動物微生態(tài)基礎(chǔ)知1

1、動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech一個神秘的未知世界 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-TechRhinitisSinusitisPeriodontopathyDental cariesDermatitisAcneArtherosclerosisEndocarditisBacterial vaginitisMycotic vaginitisIBDIBSDiarrheaConstipatio

2、nMalabsorption syndromeAsthmaAllergiesObesityDiabetesAutismDepression10 x more bacterial cells in the human body than there are human tissue cells60% are unknown and 80% unculturable Gastrointestinal tract is largest immune organ in human body (80% of immune system)腸道菌群Bacteria in the Gut 美國田納西州立大學(xué)的

3、 C.Savage教授2002年在日本東京召開的“腸內(nèi)菌世界”國際學(xué)術(shù)會上指出：“正常微生物群是人體的一個特殊器官”腸道微生物是人體提供營養(yǎng)，調(diào)控上皮發(fā)育和指導(dǎo)先天性免疫的不可缺少的“器官”Paul Eckburg, Stanford UniversitySteven Gill, Karen Nelson, TIGR/VIScience, June 2005,308: 1635-1638 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech它們已經(jīng)被生命科學(xué)家稱為動物的第十一大系統(tǒng)，與動物的生長發(fā)育、新陳代謝、生老

4、病死緊密相聯(lián)家禽嗉囊的電鏡照片1500倍（粘膜層細(xì)菌） 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech家禽盲腸的電鏡照片3000倍（粘膜層細(xì)菌） 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech家禽小腸的電鏡照片10000倍（粘膜層細(xì)菌） 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech家禽小腸的電鏡照片40000倍（粘膜層細(xì)菌） 動物微生態(tài)基

5、礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-TechLegion of Little Helpers in the Gut Keeps Us Aliveby Rick Weiss, printed June 5, 2006, Washington Post. In fact, its time to stop thinking of yourself as a single living thing at all, say the scientists behind the new work. Better to see yo

6、urself as a super-organism, they say: a hybrid creature consisting of about 10 percent human cells and 90 percent bacterial cells.To ignore our microbial side would be to ignore an important contributor to our health and our biology, Gordon said.One question we need to tackle is: Is there such a thi

7、ng as a core microbiome, a set of organisms or bacterial genes you find in most or all individuals? Fraser-Liggett said. “破壞人體微生物的生態(tài)就是損害人類健康” Gordon, Washington University華盛頓郵報Steven Gill, Fraser-Liggett, TIGR/VI Paul Eckburg, Stanford UniversityClaireFraser-LiggettCraig Venter第一基因組：來自先天遺傳第二基因組：后天進(jìn)入

8、人體而獲得的微生物組，又稱“元基因組” 元基因組數(shù)量是自身基因組的100倍。是當(dāng)今全球生命科學(xué)的研究熱點。腸道微生態(tài)的最新研究The last research on intestinal microecology 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech腸道的生理功能不僅是食物的消化和營養(yǎng)的吸收，而且也是體內(nèi)最大的免疫器官需氧菌 兼性厭氧菌 厭氧菌豬腸道微生態(tài)的建立和演替 豬出生時，腸道是無菌的，不久就有數(shù)種微生物浸入腸道，經(jīng)過生長、繁殖，逐漸形成一個微生物群體。仔豬出生24小時內(nèi)在空腸、回腸、盲腸和

9、直腸就定植了雙歧桿菌、大腸桿菌、乳桿菌、消化球菌、腸球菌、小梭菌、擬桿菌和酵母菌。到8-22日齡達(dá)最高峰并形成一個定型的菌群，以雙歧桿菌、擬桿菌、乳桿菌、大腸桿菌和消化球菌占優(yōu)勢。42日齡后隨著年齡增長各個菌群的數(shù)量略有下降，其原因可能與豬的營養(yǎng)與飼料結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)，如粗纖維等成分的增多。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech家禽腸道微生態(tài)的建立與作用雞在胚胎期一般是無菌的，但在出殼時，雛雞受到外界環(huán)境細(xì)菌的污染，在消化道內(nèi)很快就有大量細(xì)菌生長繁殖，逐漸適應(yīng)定植下來，形成一個微生物群體。研究雛雞、育

