差异,迄今为止,关于淀粉对其肠道健康影响的研究报道甚少。与陆生动物一样,鱼类肠道菌群的变化也与肠道健康息息相关。杨伟[12]研究发现,直链淀粉与支链淀粉比例低可显著提高罗非鱼前肠大肠杆菌数量,同时显著降低乳酸菌数量,其对罗非鱼中肠和后肠中乳酸菌杆、大肠杆菌数量的影响差异不显著( P > 0. 05) ,但随着直链淀粉与支链淀粉比例的升高乳酸杆菌数量呈逐渐增加的趋势。
3.2抗性淀粉对胃肠道菌群的影响
大多数淀粉含有快速消化部分 ( 快速消化淀粉) 、缓慢消化部分( 慢速消化淀粉) 和抗消化部分 ( 抗消化淀粉)[13]。自1982年H. N. Englyst等[14]发现抗性淀粉以来,抗性淀粉是如何调节肠道微生物菌群比例的已引起人们广泛关注,近年来关于这方面的研究报道较多。欧洲抗性淀粉协会于1993年将抗性淀粉定义为不能在健康个体小肠中消化吸收的淀粉及其降解产物的总称。抗性淀粉类似于日粮纤维,并以结肠发酵的方式被消化吸收[15]。目前,对于抗性淀粉还没有化学上的精确分类,但根据淀粉来源和抗酶解性的不同通常将抗性淀粉分为四大类: 物理包埋淀粉( RS1) 、抗性淀粉颗粒( RS2) 、回生淀粉( RS3) 和化学改性淀粉( RS4) 。虽然抗性淀粉在小肠内具有很强的抗消化性,但其在结肠内可被微生物发酵并产生大量的短链挥发性脂肪酸。短链挥发性脂肪酸可维持肠道内低p H值的内环境,同时还可促进有益微生物的增殖并抑制有害微生物的生长[16,17]。抗性淀粉对维护肠道健康具有重要作用。
X. Wang等[18]研究发现,抗性淀粉日粮能够显著提高小鼠粪便中双歧杆菌的数量,显著降低大肠杆菌的数量。何梅等[19]研究发现: 与饲喂常规玉米淀粉组相比,饲喂抗性淀粉组大鼠后肠的双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌数量增加,大肠杆菌数量减少,肠球菌受到抑制,有效改善了肠道微生态平衡; 抗性淀粉还能影响大鼠盲肠的发酵及其产物,降低粪氨含量及肠道和粪便的p H值,从而有利于机体健康。研究发现,抗性淀粉可以明显促进小鼠结肠内乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖,同时抑制大肠杆菌和肠球菌生长,其中高含量抗性淀粉作用效果更明显,尤其是在降结肠内。此外,抗性淀粉还能增加肠道菌群的多样性,但添加高含量抗性淀粉可能会造成肠道内过低的酸性环境,反而抑制某些正常菌群的生长繁殖[20]。作为结肠保护性因素抗性淀粉还具有诱导肿瘤细胞凋亡及预防结肠癌的作用[21]。
4淀粉结构差异对胃肠道菌群的影响
肠道微生物对淀粉底物的结构特征具有很高的敏感性,这种调控机制可能受淀粉颗粒的表面形态和淀粉颗粒内部的精细结构影响。目前,关于不同结构的玉米淀粉底物对胃肠道微生物影响的研究相对较多。对于普通玉米淀粉而言,其具有疏松的颗粒结构,微生物可快速利用这类底物,为自身快速繁殖提供前体物质[22]。高直链淀粉分子则以高度有序结构排列,肠道微生物对其降解速度较为缓慢,葡萄糖的释放与微生物对其利用速率之间可能存在良好的动态平衡,这样的发酵模式会使发酵产物乙酸有效转化为丁酸,而丁酸是对动物胃肠道发育刺激功能性最强的短链挥发性脂肪酸。周中凯等[23]模拟人体大肠发酵模型对具有不同结构淀粉底物的玉米淀粉进行体外发酵,结果发现,以快速发酵型淀粉为底物的发酵模型更有利于有益菌的增殖,而以缓慢发酵型淀粉为底物的发酵模型对产丁酸菌的增殖效果较为显著。 G. Pérez $ Flores等[22]研究发现,不同结构的淀粉底物可显著影响丁酸在肠道内的合成,而丁酸含量与产丁酸微生物数量有关,这类微生物的数量可能受淀粉底物结构的调控。
5淀粉和纤维物质的组合效应对动物胃肠道菌群的影响
粗饲料中的纤维和谷物中的淀粉等易发酵碳水化合物是反刍动物能量的主要来源。瘤胃内微生物具有优先利用可溶性碳水化合物的特性,由于纤维分解菌既能利用纤维素又能利用可溶性碳水化合物,当两种营养物质同时存在时,会竞争性抑制纤维分解菌的生长[24]。因此,日粮中纤维物质与淀粉的不同组合其作用效果不同。
在反刍动物的相关研究中,K. Tajima等[3]研究发现,饲喂高谷物日粮的荷斯坦奶牛瘤胃液中产琥珀酸丝状杆菌( F. succinogenes) 的相对丰度在试验第3天与对照组相比降低20倍,第28天降低57倍。 S. C. Fernando等[25]研究了肉牛适应高谷物日粮时瘤胃内微生物的动态变化,结果发现,随着日粮中谷物比例增加产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度逐渐下降, 在试验第4周时产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度与饲喂干草组相比降低了40倍。B. U. Metzler - Zebeli等[26]也得到了类似的试验结果,饲喂大麦含量占干物质基础60% 的日粮组山羊瘤胃液中F. succinogenes的相对丰度显著低于30% 和0日粮组。
对于反刍动物来说,瘤胃内未降解的淀粉被大肠内微生物发酵利用。因此,反刍动物后肠道微生物发酵淀粉对于维持反刍动物肠道健康也起着不可或缺的作用。B. U. Metzler - Zebeli等[26]对山羊后肠道微生物的变化进行了相关研究,结果发现,与其他2个试验组相比,饲喂60% 大麦日粮组山羊的结肠p H值降低( P < 0. 05) ,VFA浓度升高( P < 0. 05) ,且普雷沃菌和产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度显著高于其他试验组( P < 0. 05) ,3个试验组山羊结肠内均未检测到乳酸杆菌。目前,关于淀粉与反刍动物后肠道菌群关系的报道相对较少,且尚未得到较为一致的研究结果。因此,对淀粉与反刍动物后肠道健康的关系及作用机制进行系统、全面的研究很有必要。
6小结与展望
淀粉水平、组成类型、结构差异及淀粉与粗饲料组合效应均可对动物肠道菌群的生长繁殖产生不同程度的影响。因此,在生产实践中可以通过优化淀粉来源、合理添加淀粉在饲料中的用量来确保动物肠道菌群平衡并在某种程度上提高肠道有益菌群数量,抑制有害菌的生长。然而,由于研究时间短,不同动物的消化道结构存在显著差异,淀粉影响胃肠道健康的规律尚不十分明确,影响机制还有待深入研究,系统调控技术尚未完全建立。只有探明这些问题,构建其理论基础和技术体系,才能充分发挥淀粉作为营养源对肠道健康和整体健康的保障作用。
胃肠道菌群 篇2
【摘要】：运动性胃肠综合征是经常发生在运动员中，尤其是耐力性运动员中的常见运动性疾病之一，严重妨碍了运动员正常的运动训练和比赛。而且，随着竞技运动激烈程度的提高，尤其是马拉松跑、超马拉松跑、铁人三项等耐力运动参加人数的增多，人们对运动员训练和比赛时出现的胃肠道症状更为重视，认识也逐步深入。有关运动性胃肠综合征的发生原因及其机制，学者们已从不同的角度进行了阐述。然而，在众多的研究中，学者们都忽略了定植在胃肠道内对人体有着十分重要意义的微生物区系，即胃肠道微生态。定植在人体胃肠道数量巨大的微生物群对于人类的健康以及各种生命活动的正常进行有着重要的生理意义。因为它们含有种类繁多的酶系统，参与寄主能量、物质及遗传信息运转等一系列生理过程。因此，本文采用分子生物学的方法和技术对山西省7名中长跑运动员的肠道菌群分布特征进行了尝试性研究，以进一步探讨运动性胃肠综合征的生理机制。本文的实验部分主要是在本实验室前期工作的基础上，分析了代表运动员肠道中共有的一个菌群的基因组片段，即在杂交信号中出现的频率最高的1.2kb左右的DNA条带。我们首先对随机选出的9个重组子进行质粒DNA小量制备；然后分别选用了Csp6Ⅰ、BanⅡ、NciⅠ、HaeⅡ这四种酶对重组质粒进行酶切，并据此把基因片段初步分为三种类型；接着在这三种类型中各选了一个代表质粒送去测序；最后对测序结果进行生物信息学分析。结果表明，这个共有菌群可能是
未被报道的一种新类型，为研究运动强度与肠道功能之间的关系提供了新的思路和线索。同时发现，在我们所研究的中长跑运动员的肠道菌群中大肠杆菌的数量明显增多。而大肠杆菌作为一种主要的条件致病菌在运动员肠道中数量的增加很可能破坏了肠道菌群之间的定量结构，从而使得运动员肠道的稳定性及其生理功能存在着潜在的危险性，易受到外界有害因素的影响。本研究结果还提示我们，运动员肠道菌群的正常值具有微生态学的特殊性，考虑到运动员的肠道菌群是在特定的环境和应激条件下具有微生态学特殊性的复杂生态系统，在以后的工作中调查运动员肠道菌群的正常值是进一步研究肠道菌群生态失调的基础，具有较大的科研和应用价值。【关键词】：中长跑运动员运动性胃肠综合征微生态肠道菌群区系 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2003 【分类号】：R87 【目录】：文献综述7-131胃肠道概述7-92运动性胃肠综合征9-113小结11-13实验部分13-36引言13-151材料15-162方法16-203结果与分析20-314讨论31-355结论356展望35-36参考文献36-39致谢39
肝病防治新思路：调节肠道菌群 篇3
肝病与肠道菌群紊乱密切相关
来自肠道的各种物质通过门静脉进入血液循环，肝脏作为门静脉血液首次通过的器官，与肠道菌群有着密切联系。肝脏通过精细的生化反应，处理来自肠道的（包括肠道菌群产生的）有益及有害物质，使之向有利于人体健康的方向转化。
