雞消化道微生物菌群的組成及作用機理（續1）

韓浩月

中圖分類號：S811.6 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）06-0054-02

摘 要：自發現了可以研究動物腸道微生物的技術以來，家禽消化道的微生物菌落一直是人們研究的對象。對于腸道微生物菌群的營養和生理需求，我們所掌握的知識很有限，僅限于了解可以在實驗室條件下輕易培養的那些菌種。在分子技術得到運用之前，這些結果掩蓋了雞腸道微生物菌群的真實組成及其行為，這些分子技術包括聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）、變性梯度凝膠電泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）、末端限制性片段長度多態性（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism，T-RFLP）分析、克隆和測序等方法。當DNA測序技術變得更為廉價且耗時更少時，人們對腸道微生物菌群實際組成的研究取得了重大進展。研究人員揭示了腸道微生物菌群（包括未經培養的微生物）的真實組成，并提出了其在雞生理學中作用的新見解。本文我們將討論家禽腸道微生物菌群組成及其對腸道內環境穩定以及腸道發育、分化和成熟的影響。此外，我們還將介紹改變腸道微生物菌群組成會怎樣改善營養物質的吸收和怎樣改變可以影響腸道功能的黏蛋白層組成。學術界在這方面已經取得了重大研究進展，未來的研究是要闡明腸道微生物對家禽生理的影響機制。未來家禽生產上的發展將包括專為獲得特定作用設計的微生物調節劑。

關鍵詞：微生物菌群；微生物區系；微生物組；腸道；全息生物；體內平衡；分化；黏蛋白；益生素

4 腸道菌群組成的腸段差異

雞的消化道可分為許多段，每一段都有各自的特點。雞口腔后的三個近端消化器官分別為嗉囊、腺胃和肌胃。雞采食日糧后，日糧會直接進入嗉囊，并在其中停留數分鐘至數小時（Savory，1999）。嗉囊是一個儲存食物并發酵食物的組織，腺胃的作用主要是酸化食物，而肌胃則負責研磨食物（Sekelja等，2012）。稍后的腸道由小腸、結腸和兩個大型盲腸發酵室組成（Sekelja等，2012）。盲腸是一種一端封閉的結構，相比于小腸中的快速運輸環境，盲腸能夠對其內容物儲存更長的時間（Clench和Mathias，1992）。因此，這些腸段在所含氣體的復雜程度、pH、食糜營養價值、鹽分和水分的含量上均存在差異。這些差異為不同微生物在不同腸段中的定植提供了選擇。成年雞的腸道菌群至少含有17種不同的微生物家族，這包含了約500種不同的微生物種類，它們沿著腸道分布（Lakhan和Kirchgessner，2010）。微生物的多樣性和復雜性從腸道近端到遠端逐步增加（Yan和Polk，2004）。

4.1 嗉囊、腺胃、肌胃

雞的嗉囊、腺胃和肌胃中的微生物菌群多樣性較低，而腸道末端中的微生物菌群較之更為復雜。嗉囊、腺胃和肌胃中的微生物菌群組成非常相似，以乳酸桿菌屬的細菌為主（Janczyk等，2009；Sekelja等，2012）。無論雞采食何種類型的日糧，雞嗉囊內通常都含有乳酸桿菌、唾液乳桿菌、約氏乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、瑞士乳桿菌、黑色乳桿菌、ingluviei乳酸菌和陰道乳桿菌（Hammons等，2010）。雞喂給小麥、玉米和豆粕，其嗉囊會含有大量的鳥乳桿菌、唾液乳桿菌和一小部分與梭狀芽孢桿菌相關的細菌（包括分節絲狀菌——一種分段的絲狀細菌）（Gong等，2007）。據推測，近端腸道含有較高水平的乳酸桿菌可能是由于那些無法從頭合成的氨基酸供應量較多所致（Bringel和Hubert，2003）。然而，有研究表明，卷曲乳桿菌可以黏附于雞嗉囊的組織截面（Edelman等，2012），并且嗜酸乳桿菌可以結合纖連蛋白（Kapczynski等，2000）——一種細胞間基質蛋白，這揭示了乳酸桿菌能夠大量存活于消化道前端的另一種機制。通過這種機制，乳酸桿菌可以在小腸中占據主導地位。其他研究表明，嗉囊中的微生物菌群主要為乳酸桿菌，其次為腸桿菌（巴氏桿菌科家族），包括韋榮氏球菌屬和腸球菌屬在內的菌種含量較少（Videnska等，2013）。此外，奇異菌屬、雙歧桿菌屬以及與直腸真桿菌和球形梭菌有關的梭菌屬已被證明可黏附于雞嗉囊的表面（Collado和Sanz，2007），這表明嗉囊腔內可形成厭氧環境。類似地，人們也可從腺胃中檢測到厭氧菌（柔嫩梭菌屬和擬桿菌屬）（Videnska等，2013）。