10、成雞和成年雞腸道后段菌群的變化，發(fā)現(xiàn)雛雞隨日齡增長，雙岐桿菌與大腸桿菌明顯增加，腸球菌與厭氧彎曲桿菌逐漸減少，而乳桿菌、消化球菌、類桿菌、葡萄球菌、芽孢桿菌的變化不大。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech菌群平衡動物健康菌群失調(diào)，細(xì)菌比例紊亂，導(dǎo)致疾病。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leela

11、i Bio-Tech動物的微生態(tài)平衡與失調(diào) 正常情況下動物的微生態(tài)菌群保持在一種合理的動態(tài)平衡中，需氧菌與厭氧菌、陽性菌和陰性菌，微生物的種群與數(shù)量都保持一定的比例。如健康仔豬小腸的需氧菌與厭氧菌之比為1：100，即99%以上是厭氧菌；在大場內(nèi)兩者的比例為1：1000。當(dāng)仔豬出現(xiàn)腹瀉時，它們的比例發(fā)生嚴(yán)重失調(diào)，在仔豬小腸表現(xiàn)為1：1，在大腸表現(xiàn)為1：100。環(huán)境變化、動物生病、應(yīng)激、飼料改變、抗生素等都可能帶來微生態(tài)失調(diào)。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech大腸桿菌是腸道條件性致病菌 動物微生態(tài)基

12、礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech原籍菌群、外籍菌群和定植、粘附 美國哈佛大學(xué)杜鮑教授率先提出了這兩個概念。原籍菌群是在長期歷史進(jìn)化過程中形成的，與宿主的共生關(guān)系極為密切，對宿主是有益菌，因而也稱為固有菌群。而外籍菌群在其非特異性宿主體內(nèi)，必須要適應(yīng)環(huán)境，耐受免疫屏障和生物拮抗等才能生存和發(fā)展，否則將被排除。 原籍菌群都具有定植能力，具有在宿主生長、繁殖和延續(xù)后代的能力。動物出生后幾個小時至幾天，就會出現(xiàn)各部位的特異性微生物定植，哪個部位定植哪種微生物都是一定的，是微生物與宿主兩方面共同的遺傳學(xué)機制決定的。定

13、植則依靠微生物對宿主的粘附，而這種粘附是有特異性的。如大腸桿菌的I型菌毛末端的蛋白質(zhì)配體僅特異性的與上皮細(xì)胞、真皮細(xì)胞和紅細(xì)胞等表面的D-甘露糖受體相結(jié)合。 微生物定植后就是繁殖與盡快形成一定的優(yōu)勢種群地位，還要抵抗其他微生物的競爭，以及耐受宿主的免疫屏障作用。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech腸道腸道菌群多樣性及菌群演替 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage a

14、bout animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物和人的消化道微生物群落極具多樣性，一般有1000-4000個種群，每克腸道內(nèi)容物含有多達(dá)100億個活菌體。動物體患病或者使用抗生素導(dǎo)致微生物群落多樣性降低，而種群的多少，決定菌群平衡的穩(wěn)定性。 動物消化道從前端到后端，分別分布著需氧菌、兼性厭氧菌和專性厭氧菌，其中兼性厭氧菌起到很大的緩沖作用，在有氧時起作用，無氧時也起作用。 微生態(tài)演替是指正常微生物群，受自然或人為因素的影響，在微生態(tài)空間中發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程。臨床上使用抗生素，往往伴有正常微生物群的演替過程。正常的生理性演替如出生動物首先定居

15、的多是需氧菌和兼性厭氧菌，在生長過程中消耗了氧氣，創(chuàng)造了厭氧環(huán)境，隨后厭氧菌開始生長，成為先定植菌的競爭對手，并占據(jù)了優(yōu)勢，而先定植的需氧菌則降為第二位。動物的食物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，也導(dǎo)致生理性演替。 抗生素、激素、同位素、疾病狀態(tài)、外部環(huán)境變化、運輸、感染、應(yīng)激等則導(dǎo)致病理性演替。在菌群正常時，感染是不易成功的，如果感染成功，必須首先破壞正常菌群的生態(tài)平衡。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech定位轉(zhuǎn)移與抗生素引發(fā)內(nèi)源性感染 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microe