在病理状态下，肝脏疾病与肠道菌群之间相互影响或互为因果。一方面，肝病（尤其是重症肝炎和肝硬化时）患者因恶心、呕吐、纳差等原因导致肠道菌群营养相对不足，而胆汁分泌不足、肠道内胆盐缺乏、肝脏结构和功能改变胃肠道淤血、广谱抗生素和制酸剂的长期应用等，都可引起肠道菌群紊乱。另一方面，肠道菌群紊乱导致小肠细菌过度生长和肠黏膜屏障功能下降，可造成肠道细菌及代谢产物大量进入肠外器官，除易引起感染及其相关并发症外，还可过度激活免疫系统，特别是肝脏的免疫细胞，通过异常免疫反应加剧肝细胞炎症坏死，进而形成恶性循环。
研究发现，肠道菌群紊乱参与了酒精性和非酒精性脂肪性肝病、各型病毒性肝炎，以及肝硬化、肝癌、肝衰竭的发生和发展。由于肝病患者常有不同程度的肠道菌群失调，后者又可通过多种方式加重肝脏原有损伤，若不及时采取有效防治措施，将导致严重后果。
恢复肠道微生态，有助肝病防治
相对于人体基因组，肠道元基因组的显著特点在于其结构具有高度可塑性，而这种“可塑性”可以作为肝病防治的有效“靶点”。因此，肝病防治可以从调节肠道菌群入手，恢复肠道微生态的平衡有可能成为各种肝病，特别是重症肝炎和失代偿期肝硬化患者综合防治的重要组成部分。目前，针对肝病患者已发生的肠道菌群紊乱，可以采取以下治疗措施，恢复肠道微生态的平衡，从而阻止肝病进展，并减少并发症的发生率。
1. 选择性肠道“脱污染”
口服肠道不吸收的窄谱抗生素（如利福新明、黄连素）或喹诺酮类药物（如氟哌酸），抑制肠道革兰氏阴性杆菌过度繁殖，保护肠道专性厌氧菌，可以减少细菌感染和肠源性内毒素、氨和内生性乙醇等有毒物质的生成，从而有助于防治感染、肝性脑病，以及肥胖者和嗜酒者的肝损伤。鉴于长期服用抗生素对肠道微生态平衡可能有不良影响，故口服抗生素主要用于预防失代偿期肝病患者肝性脑病和自发性细菌性腹膜炎的发生和复发。普通肝病患者主要通过服用肠道微生态调节剂来防治肠道菌群紊乱。
2. 调节肠道微生态
肠道微生态调节剂是提高宿主正常菌群及其代谢产物，选择性促进宿主正常菌群生长的制剂的总称，包括益生菌、益生元和合生元，旨在恢复并保持肠道微生态平衡。
益生菌有利于恢复肠道微生态平衡，修复肠道菌膜屏障，提高肠道定植抗力，抑制潜在致病菌过度生长，进而减少内毒素血症与系统性低炎症状态，并调节宿主免疫反应，从而有助于脂肪肝等各种肝病的防治。目前，益生菌制剂有200多种，临床研究表明，双歧杆菌、乳杆菌联用的效果似乎优于单一使用。平时经常食用富含益生菌的酸奶，以及一些益生菌保健品，对于肠道菌群紊乱者亦具有较好的保健功效。不过，至今尚不明确不同菌株的治疗作用是否有差异，相同菌种的益生菌制剂对不同疾病阶段肝病患者的干预结果可能亦有差异。
益生元是一类能够选择性地促进一种或多种有益菌生长，从而促进宿主健康的非消化性低聚糖，包括乳果糖、乳梨醇、果聚糖、菊糖等制剂。益生元通过选择性地促进肠道双歧杆菌等有益菌的生长并提高其定植抗力，以抑制潜在致病菌的生长及其有害代谢物的产生，从而减少肠源性内毒素血症及其相关损伤。此外，乳果糖还可直接灭活内毒素，并通过其酸性代谢产物促进肠蠕动，从而缓解便秘症状，并加快肠道细菌及毒素的排出，对于酒精性肝炎和非酒精性脂肪性肝炎有一定防治作用。
合生元是有选择性地将益生菌和益生元组合使用，如双歧杆菌、乳杆菌和发酵型纤维的复合制剂，旨在起到协同调节肠道微生态平衡的作用。研究发现，服用合生元30天，可降低轻度肝性脑病患者的血氨和内毒素水平，50%患者的肝性脑病好转。考虑到肠道内细菌的多样性和复杂性，采用单一的益生菌疗法似乎效果有限，合生元将是今后重点研究的方向。
3. 抑制小肠细菌过度生长
熊去氧胆酸、胆宁片等利胆剂，以及莫沙比利等全胃肠道促动力药物，分别通过改善胆盐的肠肝循环和促进胃肠道的正相蠕动，防治胃肠道动力障碍和小肠细菌的过度生长。对于合并便秘和胆石症的肝病患者而言，胆宁片不仅有保肝利胆的作用，其含有的大黄还可润肠通便，改善腹胀和肝区胀痛。需要注意的是，胆宁片要从小剂量开使服用，逐渐加量，以防出现腹泻，且连续使用时间不得超过6个月。
总之，肠道菌群紊乱参与肝脏疾病及其并发症的发生发展，而肝炎活动、肝脏贮备功能失代偿和门脉高压症，亦可诱发肠道菌群紊乱。肝病患者若出现便秘、腹胀、腹泻、肠道产气过多等症状时，应警惕并存肠道微生态失衡；而恢复和调整肠道微生态平衡，有助于肝病及其并发症的防治。
专家简介 范建高
上海交通大学医学院附属新华医院消化内科主任、教授、博士生导师，上海市卫生系统优秀学科带头人，教育部新世纪优秀人才，上海市肝病学会主任委员，中华肝病学会脂肪肝和酒精性肝病学组组长，中国医师协会脂肪肝专家委员会主任委员，《实用肝脏病杂志》总编辑。长期从事肝病的临床研究，主持制定了我国酒精性肝病和非酒精性脂肪性肝病诊疗指南，参与亚太地区及欧洲脂肪肝诊疗指南相关文件的制定。
“全国爱肝日”科普讲座暨义诊活动预告
为迎接一年一度的“全国爱肝日”，上海市医学会肝病学会的专家们将于2015.7.26在上海交通大学医学院附属新华医院举办“全国爱肝日”科普讲座和义诊活动，《大众医学》将作为媒体支持全程参与本次活动。届时，范建高教授将为上海市民举办精彩的科普讲座，来自上海多家三甲医院的肝病专家们将参与本次义诊咨询活动。具体活动预告，请关注本刊微信公众平台发布的相关信息。
胃肠道菌群 篇4
断奶是仔猪生长过程中的一个关键时期,由于食物状态、营养成分及生理状态的改变,易发生肠道内菌群失调,引起仔猪腹泻。近几年断奶仔猪腹泻的发病率逐年上升,给养猪业造成了巨大的损失,目前已经成为世界性的研究课题[1]。本试验以断奶仔猪为试验对象,研究健康及腹泻仔猪不同肠段内微生物的种类及数量变化,从而为科学有效地防治断奶仔猪腹泻提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验动物
选择35日龄断奶的长白和大白杂交仔猪20头,分为健康组(10头)和腹泻组(10头),腹泻仔猪为自然感染的腹泻病仔猪,两组仔猪的性别均匀分布,饲养环境相同,自由采食。
1.2 样品采集
随机抽取健康组及腹泻组仔猪各5头,采用无菌手术的方法(肠道侧壁切开术)从活体仔猪的十二指肠、回肠、结肠三段不同的肠段中采集肠内容物。
1.3 肠道菌液的制备
无菌取各肠段内容物1 g,分别置于无菌试管内,加入生理盐水,充分振摇均匀后按10倍倍比稀释法将肠内容物进行合理稀释。
1.4 选择性培养
EMB培养基选择培养大肠杆菌,EC培养基选择培养肠球菌,NN培养基选择培养梭菌,BDS培养基选择培养拟杆菌,SL培养基选择培养乳杆菌,BLB培养基选择培养双歧杆菌,SP培养基选择培养葡萄球菌,SS培养基选择培养沙门氏菌。
1.5 细菌的分离培养
将稀释好的肠道菌液分别取出50μL置于灭菌的选择性培养基中,用玻璃耙均匀摊开,每个样品做3个重复。将接种好的选择性培养基作需氧或厌氧培养。需氧培养是在37℃下培养18~48 h;厌氧及兼性厌氧菌用厌氧罐培养。
1.6 细菌计数
各肠段菌群数量采用平板菌落计数法计数。
1.7 数据分析
试验数据以平均值±标准差的形式表示,采用SPSS 16.0统计软件的单因素方差分析和Duncan’s多重比较,以P<0.05为差异显著性判断标准[2]。
2 结果与分析
2.1 健康仔猪不同肠段中肠道菌群的数量
从健康仔猪十二指肠、回肠、结肠三种不同的肠段中分离到8种细菌,有乳杆菌、肠球菌、双歧杆菌、拟杆菌、梭菌、大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌,结果见表1。随着肠段后移,各种细菌的数量逐渐增加。其中乳杆菌、拟杆菌、双歧杆菌的数量显著高于其他5种细菌(P<0.05),为有益优势菌群,并且细菌的数量乳杆菌>拟杆菌>双歧杆菌。
cfu·g-1
2.2 腹泻仔猪不同肠段中肠道菌群的数量
与健康仔猪相比,腹泻仔猪肠道菌群发生显著改变,乳杆菌、拟杆菌、双歧杆菌的数量显著减少(P<0.05),大肠杆菌、沙门氏菌的数量显著增加(P<0.05),成为腹泻仔猪肠道中的有害优势菌群,见表2。肠球菌、梭菌、葡萄球菌的数量变化不大,见表1~3。
cfu·g-1
3 讨论
1)仔猪肠道内寄居着数量巨大、种类繁多的微生物,他们对机体的正常生长发育具有重要作用。一般情况下,肠道菌群与机体及外部环境保持着一种动态平衡,对机体的健康起着重要作用。但是这种平衡关系在某些外界条件发生变化的情况下可以被打破,导致肠道菌群失调。本试验结果表明:健康仔猪肠道内优势菌群为有益菌,腹泻仔猪肠内道优势菌群为有害菌,说明肠道内数量占优势的菌群决定着肠道的健康状况,当有益菌占优势时,会抑制有害菌的生长繁殖,维持肠道的健康,当有害菌占优势时就会抑制有益菌的生长繁殖,引起仔猪腹泻。因此,扶持肠道有益菌的生长繁殖,建立肠道内有益优势菌群是防治仔猪腹泻的最佳方法。
cfu·g-1
注:数字肩注**表示差异显著(P<0.05)。
2)断奶仔猪易发生腹泻,分析认为是由于食物状态、营养成分及生理状态发生了改变,此时易引发肠道内菌群失调,有害菌迅速增殖成为优势菌群,抑制了肠道内有益菌的作用,引起仔猪腹泻。本试验结果证实了这一论点的科学性。
3)长期以来,养猪场都用抗生素来预防和治疗仔猪腹泻。抗生素在杀灭肠道内有害菌的同时也杀灭了有益菌,导致肠道菌群失调,造成抗生素性腹泻,所以说这种方法不科学,不可取。相关研究发现[3]:复合生物菌能显著降低仔猪肠道内大肠杆菌的数量,增加乳杆菌、双歧杆菌等有益菌的数量,能有效地促进肠道内正常菌群的形成。本试验也发现:腹泻仔猪肠道内有益菌(乳杆菌、拟杆菌、双歧杆菌)的数量显著减少(P<0.05),有害菌(大肠杆菌、沙门氏菌)的数量显著增加(P<0.05),这为研发可以有效调节肠道菌群平衡的益生菌代替抗生素防治断奶仔猪腹泻提供了依据。
参考文献
[1]闫学艳,何后军,刘宝生,等.健康与腹泻仔猪肠道菌群多样性差异分析[J].江西农业大学学报,2015,37(2):302-307.