4.2 小腸

小腸微生物菌群很少出現在十二指腸內，而空腸和回腸會含有大量的微生物。小腸中含有大量與乳桿菌屬有關的菌種。一項研究發現，雞小腸中的微生物大約有90%為乳酸桿菌（Dumonceaux等，2006）。另一項研究發現，雞回腸中70%的微生物為乳酸桿菌，其余微生物為梭菌（11%）、鏈球菌（6.5%）和腸球菌（6.5%）（Lu等，2003）。研究人員對從空腸中采集到的細菌樣本進行檢測，發現99%的16S細菌序列與乳酸桿菌相關（Stanley等，2012）。然而，小腸微生物菌群組成會因動物日糧成分的不同而發生變化。

例如，研究人員給肉雞喂給含羽毛粉的日糧后，用角蛋白瓊脂平板法培養其腸道微生物菌群，結果發現屎腸球菌、卷曲乳桿菌、羅伊氏乳桿菌和唾液乳桿菌的含量高于對照組雞腸道中的含量（Meyer等，2012）。乳酸桿菌不是典型的產角蛋白酶的菌種，因此雞小腸微生物表達的角蛋白分解活性足以促進產非角蛋白酶的菌種的生長。小腸是營養物質消化和吸收的主要區域，其微生物菌群的組成對這些過程有積極的作用。

4.3 盲腸

盲腸中的菌群主要包括厚壁菌門、擬桿菌門和變形菌門中的細菌（Qu等，2008），其中絕大多數菌種是嚴格的厭氧菌。雖然小腸微生物菌群以乳酸桿菌為主，但雞盲腸菌群主要由梭狀芽孢桿菌組成。16S rDNA分析顯示雞盲腸中的細菌大部分為柔嫩梭菌、鼠孢菌、擬球梭菌和腸溶菌。而與擬桿菌、嬰兒雙歧桿菌和假單胞菌相關的基因序列含量不到2%（Zhu等，2002）。

我們對從公共數據庫中獲得的972個盲腸細菌基因序列進行分析后發現，92.8%的序列屬于10個細菌門，其中最主要的細菌門包括厚壁菌門和擬桿菌門，分別占盲腸細菌總基因序列的78%和11%左右。雞盲腸細菌基因序列可歸屬于59個細菌屬，其中厚壁菌門含有31個屬，瘤胃球菌屬、梭菌屬和真桿菌屬所占的比例均不低于5%（Wei等，2013）。類似地，在一項使用16S rRNA克隆文庫的研究中，從盲腸細菌樣本中提取的細菌基因序列大部分也與梭菌屬相關（Cressman等，2010；Gong等，2007）。在盲腸微生物菌群中，梭菌屬的細菌似乎占主導地位，其中許多細菌很難鑒定。

大多數關于家禽腸道微生物菌群組成的研究用肉雞作為研究模型，然而最近研究人員在對蛋雞的研究中發現，從盲腸菌群樣本中提取的微生物菌群基因序列大多為梭狀芽孢桿菌（疣微菌科和毛螺菌科）和乳酸桿菌的基因序列，我們有必要進一步了解蛋雞腸道微生物菌群組成（Janczyk等，2009）。18周齡產蛋母雞的盲腸微生物菌群由擬桿菌門和厚壁菌門中的細菌組成，另外還有變形菌門、梭桿菌門、放線桿菌門和脫鐵桿菌門中的細菌，但其豐度較低。丁酸弧菌和柔嫩梭菌的豐度最高（Nordentoft等，2011）。