16、cologyBaolai-leelai Bio-Tech 定位轉(zhuǎn)移是指微生物群離開其原籍，游動到其他部位或環(huán)境且定植下來，在一個生態(tài)區(qū)域內(nèi)，有外籍菌定植，就意味著生態(tài)失調(diào)。如臨床大量應(yīng)用抗生素的白痢病仔豬，常?？吹侥退幮缘拇竽c桿菌向呼吸道轉(zhuǎn)移引起肺炎或胸部感染，也可定植于泌尿道引起腎炎、膀胱炎，或定植于陰道引起陰道炎。正常情況這種定位轉(zhuǎn)移不容易發(fā)生。 定位轉(zhuǎn)移的誘因包括物理因素、化學(xué)因素、抗生素、疾病和免疫力下降。如抗生素的使用消滅了敏感的正常菌群成員，其位置被耐藥性菌群占領(lǐng)，表現(xiàn)出定位轉(zhuǎn)移。大腸桿菌是腸道原籍菌，當(dāng)呼吸道正常菌群因使用抗生素而受到抑制后，大腸桿菌便可轉(zhuǎn)移到呼吸道，引起感染。

17、抗生素往往會促進(jìn)耐藥性的少數(shù)過路菌或外籍菌生長繁殖，如全身性白色念珠菌、綠膿桿菌或肺炎桿菌的感染。 定位轉(zhuǎn)移從淺入深又分為體表階段、上皮細(xì)胞階段、淋巴組織階段、網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)階段，直至浸染本無微生物定植的部位和組織，如血行感染，浸染內(nèi)臟組織、器官等。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech協(xié)同、拮抗 微生態(tài)系統(tǒng)中的各種微生物個體間和種群間會發(fā)生各種不同的相互關(guān)系，微生

18、物種群內(nèi)個體間的正性相互關(guān)系叫做協(xié)同，是微生物間互相提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)或生長因子而產(chǎn)生的。而兩種微生物共同生存時為獲得能源、空間、生長因子而發(fā)生的爭奪現(xiàn)象，叫做拮抗。 協(xié)同又細(xì)分為單利協(xié)同：一方受益，另一方不受影響；中立：相互間不發(fā)生任何影響；互惠互利：共同生活，互相受益。 拮抗又細(xì)分為競爭共存：雖然競爭，但和平相處；相互排斥：一方必須戰(zhàn)勝另一方，失敗者將被排除出這個環(huán)境。此外還有單害共生、寄生、吞噬等。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech微生態(tài)失調(diào) 微生態(tài)失調(diào)是指正常微生物群之間，及其與宿主之間

19、的微生態(tài)平衡，在外環(huán)境影響下，由生理性組合轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合的狀態(tài)。它包括兩個方面的內(nèi)容：一方面是正常微生物群的種類、數(shù)量和定位的變化，另一方面是宿主表現(xiàn)出患病，這兩方面互為因果。 微生態(tài)失調(diào)可以分為以下四類情形： 菌群失調(diào)：一度失調(diào)是正常菌群在組成和數(shù)量的變化，沒有臨床表現(xiàn)可以自然恢復(fù)。二度失調(diào)由生理波動轉(zhuǎn)為病理波動，在臨床有慢性病表現(xiàn)，是不可逆的。三度失調(diào)臨床表現(xiàn)為急性癥狀，引發(fā)二重感染。 定位轉(zhuǎn)移：病原微生物開始出現(xiàn)定位轉(zhuǎn)移。 血行感染：血行感染既是原籍菌易位傳播的一種途徑，又是一種易位感染。血性感染分為菌血癥和膿毒敗血癥。 易位病灶：正常微生物群因其他誘因所致，在遠(yuǎn)隔的臟器或組織形成病灶

20、，例如腦、肝、腎、腹腔、盆腔等的膿腫。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech菌群失調(diào)定位轉(zhuǎn)移易位病灶血行感染 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech感染的概念 在傳染病學(xué)中，感染指病原微生物侵入動物體并在體內(nèi)生長、繁殖，對動物體引起一系列病理過程。而在微生態(tài)學(xué)中，感染是指一定條件下動物體內(nèi)原籍菌群發(fā)生易位、數(shù)量發(fā)生增減或易主，而動物體從生態(tài)平衡轉(zhuǎn)化為生態(tài)失調(diào)。 感染是一種自然現(xiàn)象，并非全是壞事。如果感染引起

21、了免疫，控制了宿主不再受侵犯和更大的感染，那么感染就是制止感染的最后措施。如疫苗的預(yù)防接種，就是用人工感染來代替自然感染來達(dá)到預(yù)防感染的目的。所以說，感染是普遍的，而發(fā)病是偶然的，死亡更是偶然的。 感染共分為內(nèi)源性感染、外源性感染。內(nèi)源性感染是指動物體自身的正常微生物成員引起的感染，如耐藥性大腸桿菌在一定條件下引起宿主的自身感染。外源性感染就是外源致病性微生物引起的感染。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech腸道粘膜感染的發(fā)生過程和機體免疫反應(yīng) 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about an