[2]窦茂鑫,吴涛.不同类型益生素对断奶仔猪肠道微生物区系、p H和挥发性盐基氮的影响[J].中国畜牧兽医,2013,40(2):84-87.
胃肠道菌群 篇5
关键词：碳纳米管；表面改性；大肠杆菌；吸附
中图分类号：TQ424.3文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）11-0395-03
粉末活性炭（PAC）是目前饮用水净水处理的常用材料，但PAC净水存在微生物泄漏使水二次污染的问题。近年来，纳米水处理技术在国内外取得了一定的效果。纳米材料，如碳纳米管（CNTs），具有特殊的水处理能力并且能够有效地去除化学污染物和生物污染物[1]。CNTs作为一种新型材料，经世界范围内众多学者的研究验证，具有非常优秀的吸附性能，甚至大大超过当前制水行业普遍使用的活性炭[2-5]。近年来，随着CNTs抗菌性能的发现，其在水处理抗菌领域的潜在应用渐渐引起了科学界的广泛关注。与传统的化学消毒剂不同，CNTs应用于水中抗菌并不会产生消毒副产物（DBPs）问题。此外，由于其巨大的比表面积，CNTs對水中细菌具有极强的吸附性能，CNTs对水中病菌可能具有浓缩和灭活双重性能[6]。因此，CNTs在水处理抗菌领域可能具有良好的应用前景。但CNTs的长度一般在几百纳米到数十微米之间，在其吸附微污染物后，采用常规水处理工艺中的分离方法，很难将CNTs完全从水中分离出来，而微小尺寸的CNTs对水环境造成二次微污染势必对人体的健康造成不良的影响[7]，这些问题严重地限制了CNTs在水处理中的实际应用。
本试验以水中常见细菌大肠杆菌（Escherichiacoil）作为对象，以1-乙基-3（3-二甲基氨基丙基）碳化二亚胺（EDC）为相偶联剂，在水介质、弱酸性条件下，采用超声波辅助法接枝水溶性高分子海藻酸钠（alginatesodium，SAL），得到修饰的碳纳米管复合物，研究SAL-MWCNTS-COOH复合材料对肠道菌群的吸附性能。
1材料与方法
1.1试验材料与设备
MWCNT（多壁碳纳米管，XFM13，南京先丰纳米科技材料有限公司）；大肠杆菌E.coil（来源于连云港市第一人民医院）；LB培养基，自制；SAL（国药集团化学试剂有限公司）；碳二亚胺盐酸盐（EDC）（sigma-aldrich公司）；其他试剂均为分析纯。JEM-100CXⅡ透射电子显微镜（transmissionelectronmicroscope，TEM，日本电子株式会社）；BL6-180型高功率数控超声波清洗器（上海比朗仪器有限公司）；SX-500型灭菌锅（sigma-aldrich公司）。
1.2试验方法
1.2.1SAL-MWCNT-COOH复合物的制备SAL-MWCNT-COOH复合物的制备参照文献[8]。
1.2.2测试与表征在扫描电镜和透射电镜上完成。
1.2.3SAL-MWCNT-COOH复合物吸附+大肠杆菌的试验将E.coil活化后置于LB液体培养基中，在37℃下恒温培养24h。取干热灭菌后的200mL锥形瓶4个，编号为1～4，分别加入一定量的生理盐水，然后在2～4号中加入一定量的吸附材料，超声分散10min，1号为空白对照。在1～4号锥形瓶中加入纯化后的大肠杆菌菌液，菌液初始含量C0为104～106CFU/mL，恒温振荡培养箱中培养。取1～4号锥形瓶上层液体，膜滤，滤液稀释103倍，取稀释后菌液1mL接种于编号为1～4号的固体培养基上，涂布均匀后，在37℃条件下培养24h，然后取出计数。
吸附剂吸附后，溶液中剩余自由E.coil的总菌含量计数方法：总菌含量=（固体培养基上菌落数×稀释倍数）/所测样品溶液体积。
2结果与讨论
2.1改性碳纳米管的扫描电镜图
从图1中可以清晰地观察到碳纳米管以纤维状形态存在，碳纳米管大都是以单根的形式存在，弯曲程度较大、碳管较长，相互缠绕，形成网络状。
2.2改性碳纳米管的透视电镜
通过透射电镜观察可知，未处理过的MWNTs存在着较
严重的缠结和团聚现象（图2-a），而MWCNT-SAL复合物分散性明显提高，基本达到单根分散程度（图2-b）。
2.3吸附试验及结果
2.3.1吸附效果的平板菌落图
采用平板菌落法进行吸附性能测试。
图3是大肠杆菌在相同条件下经过3种吸附剂吸附后，形成的平板菌落图。从图3中可以看出，碳纳米管经过羧基化、海藻酸钠改性后吸附效果明显提高，其中图3-c吸附效果最好，生成的菌落数最少。
2.3.2pH值对吸附效果的影响
分别称取MWCNTs、MWCNT-COOH、SAL-MWCNT-COOH10mg加入到盛有40mL生理盐水的2～4号锥形瓶中，室温下超声分散10min，然后在1～4号锥形瓶中加入待处理菌液，温度37℃，以200r/min转速振荡4h后取样，检测pH值对吸附效果的影响。在研究pH值对吸附剂吸附去除E.coil的影响时，应考虑到E.coil的适宜生存条件，防止E.coil因过酸或过碱而死亡而影响试验结果，取pH值为5.0～9.0，研究pH值对E.coil去除率的影响（图4）。
从图4可以看出，pH值7.0时吸附效果最好，pH值超过7.0以后，随着pH值增大，吸附率逐渐减小，这可能与E.coil和CNTs的零电荷点（pHpzc）有关。E.coil的pHpzc=4.4，因此在试验条件pH值=5.0～9.0下，E.coil表面带负电荷。当反应液pH值 nlc202309032137 2.3.3吸附时间对吸附效果的影响 分别称取MWCNTs、MWCNT-COOH、SAL-MWCNT-COOH10mg加入到盛有40mL生理盐水的2～4号锥形瓶中，室温下超声分散10min，然后在1～4号锥形瓶中加入待处理菌液，调节菌液pH值为7.0，温度37℃，以200r/min转速振荡，检测吸附时间对吸附效果的影响，结果见图5。 由图5可见，SAL-MWCNT-COOH复合物对大肠杆菌的吸附速率最高，MWCNT-COOH的吸附率介于SAL-MWCNT-COOH与MWCNTs之间。90min时，3种吸附剂的吸附率分别为34.3%、53.9%、77.6%，且90min前吸附率均增长迅速，这是由于MWCNT经过改性后，碳纳米管表面产生了许多官能团，如羟基（—OH）、羰基（—C—O）等，增加了水溶性，表面积和孔容积亦有所增加，有利于水溶性大肠杆菌的吸附去除。120min以后，吸附率增长缓慢，当到360min时，3种吸附剂吸附率基本达到最大值而不再变化，分别为37.2%、57.8%、83.0%。 2.3.4吸附剂量对吸附效果的影响 当菌液pH值调节为7.0，在温度37℃下，以200r/min转速振荡90min，检测吸附剂量对吸附效果的影响，结果见图6。由图6可知，当吸附剂的量小于[KG*5]2.5mg[KG*5]时，3种吸附剂的吸附率随着吸附剂量的增 多而快速增大；吸附剂的量大于5.0mg以后，吸附率增加缓慢。MWCNTs、MWCNT-COOH、SAL-MWCNT-COOH3种吸附剂从2.5mg增加到12.5mg时，MWCNTs吸附率從38.6%提高到46.3%，SAL-MWCNT-COOH吸附率从78.6%提高到89.6%，MWCNT-COOH的吸附率介于两者之间。在相同条件下，随着吸附剂量的增加，其吸附率逐渐增大，主要是由于吸附剂的量增多，增加了有效官能团和吸附的活性位点，从而提高了MWCNTs大肠杆菌的吸附作用。但是，从经济角度考虑，并不是吸附剂量越大越好，综合考虑吸附剂的量和吸附效果，5.0mg吸附剂的量比较适宜。 3结论 MWCNTs经SAL修饰后，提高了分散性、表面积和孔容积。 pH值为7.0时，MWCNTs吸附大肠杆菌的吸附平衡时间为90min；当吸附剂的量小于2.5mg时，吸附率随着吸附剂量的增多而快速增大，吸附剂的量大于5.0mg后，吸附率增加缓慢，海藻酸钠-碳纳米管复合物的量从2.5mg增加到12.5mg时，吸附率从78.6%提高到89.6%。因此，从经济角度考虑，并不是吸附剂的量越大越好，综合考虑吸附剂的量和吸附效果，5.0mg吸附剂的量比较适宜。（3）碳纳米管独特的结构和性质决定它在吸附方面必有良好的应用前景，在实际应用中有望为能源和环境的可持续发展提供解决途径。 参考文献： [1]宫艳萍，高欣，尹文利.碳纳米管净水材料的应用[J].中国新技术新产品，2013（12）：36. [2]庄媛，刘谌，王宏煜.碳纳米管吸附性能研究进展[J].科技资讯，2009（18）：3. [3]张艳荣.碳纳米管的研究现状及应用[J].中国科技信息，2008（16）：36-38. [4]彭先佳，贾建军，栾兆坤，等.碳纳米管在水处理材料领域的应用[J].化学进展，2009，21（9）：1987-1992. [5]黄书杭，盛力，隋铭皓.碳纳米管吸附去除水中大肠杆菌研究[J].水处理技术，2012，38（2）：33-36. [6]张令滇，隋铭皓，盛力，等.碳纳米管对水中致病菌抗菌性能研究进展[J].水处理技术，2013，39（11）：1-4，28. [7]刘福强.碳纳米管海藻酸钠复合材料对污水中重金属离子的吸附性能研究[D].青岛：青岛大学，2010. [8]万洪善，刘妍.奥沙利铂-壳聚糖-海藻酸钠-多壁碳纳米管复合物的体外缓释行为[J].江苏农业科学，2013，41（7）：299-302. 