腸道健康與畜禽高效安全生產(chǎn)
人和動物的腸道內(nèi)寄居大量不同種類的微生物，包括細(xì)菌、真菌、古菌、病毒和寄生蟲，其中最為重要的是各種細(xì)菌。腸道菌群會影響動物健康和生產(chǎn)性能，進(jìn)而影響肉蛋奶產(chǎn)品的品質(zhì)。腸道菌群直接影響腸道結(jié)構(gòu)和腸道免疫系統(tǒng)，間接影響腦、神經(jīng)、肌肉和脂肪等其他組織器官，對于人和動物的健康生長發(fā)育具有不可估量的調(diào)控作用。腸道微生物和宿主共同構(gòu)建成超級生物體，已經(jīng)成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。
一、腸道微生物的重要生理功能
在日糧中添加抗生素的目的是提高養(yǎng)殖效率，抑菌抗病、促生長?？股卮偕L作用的機(jī)理是影響菌群結(jié)構(gòu)與微生態(tài)、腸壁組織結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)消化代謝！抗生素的作用具體表現(xiàn)在抑制抗生長因子、影響腸壁組織結(jié)構(gòu)、消化代謝腸道營養(yǎng)物質(zhì)、影響腸道微生物和調(diào)節(jié)免疫功能等方面。
二、腸道微生物的形成與演替
在動物的整個生命周期，腸道菌群是一個動態(tài)變化的過程。不同動物甚至同一動物不同品種之間都有明顯的微生物組成差異?；谖⑸锘蚩梢园淹粍游锓殖刹煌哪c型，其消化吸收和生長性能都有明顯的區(qū)別。微生物的早期定植非常重要，影響后期生長發(fā)育，母代的腸道菌群會影響子代腸道菌群的形成。
早期研究認(rèn)為，仔豬的胚胎時期在母體內(nèi)處于一種無菌狀態(tài)，在分娩過程中由于受母體產(chǎn)道、糞便以及周圍環(huán)境微生物的影響，它的腸道開始定植微生物。但是也有人研究認(rèn)為仔豬在胚胎時期因吞飲母體羊水，其腸道已經(jīng)開始定植大腸桿菌、葡萄球菌等微生物。在豬腸道微生物區(qū)系建立的整個過程中，其腸道經(jīng)歷了從無菌→需氧菌→兼性厭氧菌→專性厭氧菌的定植過程。仔豬出生后，腸道微生物區(qū)系逐漸建立，隨著日齡增長，其腸道微生物菌群的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，不同部位微生物菌群的組成存在差異，這與各腸段的結(jié)構(gòu)功能相適應(yīng)。最終形成了以雙歧桿菌、乳酸桿菌等為優(yōu)勢菌群的穩(wěn)定腸道微生物區(qū)系。
在哺乳期，由于穩(wěn)定的母乳攝入，腸道菌群保持相對穩(wěn)定，乳酸菌和鏈球菌保持優(yōu)勢地位。但斷奶后，由于飼糧、環(huán)境等發(fā)生重大變化，其腸道微生物的組成也發(fā)生了變化。斷奶應(yīng)激會導(dǎo)致小腸中的乳酸桿菌減少，大腸桿菌增加。在斷奶后的第一周，菌群結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定，細(xì)菌的活力需要二到三周的時間才能恢復(fù)。值得注意的是，斷奶仔豬腹瀉會引起腸道菌群的急劇變化。
三、腸道微生物的調(diào)控方法
影響腸道微生物定植和平衡的因素幾乎涉及動物飼養(yǎng)管理的所有方面，包括藥物、飲食營養(yǎng)、飼養(yǎng)環(huán)境、年齡、動物品種、應(yīng)激和生理階段等。當(dāng)前，改變或調(diào)控腸道菌群的主要方法有育種遺傳選育、藥物、飲食干預(yù)、益生菌和益生元、菌群移植等。
1. 營養(yǎng)調(diào)控腸道微生物是畜牧生產(chǎn)中的主要應(yīng)用措施
各種營養(yǎng)素的種類、水平、比例都影響腸道菌群的穩(wěn)定和平衡。不同營養(yǎng)素在動物腸道中并不是簡單獨立地存在，而是在各自發(fā)揮作用的同時還會相互影響，尤其是碳水化合物、蛋白和油脂三大主要營養(yǎng)素之間。