22、imel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech抗生素療法 感染發(fā)生以后，傳統(tǒng)思維模式就是選擇抗生素進(jìn)行干預(yù)治療。那么這種方法是否真正科學(xué)合理呢？事實上是抗生素不僅沒有解決感染問題，而是帶來越來越嚴(yán)重的感染。 首先是抗生素破壞了正常的微生物生態(tài)平衡，摧毀了動物體內(nèi)所擁有的正常微生物屏障，使那些原來被菌

23、群屏障所抑制的內(nèi)源性原因菌和外源性原因菌得以大量繁殖。先給小鼠服用鏈霉素擾亂其腸道正常菌群，再口服感染沙門氏菌，實驗小鼠最低只需10個沙門氏菌就可腹瀉，而未經(jīng)鏈霉素處理的對照組則至少需要100萬個沙門氏菌才能出現(xiàn)腹瀉癥狀。 抗生素帶來耐藥性和耐藥菌株的增加，而且耐藥性可以通過質(zhì)粒在細(xì)菌中傳遞，在所以腸道細(xì)菌中，大腸桿菌和綠膿桿菌的傳遞作用最強。大腸桿菌可將耐藥性質(zhì)粒傳遞給金黃色葡萄球菌、假單胞桿菌、變形桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌等不同種屬的細(xì)菌。 統(tǒng)計表明，各國各地區(qū)治病菌出現(xiàn)的頻率與抗生素呈現(xiàn)正相關(guān)，一般來說，抗生素使用愈廣、種類愈多，發(fā)生菌群失調(diào)和感染的頻率愈高，而耐藥性愈強的菌愈會占優(yōu)勢。

24、 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech濫用“抗生素”帶來那些嚴(yán)重危害？抗生素不僅沒有解決感染問題， 反而造成越來越嚴(yán)重的感染。濫用抗生素的后果是選育出一批致病性更強，危害更大的耐藥性微生物，廣泛的流行。這個問題業(yè)已構(gòu)成一個嚴(yán)重的流行病學(xué)及公共衛(wèi)生問題，其深遠(yuǎn)影響是不可估量的。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech抗生素帶來嚴(yán)重的副作用 感染發(fā)生以后，傳統(tǒng)思維模式就是選擇抗生素進(jìn)行干預(yù)治療。那么這種方法是否

25、真正科學(xué)合理呢？事實上是抗生素不僅沒有解決感染問題，而是帶來越來越嚴(yán)重的感染。 首先是抗生素破壞了正常的微生物生態(tài)平衡，摧毀了動物體內(nèi)所擁有的正常微生物屏障，使那些原來被菌群屏障所抑制的內(nèi)源性原因菌和外源性原因菌得以大量繁殖。 抗生素帶來耐藥性和耐藥菌株的增加，而且耐藥性可以通過質(zhì)粒在細(xì)菌中傳遞，在腸道細(xì)菌中，大腸桿菌和綠膿桿菌的傳遞作用最強。大腸桿菌可將耐藥性質(zhì)粒傳遞給金黃色葡萄球菌、假單胞桿菌、變形桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌等不同種屬的細(xì)菌。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech Antibiot

26、ics are widely used in modern livestock and poultry production to treat sick animals, but they are also administered in subtherapeutic doses to protect animals against disease and to promote growth. Antibiotics are fed to food animals at low doses, often over long periods of time, creating a breedin

27、g ground for new and resistant bacteria and a potentially hazardous workplace. Overusing of Antibiotics 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-TechA key contributor to the rise of antibiotic-resistant bacteria is the overuse of drugs on industrial farms. 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage abo

28、ut animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech The development of resistance toward antimicrobial agents is attributable to one of multiple mechanisms Resistant bacteria pass genetic material associated with resistance on to other bacteria. 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio

29、-TechMechanism of resistance and virulence gene transfer：transformation，transduction and conjugation. 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-TechAntibiotics play a role of inducing and selecting during the development of drug resistance. 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microec