关键词：利福昔明,乳酸杆菌,大肠杆菌,家兔 利福昔明 (Rifaximin) 为半合成广谱肠道抗生素, 是目前用于肠道细菌感染的利福霉素衍生物类抗生素, 对革兰氏阳性菌及阴性菌都有强大的杀灭作用[1], 抗菌活性很强。 正常肠道微生物菌群是在动物内环境中定居、繁殖的一类菌群, 在动物处于健康状态时不表现出异常或致病现象。这些正常菌群在动物机体内构成了一道天然屏障, 是动物机体内环境中不可缺少的组成部分, 它对维持肠道内正常的微生态环境, 抵御其它致病菌或潜在致病菌的入侵等方面起着重要作用[2]。乳酸杆菌、双歧杆菌和芽孢杆菌等是动物机体内的正常菌群[4], 广泛分布于动物的肠道中。研究显示, 家兔盲肠里乳酸杆菌和大肠杆菌的数量较为可观并且稳定[3]。因此, 本试验选择盲肠和回肠作为检测乳酸杆菌的肠段, 初步研究利福昔明对家兔正常菌群的影响。 1 材料和方法 1.1 材料 1.1.1 仪器 SW-CJ-JC型超净工作台、恒温培养箱、电子分析天平、移液器。 1.1.2 试剂 利福昔明原粉 (含量99.9%) 、乳酸杆菌选择性培养基 (LBS) 、伊红美兰琼脂 (EMB) 、磷酸盐稀释液。 1.1.3 实验动物 40周龄未经任何疫苗免疫家兔60只, 雌雄各半, 常规饲养管理, 自由采食及饮水。 1.2 方法 1.2.1 实验动物分组与处理 将35日龄家兔随机分成低、中、高和空白对照组, 每组15只, 40日龄时将利福昔明以低、中、高三个剂量组分别以25、50、100 mg/kg灌服, 2次/d, 连用3 d。空白对照组灌服等量生理盐水。 1.2.2 样品采集与处理 分别在首次用药后的第4 d、第7 d、第10 d早晨每组随机取5只家兔处死后, 立即打开腹腔, 按组织学区分并结扎各肠段, 在回肠和盲肠入口处用细线紧紧扎住, 然后将扎口的盲肠取下来, 保持盲肠内容物与外界隔绝, 防止污染, 用于测定内容物中大肠杆菌、乳酸杆菌含量。同样方法取靠近盲肠的回肠段。 1.2.3 样品稀释 在超净台中取两肠段靠近黏膜部位的内容物, 取1.0 g肠内容物于无菌试管内, 加入无菌稀释液9 m L经振荡器振荡至混匀, 静置一段时间, 然后从中吸取上清液1.0 m L放入盛有9 m L稀释液的第二个试管中进行10-2稀释, 振荡混匀, 以此类推, 将梯度稀释到10-7。 1.2.4 接种与培养 取10-3、10-4、10-5稀释度的菌液各20μL接种于大肠杆菌选择性培养基 (EMB) 上;取10-5、10-6、10-7稀释度的菌液各50μl接种于乳酸杆菌选择性培养基 (LBS) 上, 每个稀释度各接种3个平皿, EMB平皿37℃培养24 h, LBS平皿37℃培养48 h。根据选择性培养基、菌落形态、颜色及革兰氏染色特点鉴定细菌, 选择具有可数性稀释度的平板 (以长100~200个菌落为宜) , 根据菌落可数性原则, 即1个细菌产生1个菌落, 对2种微生物进行平板菌落计数, 求其平均值并计算每克肠道内容物所含细菌数。以每克肠道内容物中细菌个数的对数 (lgcfu/g) 表示。计算公式如下:每克盲容物菌落数的对数=log10 (菌落数×稀释倍数×每次稀释取样毫升数) / (接种用样品毫升数×样品克数) [5]。 1.2.5 数据分析 实验数据采用SPSS (Ver.19.0) 软件进行统计分析。试验组与对照组之间的差异采用单因子方差 (One-Way Anova) 分析。多重比较采用最小显著差数法 (LSD) , 结果用平均值±标准差表示。 2 结果 2.1 细菌分离 大肠杆菌在EMB培养基上生长良好, 菌落呈红色, 表面光滑, 低凸, 边缘整齐, 有光泽。镜检为革兰氏染色阴性、两端钝圆的短杆状。乳酸杆菌在LBS培养基上生长良好, 为小的乳白色稍有突起的菌落, 中央呈乳突状隆起, 边缘不整齐, 镜检革兰氏染色为阳性, 呈紫色细小弯曲的链状或排列成栅。 2.2 对家兔肠道菌群的影响 lg CFU/g 注:上标a表示与对照组相比差异显著 (P<0.05) 。 由表1可以看出, 利福昔明高、中、低剂量组对回肠和盲肠的大肠杆菌菌群数目与空白对照组相比数量减少, 其中, 高剂量组在首次用药后第7 d和第10 d对回肠大肠杆菌影响差异显著 (P<0.05) , 其他各剂量组无显著差异 (P>0.05) ;利福昔明高、中、低剂量组对回肠和盲肠的乳酸杆菌与空白对照组相比整体数量有增加的趋势, 但差异不显著 (P>0.05) 。 3 讨论 动物机体内正常菌群彼此之间保持着动态平衡, 是动物机体内十分重要的非特异性防御屏障。肠道中正常菌群与宿主的正常生理功能有着密切的关系, 对某些入侵的病原微生物具有明显的拮抗作用。大肠杆菌和乳酸杆菌为肠道中正常菌群, 其中乳酸杆菌可产生类抗生素物质、乳酸等, 并降低肠道p H值, 既可抑制病原微生物的生长繁殖, 又能促进肠道中其它厌氧菌的生长繁殖。本试验中测得的对照组大肠杆菌和乳酸杆菌的数量与多起实验报道的盲肠和回肠中大肠杆菌的数目基本吻合, 但整体分析用药后大肠杆菌的数目下降, 乳酸杆菌的数目上升。这表明, 乳酸菌作为肠道菌群的一部分, 其作为益生素菌种在肠道内生长繁殖, 对肠道内有益微生物有一定的助生长作用, 而对致病菌则有一定拮抗作用, 能够有效改善肠道环境。 利福昔明口服不吸收并对厌氧菌有极强的杀灭作用, 将其与金霉素进行随机、双盲对照研究以比较它们治疗肠道菌群失调的有效性和安全性, 结果表明, 利福昔明是治疗小肠细菌过度生长、维持肠道菌群平衡安全、有效的药物[5,6]。 本实验结果证实利福昔明对家兔肠道内益生菌乳酸杆菌数量没有明显影响, 但能够削弱致病菌大肠杆菌的繁殖能力, 帮助机体确立肠道益生菌群的优势地位, 并建立稳态正常菌群, 增强动物机体免疫能力, 从而预防雏家兔的消化道疾病。 参考文献 [1]Scrascia M, Forcillo M, Maimone F, et al.Susceptibility to rifaximin of Vibrio cholerae strains from different geographical areas[J].Antimicrob Chemother, 2003, 52:303. 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[5]Corazza GR, Ventrucci M, Strocchi A, et al.Treatment of small intestine bacterial overgrowth with rifaximin, a non-absorbable rifamycin[J].Int Med Res 1988, (16) :312~316. 1对虾肠道正常菌群的生理功能 微生物的种属特异性使亲缘关系相近的细菌形成同一个类群,通过群体感应,不同类群的微生物由于功能相似或互补能够在特定环境中形成群落［4-6］。水产动物肠道菌群与宿主及水环境性质正相关,它们的协同选择使特定的菌群结构定植于肠道粘膜层。肠道正常菌群在对虾的生长和发育过程中具有极其重要的作用,不仅参与了宿主肠道内营养物质的消化和吸收,而且对宿主的免疫功能产生重要影响。 1. 1营养功能 对虾肠道菌群既能合成营养素类物质,被对虾所利用, 又能通过合成必需氨基酸和不饱和脂肪酸等影响动物的营养代谢途径［7-8］。微生物含有丰富的菌体蛋白,菌体本身及其分泌物可以直接或间接地作为对虾的饵料补充; 此外, 肠道菌群可以通过酵解作用产生的短链脂肪酸等,降低消化道内p H和氨的含量,产生大量维生素如泛酸、生物素等,为肠黏膜提供营养［9-10］。KIMIAKI等［11］研究表明,细菌可以作为虾类幼体的食物来源,为其生长提供所必需的营养物质。 1. 2辅助消化功能 水生动物在消化道内利用消化酶分解吸收营养物质, 而肠道菌群附生于肠道内,与生物体的营养代谢直接相关。 肠道菌群通过在肠道内分泌胞外酶,与肠道内的消化酶产生叠加效应以弥补对虾内源酶分泌量的不足,且肠道菌群分泌的各种活性物质,如维生素、必需氨基酸、高度不饱和脂肪酸等,也可以被生物体所利用,这对于消化系统发育尚不完全的对虾幼体可能更为重要［13-14］。研究表明,肠道正常菌枯草芽孢杆菌( Bacillus subtilis) 分泌的多种胞外消化酶,可以促进凡纳滨对虾( Litopenaeus vannamei) 消化酶活性［15］。李继秋［16］从对虾肠道中分离得到产淀粉酶细菌SE和产蛋白酶细菌TIE,更进一步阐明了肠道菌群能够提高食物消化效率的原因。在水产养殖中的应用同样表明,复合益生菌能显著提高凡纳滨对虾肠道蛋白酶、淀粉酶等的活性［17-18］。 1. 3免疫功能 对虾的体液防御主要包括酚氧化酶原激活系统、凝集素的凝集作用和产生抗菌肽、溶菌酶等免疫因子。肠道内的本土细菌通过竞争排斥以抵抗病原微生物的入侵,菌体自身或细胞壁成分刺激肠粘膜分泌非特异性免疫因子,维持机体正常免疫功能。肠道菌群主要通过两方面对肠黏膜免疫功能进行调节: 1) 作为抗原物种对肠道黏膜具有一定的潜在危害性; 2) 为肠道黏膜细胞提供营养,维持肠道菌群平衡,激活肠道免疫系统［19］。无菌条件下成长起来的动物胃肠道等组织发育不良,内分泌、营养吸收等功能不健全,并且肠道组织中更易侵入致病菌［13］。研究表明,肠道菌群通过酵解作用产生的短链脂肪酸可以为肠黏膜提供能量,间接促进肠黏膜的修复和生长［9］。此外,益生菌可以显著提高对虾免疫力,防止有害弧菌爆发［20-21］。