以纖維為例，日糧纖維的數(shù)量和組成與腸道健康十分密切，不同來源的纖維的種類和數(shù)量制約了腸道菌群的多樣性和穩(wěn)定性。腸道菌群分解多種宿主不宜或者不能消化的纖維，產(chǎn)生短鏈脂肪酸、維生素等有益物質(zhì)，并調(diào)控機(jī)體能量代謝。膳食纖維缺乏會導(dǎo)致動物腸道微生物多樣性的降低，并影響后代的腸道微生物組成。微生物的多樣性降低以后再補(bǔ)充高膳食纖維也難以完全重建腸道菌群。試驗發(fā)現(xiàn)，飼喂高纖維水平日糧，豬的胃腸道的微生物活性明顯高于飼喂低纖維水平的日糧。不溶性纖維會增加腸道的通過率，而可溶性纖維會增加消化糜的粘性和水溶性，對動物的消化吸收也有很大的影響。有試驗比較了4種不同來源粗纖維對斷奶仔豬盲腸揮發(fā)性脂肪酸含量的影響，發(fā)現(xiàn)大豆殼組的揮發(fā)性脂肪酸含量高于麥麩組、甜菜渣組和苜蓿草粉組。
2. 菌群移植是一種高效的腸道菌群重塑方法
菌群移植是指將健康供體動物腸道菌群整體或者部分轉(zhuǎn)移到受體動物體內(nèi)，改變或者重塑受體動物的腸道菌群。多個研究表明，受體能夠完全或部分獲得供體的菌群特征和生理特性。與單一的益生菌相比，菌群移植的細(xì)菌普適性強(qiáng)，有效性高，見效快。目前，糞菌移植已經(jīng)在臨床醫(yī)學(xué)和生產(chǎn)時間中得到大量應(yīng)用。近年來，在豬上已經(jīng)有多個糞菌移植試驗的研究報道，均證實糞菌移植方法可以快速有效的改變受體豬的腸道菌群，影響豬的生長和健康。
藏豬、榮昌豬和約克夏三種不同豬的腸道菌群組成存在巨大的區(qū)別。分別將肥胖的榮昌豬和瘦肉型約克夏豬的腸道菌群移植給無菌小鼠，對應(yīng)的小鼠會獲得與供體豬相似的肌肉發(fā)育和脂肪代謝特征。這些研究有力的證明糞菌移植通過改變腸道菌群干預(yù)調(diào)控供體的代謝模式和生理特征。華中農(nóng)大的研究團(tuán)隊建立了一套較為標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)的糞菌移植流程，對于相關(guān)研究具有很好的指導(dǎo)幫助。
盡管多個研究都證實了糞菌移植的便利性和有效性，但是該方法依然存在安全性和可靠性方面的問題。在人和動物上均有糞菌移植引起或加劇受體病癥的報道。所以在糞菌移植的時候，一定要注意供體動物的健康，包括糞菌制劑的制備、糞菌的安全性評價、移植的方式、移植的窗口期和對應(yīng)的飼養(yǎng)管理變化等問題。
四、團(tuán)隊研究工作匯報
重慶市畜牧科學(xué)院研究團(tuán)隊在豬腸道微生物和腸道健康方面做了一些積極性的探索工作，開展的工作主要有：（1）腸道微生物定植和代謝產(chǎn)物釋放規(guī)律，（2）基于無菌豬的菌群移植和腸道健康評價，（3）發(fā)酵飼料的開發(fā)及其對豬腸道健康的影響，（4）飼用益生菌的開發(fā)與評價。
1. 無菌豬及糞菌移植
我們建成國內(nèi)一流的大型無菌動物培育基地，專門做了飼養(yǎng)隔離器、無菌子宮剝離器還有無菌運輸隔離器，同時可以做120頭無菌仔豬的實驗。我們研究發(fā)現(xiàn)，與普通豬相比，無菌豬腸道和免疫系統(tǒng)發(fā)育不全，基因表達(dá)譜也存在差異。在無菌豬出生后進(jìn)行糞菌移植，其體內(nèi)形成與供體豬相似的菌群特征，機(jī)體免疫力提高。糞菌移植影響仔豬脾臟發(fā)育，提示菌群早期定植對豬免疫器官發(fā)育具有直接影響。此外，我們的研究還證實，菌群移植促進(jìn)了無菌豬腸道免疫基因的表達(dá)，增加了無菌豬腸道內(nèi)短鏈脂肪酸含量，提高了仔豬腸道緊密連接蛋白的表達(dá)水平，促進(jìn)了無菌仔豬肌肉組織的生長發(fā)育、脂肪沉積和脂肪代謝。
2. 發(fā)酵飼料對豬腸道健康的影響
優(yōu)化菌種和發(fā)酵工藝，對玉米-豆粕型全價飼料進(jìn)行3d發(fā)酵。與未發(fā)酵飼料和含抗生素飼料相比，飼喂發(fā)酵全價飼料豬的腸道內(nèi)有益菌明顯增多。
將柑橘渣進(jìn)行發(fā)酵處理可以降低苦味提高消化利用率。在生長豬日糧中添加20%發(fā)酵柑橘渣可以改善豬腸道菌群結(jié)構(gòu)，增加腸道內(nèi)容物和黏膜中的乳酸菌含量。
五、展望
腸道微生物已經(jīng)獲得前所未有的關(guān)注度，但是依然存在大量未知的謎團(tuán)，特別是在畜牧生產(chǎn)中，如何針對性的調(diào)理和控制腸道微生物和腸道健康，進(jìn)而提高動物的生產(chǎn)和生產(chǎn)性能是我們努力的方向。
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