30、ologyBaolai-leelai Bio-Tech 統(tǒng)計表明，各國各地區(qū)治病菌出現(xiàn)的頻率與抗生素呈現(xiàn)正相關(guān)。一般來說，抗生素使用愈廣、種類愈多，發(fā)生菌群失調(diào)和感染的頻率愈高，而耐藥性愈強的菌愈會占優(yōu)勢。喹諾酮先鋒霉素氨基糖苷類碳青霉烯類多粘菌素 抗生素的使用已經(jīng)超過70年，但世界漸漸開始認(rèn)識到濫用這種強效藥物是需要付出代價的。消失的微生物解釋了抗生素是如何影響人體內(nèi)的微生物，從而影響人類健康。馬丁布萊澤博士（美國總統(tǒng)防治耐藥細(xì)菌顧問委員會主席）所呼吁的在日常生活、臨床和農(nóng)業(yè)中慎重使用抗生素，將成為全球公共衛(wèi)生體系需要嚴(yán)肅考慮的議題。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about ani

31、mel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 目前畜牧業(yè)生產(chǎn)中分離到的致病性大腸桿菌、沙門氏菌、鴨疫里默氏菌、副雞禽桿菌等等對我國獸醫(yī)臨床常用藥物已普遍產(chǎn)生耐藥性。以寶來利來生物研究院測試山東境內(nèi)大腸桿菌K88、K99株的耐藥性試驗為例，平均耐受17種常用抗生素。pXZ序列分析6859169480104819182084-28407331573731 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 抗生素促進(jìn)了耐藥性致病微生物的定位轉(zhuǎn)移。大量使用抗生素的動物，可見耐藥性大腸桿菌

32、等腸道菌向呼吸道轉(zhuǎn)移，引起肺炎及肺部感染。這是因為抗生素增加了呼吸道部位的敏感性，促進(jìn)了腸道菌向呼吸道的轉(zhuǎn)移。 抗生素破壞正常菌群生態(tài)平衡后，動物的粘膜免疫遭到破壞，導(dǎo)致機體免疫機能降低。免疫機能降低程度與抗生素抗菌譜、藥物劑量及用藥時間有關(guān)。抗菌譜越廣，用藥劑量越大，給藥時間越長，機體免疫機能降低程度越明顯。 大量使用抗生素還導(dǎo)致動物維生素K與維生素B等的缺乏。 濫用抗生素的后果是選育出一批致病性更強，危害更大的耐藥性微生物，廣泛的流行。這個問題業(yè)已構(gòu)成一個嚴(yán)重的流行病學(xué)及公共衛(wèi)生問題，其深遠(yuǎn)影響是不可估量的。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microeco

33、logyBaolai-leelai Bio-Tech致病菌致病病毒毒素sIgAsIgAsIgAsIgA干擾素NK細(xì)胞巨噬細(xì)胞溶菌酶補體嗜中性粒細(xì)胞吞噬細(xì)胞主動免疫正常菌從黏液上皮細(xì)胞(抗生素）Alternatives to Antibiotics 抗生素的替代Probiotics 益生素(until 1989), now the term “direct-fed microbials” (DFM) FDA/U.S. 微生態(tài)制劑Prebiotics 益生元Organic acid 有機酸Enzymes 酶制劑Essential oil or/and Herbs and plant extract

34、s 中草藥, 植物提取物及精油Fructooligosaccharides 低聚果糖(化學(xué)益生素) Stimulate immune response 免疫增強劑 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech腸道正常菌群的作用機理 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech一、碳水化合物的代謝 很多腸內(nèi)菌不僅對單糖、雙糖，而且對多糖、寡糖、糖苷、糖醇等糖類也具有酵解能力。雙糖類以上的高分子糖類以及糖苷，由腸內(nèi)菌產(chǎn)生糖苷

35、酶、半乳糖苷酶、葡萄糖醛酸酶而進(jìn)行分解。 對于淀粉的分解，乳桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌、擬桿菌、梭狀芽孢桿菌、放線菌等菌屬產(chǎn)生糖化型淀粉酶和液化型淀粉酶，將淀粉分解成麥芽糖、雙糖、葡萄糖。 對于纖維素和半纖維素的分解，粘細(xì)菌、梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)琥珀酸擬桿菌、丁酸弧菌及瘤胃細(xì)菌能夠產(chǎn)生纖維素酶和半纖維素酶類。 對于果膠的分解，芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、瘤胃擬桿菌、溶纖維擬桿菌能夠分解果膠酶，而將果膠分解成半乳糖醛酸。 一、胃腸菌群與動物營養(yǎng)的關(guān)系 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech二、蛋白質(zhì)的代謝 水解蛋白