肠道菌群在机体的免疫中占有重要地位,但是免疫功能基因的作用发挥、细菌代谢产物在水产动物肠道内的信号传导等作用机制仍不清晰。 1. 4屏障功能 肠道正常菌群黏附在肠道黏膜表面,通过定植和繁殖形成生物屏障,拮抗病原菌对肠道的入侵和定植,从而维持宿主肠道微生态的稳定。其作用机理包括: 1) 竞争黏附位点。正常肠道细菌黏附和定植在肠道中,与病原菌竞争肠道黏膜黏附位点,使其因无法与肠道黏膜作用而成为肠道“过路菌”,最终被排出体外［22］。2) 竞争营养。在营养物质竞争方面,肠道宿主菌群具有较大优势,能够有效利用营养进行生长繁殖,导致病原菌因不能获得充足的营养而无法在肠道生长与定植［23］。3) 产生抗菌物质。正常肠道微生物产生细菌素和抗菌肽等物质,抑制致病性微生物在肠道内增殖［24］。 正常的生理状态下,肠道菌群的种类和数量会保持动态平衡。但是,当正常菌群受到来自宿主的物理、化学、 生物等因素的刺激时,就可能引起肠道内菌群失调,使病原菌或条件致病菌异常增殖,导致宿主免疫力降低,并引发炎症反应［25］。感染对虾白斑综合症病毒( WSSV) 的凡纳滨对虾肠道菌群数量显著高于健康对虾,病虾的肠道菌群包括乳酸杆菌属( Lactobacillus) 、海水球菌属( Marinococ- cus) 、弧菌属( Vibrio) 、气单胞菌属( Aeromonas) 和盐水球菌属( Salinicoccus) ,而健康对虾肠道内则没有检测到海水球菌属的细菌［16］。水产动物健康受损时,肠道菌群会出现失调现象。因此,肠道菌群组成的动态监控可以为疾病的诊断提供参考。 2对虾肠道菌群结构与组成的影响因素 对虾肠道菌群结构的动态平衡受到很多因素的影响, 主要包括宿主因素和非宿主因素。宿主因素主要指宿主遗传特异性、生长发育阶段特异性和生理状态特异性,是宿主自身对肠道菌群特异性的客观选择,具有不可控性; 非宿主因素( 水环境、饲料、药物和益生菌等) 是宿主在后天的生存环境中对肠道微生物的主观选择。复杂易变的肠道菌群区系是宿主、环境与微生物之间相互作用形成的平衡体系。 2. 1宿主因素 肠道是微生物寄生的场所,细菌通过特定的方式黏附在肠黏膜上。不同种类的对虾尽管亲缘关系相近,但其遗传基因仍存在一定的差异性,结构功能基因转录和翻译的差异化形成了不同的组织结构和功能生境。肠道内的理化性质和营养物质的种类,客观地决定着所黏附共生的肠道微生物的结构和功能。研究表明,不同种类的对虾肠道菌群优势种在结构组成上既有共性又存在着明显的差异［26-28］。对虾肠道菌群组成的差异化,可能既满足了宿主对营养免疫的需求,又能使生境中营养物质的利用率达到最大化。 2. 2非宿主因素 2. 2. 1水环境水体微生物是对虾肠道菌群最关键的环境影响因子,其对早期肠道菌群的结构与组成具有决定性作用。水产动物肠道菌群与水中微生物能够相互影响。研究发现,水产动物幼体最初的肠道菌群组成主要来源于水环境［29-30］。此外,水环境中p H、氨氮和亚硝氮等理化性质的改变,均能够影响环境中的菌群结构,从而使对虾不同生长发育阶段的肠道菌群区系发生改变。 水体盐度也会影响对虾肠道菌群的结构。虾类受盐度的影响主要与其机体渗透压有关,盐度发生改变时,机体需要通过消耗能量来调节渗透压的平衡,从而对其生长造成影响。细菌对盐度具有一定的适应性,水体盐度的变化会改变水体菌群结构,进而对肠道菌群造成影响。与淡水养殖的凡纳滨对虾相比,咸水养殖的对虾肠道内弧菌与芽孢杆菌的数量较少,肠道菌群结构更为复杂［31］。弧菌是对虾肠道内存在的正常菌群,其有助于肠道中的碳源代谢利用,但一些弧菌是条件致病菌,当某种原因导致其大量繁殖,会影响对虾健康［32］。 养殖水温也会对肠道菌群的数量和组成产生影响。虾类是变温动物,养殖水环境温度的改变,会对对虾的新陈代谢和生理功能产生影响,从而使其肠道菌群发生改变。 研究表明,水温变化对凡纳滨对虾的摄食、生长和成活产生影响,随着水温的升高,肠道内厌氧菌总数、双歧杆菌( Bifidobacterium) 显著增加; 乳酸杆菌、好氧菌总数变化不明显［33］。 2. 2. 2饵料饵料是水产动物肠道菌群组成的主要影响因素,包括饲料原料,脂肪、蛋白质和碳水化合物等营养水平,物理结构( 饲料颗粒和加工技术) ,外源用酶类等［9］。饵料营养是动物物质和能量代谢的根本保障,是其生长发育不可或缺的因素。研究表明,营养充足有利于肠道菌群的定植、生长和繁殖,群体间竞争作用相对较弱; 营养物质匮乏时,菌群间通过分泌生物菌素或改变自身代谢途径竞争性利用营养物质,导致肠道固有的菌群结构变化［5］。BE'ER等［34］在营养限制的培养基上观察2种不同芽孢杆菌对营养物质的竞争时发现,当自身生长受到限制时, 细菌就会通过分泌致死的抑制物抑制对方的生长。肠道菌群结构的多样性同样受到饲料营养组分的影响。不同的细菌对营养物质的需求不同,营养源很大程度上决定了菌群的结构和功能。当营养源发生改变时,肠道菌群的结构和数量也会随之改变。ZHANG等［35］研究表明,脂质来源不同的脂肪酸成分可能影响对虾肠道菌群的组成。 2. 2. 3药物抗生素作为细菌性疾病的治疗性药物,可以有效抑制致病菌的生长繁殖,但同时也容易引起细菌的耐药性,增强致病菌的致病能力,使条件致病菌大量繁殖出现内源性污染。研究表明,投喂氟苯尼考后,日本囊对虾( Marsupenaeus japonicus) 肠道微生物种类减少,节杆菌( Arthrobacter) 的比例显著增加,肠道微生物区系的动态平衡被严重破坏［29］。此外,抗生素容易使宿主产生耐药性, 形成药物残留,影响水产品的质量安全,目前在养殖过程中逐渐被安全有效的微生态制剂所替代。 2. 2. 4益生菌益生菌常被用于水产养殖中,既可以调节水体环境中的菌群结构,又可以改善水产动物的肠道微生态,以降低对虾疾病的发生［36-37］。益生菌通过降低肠道p H、竞争营养物质、分泌抗菌物质( 细菌素) 、形成生物屏障和诱导机体抗菌物质的产生等方式,调节肠道菌群的结构,对病原菌的过度生长起到防控作用［38］。多项研究表明,乳酸杆菌和芽孢杆菌可以有效降低肠道病原菌数量,提高有益菌的水平,提高宿主的消化和免疫活性［15，39］。但是,肠道不同微生物间的相互作用以及其在宿主体内的信号传导、生理代谢等作用机制仍然不明确, 未来有望利用基因芯片和基因组学等技术手段进行更深入的研究。 2. 2. 5其他因素虾类在受到饥饿、环境恶化、机械搬运等胁迫时会产生应激反应,肠道内的正常菌群由于营养素缺乏、内环境改变相互竞争营养源或改变自身代谢途径而导致菌群结构失调［27］。 3对虾肠道菌群的研究方法 3. 1传统分类鉴定方法 对虾肠道菌群的研究最初是通过传统培养技术实现。 传统的分类鉴定方法主要是利用选择性培养基对微生物进行纯培养,以微生物形态特征和生理生化性状为依据进行分类鉴定。该方法具有成本低、操作简便、分离出的菌体纯度较高等特点,但肠道微生物区系90% 以上为专性厌氧菌,由于营养成分和培养条件的限制,肠道绝大多数细菌无法分离培养,从而导致传统分类鉴定方法得到的对虾肠道菌群不能全面反映其菌群多样性［40］。尽管传统分类鉴定方法对肠道菌群只能进行一般的表性特征描述,但其在微生物的研究中仍占据重要地位。 3. 2分子生物学方法 近年来,以细菌16S rRNA基因分析为基础的微生物分子生物学研究方法促进了对虾肠道菌群结构的研究。细菌16S r DNA基因包含11个保守区和相间在其间的10个高变区,保守区片段可以反映物种间的亲缘关系,高变区变异程度可以反映微生物的系统发育。利用16S r DNA保守区片段设计能与微生物核糖靶位点结合的通用引物,可以对微生物种类进行分子鉴定,从而深入地反映对虾肠道菌群结构的多样性［41］。 以细菌16S r DNA基因为基础的菌群分析方法主要有变性梯度凝胶电泳( denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE) 、温度梯度凝胶电泳( temperature gradient gel electro- phoresis,TEEG) 、末端限制性片段长度多态性分析( termi- nal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP) 、单链构象多态性分析( single strand conformation polymorphism, SSCP) 、长度多态性PCR ( length hetetogeneity PCR, LH- PCR) 和近年来出现的具有高灵敏度和高通量特征的基因芯片、焦磷酸测序和宏基因组测序等［42］。 宏基因组学的概念由JO HANDELSMAN于1998年首次提出,主要是指自然环境中全部微生物基因组的总和。宏基因组学技术的基本研究策略主要包括: 总DNA的提取和纯化、基因或基因组的富集、文库构建、文库筛选、化合物结构筛选和底物诱导基因表达筛选等［41］( 图1) 。宏基因组学技术有效解决了肠道大多数微生物难以分离培养的难题,能够更加精确地研究对虾肠道微生物区系组成、功能基因挖掘、进化历程、代谢通路分析等,在未来研究中将会占据重要地位。 不同检测手段下的凡纳滨对虾肠道菌群组成见表1。结果表明,检测手段不同,同种对虾的肠道菌群组成也存在较大差异。传统培养虽然对细菌活性有一定要求,培养条件比较局限,检测出菌群种类少且存在较大偏差,但是可以具体检测到种属,容易分类。分子技术手段容易受DNA提取、PCR扩增和电泳条件等多种因素的影响。越是高通量的检测手段,肠道菌群的信息涵盖率越高,但很多未知序列因没有足够的参照标准,海量信息的归类整合就相对模糊,很难精确的归类到种属。由于肠道菌群的复杂性, 任何一种微生物的研究方法都有其自身局限性。因此,各种研究方法相互渗透结合应用才能增加对肠道菌群结构的了解,从而发现其在肠道中的作用功能; 同时,也要不断更新原有的传统培养手段,使更多的功能菌在可培养的前提下应用于水产养殖中。 利福昔明对家兔肠道菌群的影响 篇6
