豬的微生物群

摘 要：飼養條件不同會影響仔豬的長期健康和生產力。近期研究表明胃腸道共生細菌對宿主健康和疾病的影響遠遠超出人們的預想。本文分別從微生物群的保護作用、早期環境、飼養方式以及免疫系統四個方面闡述了新生仔豬在生命初期接觸細菌對其未來健康生長的好處。

關鍵詞：新生仔豬；細菌菌落；免疫系統；T細胞

中圖分類號：S828 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）12-0035-02

仔豬可以在各種條件下飼養，從室外的有機豬場到使用預防性抗生素的高密度室內豬場，以及介于這兩者之間的其他條件。這些不同的早期生活對仔豬的長期健康和生產力的影響有多大關系？

已完成的大量科學研究進一步探討了豬和其病原體之間的相互作用。多年來，這改善了飼養管理、藥物治療和疾病控制。然而，近期的研究表明，存在于胃腸道中的共生細菌對宿主健康和疾病的影響遠遠超出人們的預想。總的來說，這些細菌被稱為“腸道菌群”，且某些部位存有1 000～3 000種不同的種類。

腸道菌群是宿主健康的基本要求，且起著很多的作用，包括：（1）推動腸道發育，增強腸道屏障功能以及控制上皮細胞增殖；（2）提供能夠提高飼料營養價值的酶；（3）消化不易消化的飼料，產生對宿主有益的營養物質；（4）合成宿主不能消耗或生成的維生素。

1 保護作用

通過占用病原體定植和入侵所需的宿主粘著受體以及刺激宿主產生抵抗這種病原體的抗菌肽，腸道微生物群也可通過競爭營養物質和生態位幫助宿主防御腸道病原體。此外，腸道微生物群最重要的功能之一是推動幼齡仔豬的免疫系統發育。雖然該功能主要發生在腸道，但一旦發育，該免疫系統可遍及豬的全身。

新生仔豬免疫細胞很少，且免疫組織尚未發育成熟。隨著時間的推移，以及對主要來自腸道菌群的抗原刺激做出反應，不同類型的免疫細胞的數量、活性和免疫組織發育會以獨特的方式增加。眾所周知，因為無菌條件下飼養的仔豬腸道無任何細菌，它們的免疫系統無法發育。一旦將這些無菌仔豬轉入有細菌的環境中，細菌就會啟動其腸道定植和免疫系統發育。

眾所周知，細菌的特定群落可以推動不同類型的免疫系統發育，保護仔豬抵抗不同類型的病原體，如病毒、病原菌和寄生蟲。如分節絲狀菌（與梭狀芽胞桿菌密切相關）引起被稱為輔助性T細胞17的免疫細胞群增殖。這些免疫細胞是促炎細胞，可以協調抵抗腸道病原菌（包括大腸桿菌）的免疫反應。

另一方面，腸道正常菌群中的另一菌群（脆弱擬桿菌）可以推動不同亞群的免疫細胞 （調節性T細胞）的增殖。顧名思義，這些細胞有助于調節免疫系統，并防止對無害抗原的不良免疫反應。

此外，一旦感染清除了，調節性T細胞可使免疫系統恢復正常，因此可限制能量消耗。

微生物群和宿主免疫系統之間的相互作用是極其復雜的，我們僅僅是開始觸及問題的表面。

然而，很明顯，幼齡動物的免疫系統必須以正確的方式發育。否則，它們在以后的生活中可能易受特定病原體攻擊。

除了未能保護仔豬免受傳染病以外，如果免疫系統以錯誤的方式發育，它可能試圖排斥無害抗原，如來自食物中的抗原。這很消耗能量，且會導致動物生長率下降或繁殖能力降低。因為免疫系統的發育由微生物驅動，擁有恰當“混合”的細菌以產生比例恰當的免疫系統所有分支系統是十分重要的，如良好的免疫系統對其接觸的各種刺激可做出適當的反應。