36、質(zhì)的細(xì)菌有變形桿菌、梭菌、芽孢桿菌、假單胞桿菌等，能產(chǎn)生蛋白酶水解蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的肽鍵，形成各種小分子肽。而幾乎所有細(xì)菌都可以產(chǎn)生肽酶，將小肽分解成各種氨基酸。分解氨基酸的細(xì)菌較多，如大腸桿菌、糞鏈球菌、腐敗性梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌等。 低蛋白質(zhì)或低賴氨基酸條件下由于腸球菌的存在，能改善動物的生長性能和生產(chǎn)性能。實驗表明，低蛋白質(zhì)日糧中氨利用菌的比例增大了，如擬桿菌、月形單胞菌、螺旋體、真桿菌、梭狀芽孢桿菌、腸桿菌、鏈球菌等。這些菌能利用氨-N合成菌體蛋白。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-T

37、ech三、脂肪、維生素、礦物元素的代謝 短鏈脂肪酸在草食動物由瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生，在單胃動物則主要是在大腸發(fā)酵產(chǎn)生，主要的揮發(fā)性脂肪酸為醋酸、丙酸、丁酸等。 腸內(nèi)菌能合成B族維生素，而脆弱擬桿菌和大腸桿菌能合成維生素K。 此外，腸內(nèi)菌還參與了鈣、磷、Cu、Fe、Zn、Mn、Se碘等礦物質(zhì)的代謝。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech二、原籍菌群與抗感染的關(guān)系一、定植抗力 腸道正常菌群的一個非常重要的作用就是對腸道外籍菌群中的致病菌，腸道內(nèi)條件性致病菌有定植抗力作用，動物一旦缺乏定植抗力，動物腸道中的病原菌

38、和潛在病原菌極易大量繁殖，并突破腸粘膜進(jìn)入組織中，最終致全身感染，甚至因此而死亡。 定植抗力不僅僅存在與動物腸道內(nèi)，凡是有正常菌群存在的部位（包括皮膚、口腔、呼吸道粘膜），都有正常菌群形成的定植抗力存在。在已知的腸道菌群中，厭氧菌群的定植抗力起到主導(dǎo)作用，它們通過一種纖絲狀物-糖須或糖被來與腸道粘膜細(xì)胞粘連。 研究發(fā)現(xiàn)，定植抗力會隨著腸道菌群種類和數(shù)量的減少而下降，無菌動物則不存在定植抗力，傳統(tǒng)上用抗生素凈化腸道的做法對正常菌群的定植抗力破壞很大。鮑恩霍夫研究證實，口服鏈霉素反而對傷寒沙門氏菌等致病菌在腸道的定植十分有利。 用藥前后的菌膜屏障電鏡照片對比 Comparison on bacte

39、rial biofilm in electron microscopic after antibiotic treatmentC GroupE Group（生物研究院，2012）This may cause inflammation and bleedingAntibiotics can make you sick by killing the commensal bacteria and allowing a opportunistic organism to invade 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai B

40、io-Tech生物屏障免疫屏障化學(xué)屏障機械屏障腸粘膜腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的緊密連接（TJ）阻止微生物和代謝產(chǎn)物侵入胃酸、殺菌素、粘多糖、膽鹽限制細(xì)菌和LPS進(jìn)入上 皮，已穿過的抗原形成抗原-抗體復(fù)合物轉(zhuǎn)運到腸腔清除 腸道免疫細(xì)胞占人體免疫細(xì)胞的70% 菌群平衡、競爭占位、定植抗力腸粘膜結(jié)構(gòu)與屏障功能“構(gòu)筑”了機體防御外源性物質(zhì)入侵的第一道“防線”腸道緊密連接與腸道通透性改變腸道菌群與腸道粘膜通透性 腸粘膜通透性是腸粘膜上皮容易被某些分子物質(zhì)以簡單擴散的方式通過的特性。腸粘膜通透性增高，是機體遭受創(chuàng)傷后腸屏障功能衰竭的重要表現(xiàn)。正常情況下腸上皮細(xì)胞只允許離子、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)通過，但在營養(yǎng)不良、藥