对虾肠道微生物菌群的研究进展 篇7
4展望
胃肠道菌群 篇8
关键词：乳猪,液体发酵,生产性能,肠道菌群
“五粮肽”是采用5种饲粮经科学搭配、大罐浓浆熟料高水分发酵和脂肪乳化等先进技术生产而成,富含酵母蛋白、乳化脂肪、麦芽糊精、葡萄糖、果糖、小肽、乳酸、共轭亚油酸、益生菌、低聚糖、生物酶和酵香素、酵甜素等营养物质。本试验拟探讨“五粮肽”对5~30日龄乳猪生产性能和肠道菌群的影响,旨在为养殖生产中更好地利用谷物优化发酵技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 五粮肽
五粮肽是一种褐黄色粉状物,是5种饲粮发酵、酶解和脂肪乳化的产物,由安徽某生物工程股份有限公司发酵生产,其80%以上组分可以溶解到水中,为小分子营养物质。蛋白质含量在15%以上,小肽含量在10%以上,乳化脂肪含量在8%以上,葡萄糖和果糖含量在25%以上,麦芽糊精和低聚糖含量在25%以上,乳酸含量在6%以上,益生菌含量在0.8×108CFU以上。
1.2 试验猪群的选择与分组
选取5日龄杜长大三元杂交健康乳猪240头,按体重、胎次相近,性别各半的原则随机分成5组,每组6个重复,每个重复8头猪。五粮肽按8.0%、12.0%、16.0%和20.0%的比例等量代替乳清粉、脂肪粉、蔗糖、葡萄糖和发酵豆粕,配制出5组5~30日龄乳猪教槽料。乳猪21 d断奶,试验自2012年5月15日开始,6月9日结束,共25 d。
1.3 试验猪的日粮与营养
5组试验乳猪的基础日粮组成和营养均相同,即不使用五粮肽组(对照组)、8.0%五粮肽组、12.0%五粮肽组、16.0%五粮肽组、20.0%五粮肽组。具体组分详见表1。
注:4%预混料含有甲酸钙、磷酸氢钙、食盐、赖氨酸、蛋氨酸、维生素、微量元素和药物等。
1.4 试验猪舍与管理
试验猪舍为屋顶双坡式,水泥地面,通风采光较好,白天自然光照、通风,夜间灯光光照。猪舍温度控制在不低于15℃,湿度控制在55%~65%。尽量做到环境条件一致,同一饲养员管理,自由采食和饮水,正常免疫。
1.5 生产性能测定指标和方法
在试验开始和结束当天早晨7点空腹2 h后称重,称出初始重和末重,于称重当天回收剩料,按重复组为单位结算饲料消耗量。计算方法如下:
增重(kg/头)=平均末重(kg/头)-平均初重(kg/头);平均日增重(g/头)=平均增重/正试天数;饲料转化率=正试期总耗料量/正试期总增重;腹泻率(%)=(腹泻猪头数×腹泻天数)/(试验猪头数×试验天数)×100%。
1.6 肠道微生物测定方法
试验结束后,从每组仔猪中随机选择8头(每个重复2头)进行屠宰,在无菌条件下,分别采集十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠内容物约2 g用于肠道菌群数量检测。乳酸菌数测定用平板菌落计数方法,采用MRS琼脂培养基;大肠杆菌测定也用平板菌落计数方法,采用麦康凯琼脂培养基。
1.7 数据处理
以重复组为单位输入日增重、采食量和饲料转化率,运用SAS软件中的ANOVA过程进行方差分析,用Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 添加五粮肽对乳猪生产性能的影响
由表2和图1、图2、图3可以看出,日粮中五粮肽按8.0%、12.0%、16.0%和20.0%比例等量代替乳清粉、蔗糖、葡萄糖和发酵豆粕后,乳猪的日增重分别比对照组提高6.23%、13.62%、17.51%和17.12%(P<0.05或P<0.01);采食量分别比对照组提高1.52%、6.58%、9.19%和14.01%(P<0.05或P<0.01);料肉比分别比对照组降低4.42%、6.19%、7.08%和2.65%(P<0.05)。
由表2和图4可以看出,各五粮肽添加组的腹泻率分别比对照组明显降低了12.54%、62.51%、74.99%和74.99%(见图4)。
以上数据表明,五粮肽使用量达到12%~16%时,能够完全等量代替乳清粉、脂肪粉、蔗糖、葡萄糖和发酵豆粕,且明显改善5~30日龄乳猪的生产性能,促进乳猪生长,提高日增重,增加采食量。
2.2 对肠道菌群的影响
由表3可以看出,日粮中五粮肽按8.0%、12.0%、16.0%和20.0%比例等量代替乳清粉、蔗糖、葡萄糖和发酵豆粕后,乳猪十二指肠、空肠和回肠的乳酸菌数量明显增多,十二指肠乳酸菌各添加组分别比对照组明显增加了11.78%、11.20%、19.17%和21.25%(P<0.05),空肠乳酸菌分别比对照组明显增加了4.60%、15.71%、21.26%和21.65%(P<0.05),回肠乳酸菌分别比对照组明显增加了23.01%、6.20%、10.09%和13.45%(P<0.05)。乳猪十二指肠、空肠和盲肠的大肠杆菌数量明显减少,十二指肠大肠杆菌数量各添加组分别比对照组明显减少了2.30%、0.77%、7.92%和8.82%(P<0.05),空肠大肠杆菌数量分别比对照组明显减少了1.60%、4.27%、6.45%和9.72%(P<0.05),盲肠大肠杆菌数量分别比对照组明显减少了2.10%、2.55%、5.76%和8.20%(P<0.05)。
3 讨论
3.1 五粮肽生产工艺的先进性与活性组分
饲料预消化技术近年来倍受关注。五粮肽生产工艺借鉴德国开发的谷物优化发酵技术,将产淀粉蛋白酶的枯草芽孢杆菌、凝结乳酸芽孢杆菌和乳酸杆菌先后接种到玉米、大米、面粉、豆粕和复合油(大豆油、鱼油、棕榈油和乳化剂混合物)等5种饲料原料的灭菌浓浆液中,先好氧、后厌氧进行大罐浓浆熟料发酵,生产出乳化脂肪、麦芽糊精、果葡糖、小肽和乳酸液;再将啤酒酵母接种到葡萄糖的灭菌清液中,开展大罐清液熟料发酵,生产出酵母蛋白液;最后将乳化脂肪、麦芽糊精、果葡糖、小肽、乳酸液同酵母蛋白液混合,经超高压喷雾干燥后即得高档发酵饲料产品——“五粮肽”。该5种饲粮优化发酵技术工艺的优势是:一方面,酵母液态发酵时活性物质分泌量高,次生产物稳定;另一方面,玉米、大米、面粉和豆粕等饲粮经过水溶和发酵后,大量活性组分从细胞壁内外溢出来,在益生菌的修饰下,产生出大量新的活性物质。因此,“五粮肽”促进生长、降低料肉比的效果才会如此之好。
log10CFU/g
3.2 五粮肽对哺乳仔猪生产性能的影响
益生菌发酵谷物是利用微生物的降解作用,将谷物细胞壁降解,使细胞内的营养物质和活性成分最大限度地释放出来,并把动物难以消化吸收的大分子物质转化成易于吸收的小分子物质,即将蛋白质、淀粉等大分子物质降解成果糖、葡萄糖、麦芽糊精、小肽等小分子养分。
员丽娟等(2004)在仔猪饲粮中添加一定比例的葡萄糖,结果表明饲喂含葡萄糖饲料的仔猪食欲旺盛,采食速度快,且随葡萄糖添加量的增加,采食量趋于增加。刘鹏等(2011)以4%比例葡萄糖代替乳清粉,研究表明葡萄糖组在日增重、采食量和饲料增重比上有很大优势,且可以提高经济效益,降低成本。分析原因,可能是因为把玉米、碎米、豆粕等谷物粮食经发酵等处理后,产生的果糖、葡萄糖提高了饲料的适口性,增加了乳猪的机体能量,改善了乳猪的组织代谢及其生理活动;同时因为饲料经发酵后可以提高其中的蛋白质溶解度,降低饲料中蛋白质的分子量,甚至一部分已达到小肽水平甚至氨基酸水平,可以直接被动物吸收。本研究中,五粮肽在添加到16.0%时生产性能达到最好,也许与哺乳仔猪前期对葡萄糖和果糖的消化吸收能力有关。当机体吸收到一定量的葡萄糖后,渗透压会降低,食欲会下降,进而影响到机体的生产性能。亦或是其他未知因子的作用,机理有待于进一步探讨。
3.3 五粮肽对断奶仔猪肠道菌群数量的影响
益生菌能有序地定植于动物黏膜、皮肤表面或细胞之间,在肠道内与有害微生物竞争定植位点,形成生物屏障,起着占位、争夺营养、拮抗致病微生物的作用,同时益生菌能抑制致病菌的定植和增殖,还可通过分泌抗菌物质来抑制病原菌的生长和繁殖。例如,芽孢杆菌进入动物胃肠道后,通过生物夺氧作用在生长繁殖过程中消耗胃肠道内过量的气体,造成厌氧状态,从而抑制需氧有害菌的生长繁殖。芽孢杆菌在生长繁殖过程中还可产生细菌素和有机酸等物质,改变肠道内的微生态环境,形成不利于有害菌生长繁殖的肠内环境。而乳酸乳球菌产生的尼生素、嗜酸性乳杆菌产生的细菌素、双歧杆菌产生的益菌素等对肠道内的大肠埃希菌、沙门氏菌和链球菌等均有抑制或杀灭效果。本研究表明,添加五粮肽能提高肠道中乳酸菌的数量,而大肠杆菌的数量也有明显降低。
参考文献
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[4]孟松林.一种饲料用混合乳化油及其生产方法[P].专利号:200610045413.