2 動物早期的生活環境

動物早期的生活環境會影響微生物的定植模式，或進入腸道的細菌群落種類，因此，免疫系統是如何發育？從出生起，仔豬從它們的直接生活環境中獲得細菌。研究表明，在不同生活條件下飼養仔豬，會引起免疫系統的各種分支系統以不同的速度發育。

如：與在高清潔條件下飼養的仔豬相比，在商業化戶外豬場中，由母豬哺乳的仔豬擁有更高的調節性T細胞與炎性T細胞比值（圖1）。這會產生實用的結果，因為這些戶外豬場飼養的仔豬在斷奶時對無害的大豆蛋白具有較低的免疫反應。

以上的例子對采用不同條件飼養的仔豬進行了對比。豬場與高度清潔、煙熏消毒后的隔離室進行對比。在隔離室，仔豬在每日徹底清潔的地面平坦的豬舍中單獨飼養。

3 室內或戶外

英國布里斯托大學和阿伯丁大學進行的研究也對比了相同品種的仔豬在室內分娩舍與室外自由放養的豬場飼養至28日齡時的免疫系統發育。在這項試驗中，5日齡時，與戶外飼養的仔豬相比，室內飼養的仔豬具有更少的與抗原最初表達相關（相對免疫系統的其他而言）的免疫細胞（圖2）。然而，到28日齡時，這一現象發生了逆轉，戶外飼養的仔豬反而具有較高的表達抗原能力。

這很重要，因為抗原的表達是產生適當免疫反應的第一步，且它啟用不同類型的免疫細胞，以應對不同的病原體。

能夠快速產生大量細胞毒性T細胞的免疫系統對抵抗病毒感染可能是非常有用的，如非洲豬瘟，但對預防豬蛔蟲感染效果很小。這項研究也表明，出生第1天的環境對豬腸道細菌菌落組成有重大影響。細菌菌落最初在腸道內定植并會改變腸道內環境，使其對隨后定植的細菌菌落產生或多或少吸引。如在1日齡時，使飼養在室內和戶外豬場的仔豬離開母豬，將其全部混合在一起，放入相同清潔、已煙熏消毒的環境中飼養8周。

4 指示免疫系統

接著，該研究小組研究了在抗原表達過程中形成的抗原提呈細胞和輔助性T細胞復合物。他們發現，戶外豬場飼養的仔豬以不同于室內飼養的仔豬方式構建它們的免疫系統。

這種差異取決于出生第1天和仔豬被放入相同環境后的8周期間的環境。此研究表明仔豬出生第1天的環境影響對免疫系統如何發育可能有持續影響，而且這與在短時間內從環境中獲得的細菌有關聯。

越來越清楚的是為了最大限度地提高生產力，必須使合適的混合腸道細菌定植在新生仔豬腸道中，以促使免疫系統正常發育來抵抗不同類型的疾病，且不耗費能量。

正確的飼養環境似乎是獲得良好免疫系統的關鍵。同時越來越清楚的是，早期添加抗生素可完全改變最初定植在腸道內的細菌菌落組成。

反之，這會影響以成熟微生物菌群出現的腸道細菌種類，進而對仔豬健康產生長遠的影響。出生期間使用抗生素的仔豬不僅在生長過程中對某些類型的疾病更加敏感，而且這種方法也是造成耐藥性細菌快速出現的一個主要因素。耐藥性細菌正對動物生產和人體健康帶來嚴重的問題。此外，現有證據表明，免疫系統、腸道菌群和代謝之間存在著復雜的相互作用。

這意味著在生命早期打亂腸道細菌的定植模式也可能會影響新陳代謝。

將來，也許在豬出生早期不使用我們已經了解的具有此類長期重要影響的抗生素，而應該首先以益生菌的形式給新生仔豬提供比例合適的細菌。然而，該領域還需進行更多的研究，這樣能夠確定有利于仔豬獲得最佳健康的最理想細菌組合。

原題名：A pig’s microbiota – a result of many factors（英文）

原作者：Marie Lewis博士（英國雷丁大學腸道免疫學和微生物學講師）