41、物、激素等情況下，腸道屏障功能受損,在腸粘膜形態(tài)學(xué)出現(xiàn)明顯變化之前，腸通透性增高已經(jīng)發(fā)生，當(dāng)腸粘膜通透性增加到一定程度時，大量毒素和（或）病原微生物等經(jīng)受損腸黏膜進(jìn)入體循環(huán)，進(jìn)而誘發(fā)或加重腸道炎癥和免疫反應(yīng)。益生菌改善粘膜通透性1增強粘膜定植抗力3提升細(xì)胞間緊密連接蛋白表達(dá)量2促進(jìn)上皮細(xì)胞周轉(zhuǎn)效率改善與修復(fù)受損粘膜層 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech二、原籍菌群的抗感染作用 腸道中的原籍菌群對防御病原菌對宿主的感染起著重要作用。定植抗力的抗感染作用被人們認(rèn)識后，動物和人抗感染的屏障成為四道，外加

42、一個原籍菌群拮抗外襲菌屏障（見下圖）。 初生動物容易發(fā)生各種腹瀉，其原因是初生動物腸道內(nèi)的固有菌群尚未或尚未完善。初生動物的腸道并不呈厭氧狀態(tài)，因而最初定植的是需氧和兼性厭氧菌，隨著腸道內(nèi)氧氣逐漸被消耗，厭氧菌開始定植，并逐步成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌，與宿主腸粘膜保持密切的聯(lián)系，成為固有菌群。 斷奶是動物腸道正常菌群必須經(jīng)歷的一次重大調(diào)整，動物從吃奶轉(zhuǎn)變?yōu)槌燥暳?，引起一系列生理反映和腸道菌群的變化，定植抗力作用會出現(xiàn)顯著下降，臨床上表現(xiàn)為動物易患消化道疾病。 動物初生早期、斷奶前后、腹瀉過程中服用需氧或兼性厭氧的有益微生物，這些細(xì)菌在腸道增殖后使腸道變成厭氧環(huán)境，有助于厭氧菌的定植，盡早形成固有菌群

43、。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech菌膜屏障粘液層SIgA粘膜上皮細(xì)胞淋巴組織 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech三、胃腸菌群與免疫的關(guān)系一、動物的免疫應(yīng)答 動物的免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫組織、免疫細(xì)胞和免疫分子組成。免疫細(xì)胞可大致分為T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞三大類。根據(jù)參加免疫應(yīng)答的作用方式，又將免疫分為細(xì)胞免疫和體液免疫。 通常情況下，機體自身的物質(zhì)不能刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答，能刺激機體產(chǎn)

44、生免疫應(yīng)答的異源物質(zhì)被成為抗原，病毒、細(xì)菌等蛋白質(zhì)都是良好抗原，這些抗原刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體?？乖哂刑禺愋?，抗體也具有特異性。 研究發(fā)現(xiàn)，無菌動物接受的抗原刺激較普通動物少得多，其免疫系統(tǒng)的發(fā)育水平非常低，免疫器官較無菌動物小，淋巴結(jié)的生發(fā)中心小，細(xì)胞稀少。一旦無菌動物變成有菌動物后，數(shù)日內(nèi)其腸系膜淋巴組織就開始發(fā)育，生發(fā)中心明顯，充滿淋巴細(xì)胞。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech 腸道不僅是消化、吸收和營養(yǎng)物質(zhì)交換的重要場所，也是動物最大的免疫器官。腸粘膜免疫是全身免疫最重要的組成部分，全身

45、70-80%的免疫來源于腸道。 動物微生態(tài)基礎(chǔ)知識Knowleage about animel microecologyBaolai-leelai Bio-Tech二、粘膜免疫 為了抵抗致病微生物及毒素對腸道粘膜細(xì)胞的粘附和穿透，動物都有健全的腸道相關(guān)淋巴組織（英文GATT），在腸粘膜下層有許多潘氏結(jié)和免疫細(xì)胞，其中的槳細(xì)胞能夠分泌IgA到腸粘膜表面，對提高宿主的抵抗力，抵御病原微生物起著重要作用。 此外，動物還構(gòu)建了由消化道、呼吸道、泌尿生殖道及外分泌腺等組成的全身粘膜免疫網(wǎng)絡(luò)，免疫應(yīng)答產(chǎn)生的免疫活性細(xì)胞可從一處粘膜游走于另一處粘膜。如腸道相關(guān)淋巴組織對某種大腸桿菌產(chǎn)生的特異性SIgA，在呼吸道