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[6]李永明,徐子伟,李芳,等.发酵谷物液体饲料对超早期断奶仔猪生长性能和肠道微生物菌群多样性的影响[J].动物营养学报,2010,22(6):1650-1657.
[7]员丽娟.蔗糖在断奶仔猪日粮中的应用研究[D].杨陵:西北农林科技大学学位论文集,2004.
胃肠道菌群 篇9
1 材料与方法
1.1 材料
小鼠为昆明种, 取自牡丹江医学院动物实验中心, 体重在17~23g, 雌雄各占一半, 盐酸林可霉素 (上海旭东海普药业有限公司, 批号070509, 300g/L) , 四磨汤 (湖南汉森制药股份有限公司, 国药准字Z20025044, 10ml/L) 。培养基r MB (伊红美兰培养基) , 用于肠杆菌的分离培养;EC (肠球菌选择性培养基) ;LBS (乳酸杆菌选择性培养基) ;BD (类杆菌选择性培养基) ;Bib (双歧杆菌选择性培养基) 。
1.2 方法
1.2.1 分组给药方法
昆明种小鼠48只, 随机分为正常对照组、模型组、治疗组, 每组16只。模型组给予盐酸林可霉素, 每日0.3m L;治疗组给予四磨汤提前4d灌胃, 第5天开始给予与模型组同剂量的盐酸林可霉素, 四磨汤灌胃剂量为每次0.5m L, 每日2次, 正常对照组采用等量生理盐水灌胃。一周后处死各组小鼠, 对取得的各组小鼠盲肠内容物行菌群检测, 而回盲肠段则进行组织病理学检查。
1.2.2 肠道的菌群检测
将盲肠内容物0.1g, 置于无菌小瓶内, 加0.9m L稀释液, 在振荡器上振荡15min, 稀释至10-6滴种于培养基中, 将Bs、LBS及EC、EMB分别放厌氧箱中和37℃气温箱中培养, 培养时间分别为48~72h和24h。
1.2.3 组织病理学检查
用10%中性福尔马林固定待检组织, 然后用石蜡包埋, HE染色后用显微镜观察。
1.3 统计学分析
采用SPSS 12.0统计软件, 实验数据用均数±标准差表示, 组间比较予t检验, P<0.05认为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 小鼠肠道菌群分析结果
三组小鼠肠道菌群分析结果显示, 模型组和对照组有显著统计学差异 (P<0.01) , 治疗组与模型组比较亦有显著统计学差异 (P<0.01) 。结果详见表1。
注:*P<0.01, 与对照组比较;#P<0.01, 与模型组比较
2.2 组织病理学检查
检查显示, 正常对照组回盲部肠道组织结构清晰, 肠腔可见突出的肠黏膜绒毛, 有丰富的杯状细胞, 肌层厚度无异常。在模型组则可见回盲肠黏膜充血水肿, 肠黏膜绒毛有稀疏变短现象, 部分可见局部断裂甚至消失。
3 讨论
人体肠道内存在着包括真菌、细菌和病毒等数量极其庞大的微生物。尤其是细菌的数量庞大, 这其中对机体有益的仅有如拟杆菌属、乳酸杆菌属、双歧杆菌属、埃希菌属等十多种[4,5]。肠道内的微生态环境是由这些生理菌群来构成和维持, 人体三大营养物质的吸收和代谢以及维生素的合成都依赖于正常的微生态环境, 此外, 它还维持着正常的生理和免疫功能, 并具有对抗外籍菌定植的能力[6]。当大量使用抗生素后, 肠道生理菌群受到抑制, 而对肠道有害菌的定植增加引起肠黏膜损害[7]。
四磨汤由木香、枳壳、乌药、槟榔四味中药组成, 具有行气导滞、促进胃肠蠕动、调理消化功能的功效。以往多被用于小儿腹胀和消化不良、老年人便秘的治疗、手术后肠道功能的恢复, 四磨汤用于调节抗生素引起的菌群失调尚未见报道。本次实验结果显示, 肠杆菌、肠球菌、乳酸植菌、双歧杆菌菌数大幅度下降, 受抗生素影响的肠道四种有益菌因使用中药四磨汤后数量较前上升明显, 说明在使用抗生素的同时, 服用中药四磨汤, 对预防肠道菌群失调的发生具有一定的作用。
总之, 抗生素可以造成肠道菌群紊乱失调, 而我国中药资源丰富, 毒副作用小, 采用抗生素治疗的同时辅以中药治疗, 对于肠道菌群失调的改善有很大的作用, 四磨汤可以作为一种很好的微生态调节剂用于临床, 但其机理还需进一步研究。
参考文献
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胃肠道菌群 篇10
关键词：有益菌；蛭弧菌；罗非鱼；菌群结构
中图分类号： S965.125 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0175-03
收稿日期：2013-08-01
基金项目：国家自然科学基金（编号：40776091）。
作者简介：刘丽（1988—），女，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事海洋微生物研究。E-mail：liuliliuwei@gmail.com。
通信作者：蔡俊鹏，博士，教授，主要从事海洋微生物研究。Tel：（020）87113024；E-mail：febjpcai@scut.edu.cn。目前，人类对动物性蛋白质的需求量急剧增加，水产养殖动物逐渐成为重要的动物蛋白来源[1]。为了预防水产养殖疾病并促进养殖动物生长，滥用抗菌药物、杀虫剂、消毒剂的现象越来越普遍[2]。为了促进水产养殖业的可持续发展，益生菌在水生动物养殖中的应用越来越多[3-4]。益生菌是一种对人体及动物有益的微生物膳食补充剂，能提高饲料的营养价值、抑制病原微生物生长、促进动物生长、增强动物免疫力[5]。Iebba等首次证实蛭弧菌是存在于人体中的一种有益微生物[6]。在水产养殖领域，与抗生素灭菌方法相比，利用蛭弧菌消除或者抑制致病菌更具有优越性[7]。乳酸菌、保加利亚乳杆菌也是常见的被用于水产养殖的益生菌[8]。光合细菌含有生物辅助因子，能提高鱼幼苗的存活率并促进鱼的生长[9]。本研究提供了1种能改善水体、生物肠道菌落结构菌剂的制备方法，并探讨其在罗非鱼养殖中的应用。该菌剂包括蛭弧菌（Bdellovibrio）菌液与有益菌菌液，其中有益菌菌液由光合细菌、乳酸链球菌（Streptococcus lactis）、保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、水产生物肠道有益菌混合而成，水产生物肠道有益菌3y621是笔者所在实验室从罗非鱼肠道中分离出的蛋白酶高产菌株[10]。
1材料与方法
1.1材料
蛭弧菌BDF01由笔者所在实验室从海水中分离纯化而来。红假单胞菌（Rhodopseudomonas sp.）菌株编号1.2193，购于中国科学院微生物研究所。乳酸链球菌菌株编号 GIM1156、保加利亚乳杆菌菌株编号GIM1.8、嗜水气单胞菌菌株编号GIM1.172均购于广东省微生物研究所菌种保藏中心。水产生物肠道有益菌3y621是笔者所在实验室从罗非鱼肠道中分离出的蛋白酶高产菌株。试验地点：广东省湛江市某罗非鱼养殖场。
1.2培养基
优化的RCVBN培养基：3.0 g CH3COONa、1.0 g （NH4）2SO4、0.2 g MgSO4、1.0 g NaCl、0.3 g KH2PO4、0.5 g K2HPO4、0.05 g CaCl2、0.1 g酵母膏、1 mL微量元素溶液、1 000 mL 蒸馏水。微量元素溶液组成为：2 g EDTA-2Na、0.2 g FeSO4·7H2O、0.1 g MnSO4·4H2O、0.1 g H3BO3、0.1 g CoCl2·6H2O、0.1 g ZnCl2、0.02 g Na2MoO4·2H2O、0.02 mg NiCl2·6H2O、0.01 g CuCl2·2H2O、1 000 mL蒸馏水，pH值7.0～7.2。DNB液体培养基：营养肉汤0.8 g、酪蛋白酸水解物0.5 g、酵母提取物0.1 g、NaCl 30 g、1 000 mL蒸馏水，pH值7.2～7.6。LB液体培养基、营养肉汤（NB）、伊红美蓝琼脂（EMB）、甘露醇氯化钠琼脂培养基、MRS肉汤、叠氮血琼脂（Azide Blood）均购于广东环凯微生物科技有限公司。
1.3方法
1.3.1蛭弧菌菌液的制备采用高密度蛭弧菌游泳体发酵方法制备蛭弧菌菌液。制备的培养液于6 000 r/min 4 ℃离心20 min后取上清，再将上清液于16 000 r/min 4 ℃离心 20 min 后弃上清，加入DNB液体培养基重新悬浮蛭弧菌沉淀物，蛭弧菌浓度为1×105 PFU/mL。
1.3.2有益菌菌液的制备将红假单胞菌按1 g/L接种到优化的RCVBN液体培养基中，于30 ℃ 3 000 lx下光照厌氧培养48 h后得到的菌液按体积比10%接种到优化的RCVBN液体培养基中，以同样的条件光照厌氧培养 48 h，适当搅拌，5 000 r/min离心15 min得到菌体，往沉淀中加入无菌生理盐水，调节其终浓度为1×105 CFU/mL。分别挑取菌株3y621、乳酸链球菌、保加利亚乳杆菌单菌落接种到NB液体培养基中，30 ℃120 r/min培养过夜后按体积比1%接种到NB液体发酵培养基中，30 ℃120 r/min发酵12～48 h后5 000 r/min离心15 min获得菌体，往沉淀中加入无菌生理盐水，调节菌液浓度为1×105 CFU/mL。将以上各有益菌等比混合，得到益菌剂。将蛭弧菌浓缩液与有益菌按体积比 1 ∶2 混合，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到菌剂。
1.3.3罗非鱼养殖试验将6个罗非鱼养殖池（0.5 m×0.5 m×0.5 m）分为试验组、对照组，每组3个，在每个池中注入100 L淡水，投放30尾罗非鱼（平均体长2.36 cm，均重 0.58 g），水温25 ℃，在试验组各池中均匀泼洒按“1.3.2”的方法制得的菌剂，每2周泼洒1次。检测养殖水体与罗非鱼肠道的革兰氏阴性菌群、阳性菌群、有益菌的浓度，试验组与对照组每10 d随机抽取50尾罗非鱼测量其体重与体长。水池中菌群浓度检测方法为：施用有益菌后立即检测水体中菌群浓度，第1次记为0 d，往后每14 d检测1次，共检测5次，采用涂布选择培养基平板法。罗非鱼肠道微生物菌群浓度检测方法为：施用菌剂后第60天，取罗非鱼肠道中食糜 0.2 g 置于無菌离心管中，加入1.8 mL 0.85%无菌生理盐水，制成原液，然后依次10倍稀释涂布选择培养基平板，使用MPN法进行检测。采用伊红美蓝琼脂培养基检测革兰氏阴性菌数量，采用甘露醇氯化钠琼脂培养基检测革兰氏阴性菌数量，采用RCVBN琼脂培养基检测光合菌数量，采用MRS琼脂培养基检测保加利亚乳杆菌数量，采用叠氮血琼脂培养基检测乳链球菌数量。采用特异性荧光定量PCR方法检测有益菌3y621数量，上、下游引物分别为：5′-AGGATGAAGAAGTCCTGT-3′和5′-TGATTTAATTGCTCGTATATTTACCCAGT-3′，反应程序采用三步法。养殖水体与肠道中土生菌群数量的计算方法如下：本土革兰氏阴性菌群数量=EMB琼脂检测到的细菌数量；本土革兰氏阳性菌群数量=甘露醇氯化钠琼脂检测到的细菌数量-保加利亚乳杆菌数量-乳链球菌数量-有益菌3y621的数量。
nlc202309051120
1.4数据分析
采用Excel软件分析数据。
2结果与分析
2.1菌剂对罗非鱼养殖水体微生物菌群结构的影响
3结论与讨论
自益生菌首次在水产养殖中使用以来，已经被证实其具有控制养殖水体中病原体、提高水生动物存活率的作用，但很少有关于益生菌调节水生动物肠道菌群的研究[11-16]。本研究首次将有益菌应用于罗非鱼的养殖水体，从而达到同时控制养殖水体、生物肠道内潜在致病菌的目的。本研究使用的有益菌剂由蛭弧菌菌液及有益菌菌液組成，蛭弧菌消除致病菌后留下的生态灶由有益菌来填补。本研究表明，与对照相比，革兰氏阴性、阳性菌群以及本土革兰氏阴性、阳性菌群数量均减少；与对照相比，试验组保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌、光合细菌、有益菌数量均增加，本土微生物留下的生态灶由有益菌填补，维持了菌群平衡。蛭弧菌具有裂解致病菌的特殊功效，可以用作生物净化因子[17]。蔡俊鹏等认为，蛭弧菌作为生物消除剂对弧菌有裂解消除能力[18]。因此，利用蛭弧菌去除养殖环境及肠道中的病原体逐渐成为一种相对于施用抗生素而言更好、更有效的办法[19-20]。本研究所使用的有益菌液由光合细菌、保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌、肠道有益菌3y621混合而成，每种有益菌在调节养殖水体与肠道微生态平衡方面各自发挥着独特的功效。其中，光合细菌产生的抗病毒物质与乳酸链球菌产生的嗜酸菌素对病原微生物有抑制作用[21]。保加利亚乳杆菌以某种免疫调节因子刺激肠道局部型免疫反应，以提高机体抗体水平，增强其免疫力。有学者认为，分离自动物肠道的特有的益生菌更易定植于养殖动物的肠道，这可能是因为它们更容易适应肠道内特殊的环境。研究显示，高浓度的某些益生菌对养殖动物会产生毒害作用[22]，今后有必要进一步探讨不同浓度益生菌对养殖动物生长的影响。此外，益生菌不同施用方式是否也会影响益生菌的功效，应进一步深入研究。
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胃肠道菌群 篇11
1 材料与方法
1.1 研究对象
选取1日龄的肉鸡100羽作为研究对象, 上述肉鸡均购自无锡养鸡场集团有限公司。
1.2 研究方法
利用随机数字表法将上述研究对象分为实验组和对照组, 每组50羽, 分别给予不同的处理, 其中实验组给予微生态调节剂进行处理, 本研究中主要应用枯草芽孢杆菌PAS38, 枯草芽孢杆菌PAS38首先经过菌种活化、培养、干燥等方式处理, 在4℃的冰箱中保存备用, 对照组给予常规抗生素进行处理, 本研究中选用0.1%硫酸新霉素, 购自江苏省无锡市畜牧局, 在实施上述干预前, 2组研究对象均给与相同的基础日粮。
1.3 统计学方法
采用SPSS17.0处理, 其中计量资料用 (均数±标准差) 描述, 组间比较用t检验, 计数资料用率和频数进行描述, 组间比较用卡方检验, 检验水准为0.05, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组肉鸡的体质量的变化
研究发现, 上述两组患者中, 其肉鸡的体质量情况变化如下:试验组的初始体质量为 (118.6±2.3) g, 对照组为 (119.0±2.1) g, 2组比较无差异, 差异无统计学意义 (t=2.3, P=0.07) , 试验组的末期体质量为 (1 906.2±2.6) g, 对照组为 (1 978.2±2.2) g, 两组比较有差异, 差异有统计学意义 (t=5.6, P=0.04) , 试验组的平均体质量为 (1 787.6±3.5) g, 对照组为 (1 859.6±3.6) g, 2组比较有差异, 差异有统计学意义 (t=6.2, P=0.03) , 试验组的平均日体质量为 (47.6±1.5) g, 对照组为 (56.8±1.4) g, 两组比较有差异, 差异有统计学意义 (t=7.1, P=0.03) , 试验组的平均耗料为3 721.9 g, 对照组为3 626.6 g, 两组比较有差异, 差异有统计学意义 (t=4.8, P=0.04) , 试验组的料质量比为2.08, 对照组为1.95, 两组比较有差异, 差异有统计学意义 (t=5.9, P=0.04) , 具体见表1。
2.2 2组肉鸡免疫功能的变化
研究发现, 上述2组的免疫功能变化指标主要为胸腺指数、脾脏指数、法氏囊指数, 其中在4月龄和6月龄试验组的上述几个指标的数量值均小于对照组, 且差异均有统计学意义 (P<0.05) , 具体见表2。
3 讨论
动物及人类体内含有大量微生物菌群, 微生物肠道菌群是导致肉鸡致病的主要因素之一, 研究发现通过调节肠道内微生态平衡对肉鸡肠道平衡具有优化作用[3]。
研究结果显示, 试验组的平均耗料、料重比均低于对照组, 比较有差异 (P<0.05) , 与Yeo J和Kim K1.[4]等人的研究结果一致, 说明微生态调节剂能提高肉鸡的增质量及饲料的转化率;同时, 研究发现, 2组的免疫功能变化指标主要为胸腺指数、脾脏指数、法氏囊指数, 其中在4月龄和6月龄试验组的上述几个指标的数量值均小于对照组, 且差异均有统计学意义 (P<0.05) , 说明微生态调节剂具有促进动物免疫功能的作用, 增加对疾病病毒的抵抗力[5]。综上所述, 微生态调节剂对改善肉鸡肠道菌群平衡具有很好的调节作用, 具有维持肉鸡肠道内微生态区稳定的作用。
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