魚類健康與腸道微生物關系研究進展

李改娟，趙全東，高 娜，楊炳坤，祖岫杰，劉艷輝

(吉林省水產科學研究院，吉林 長春 130033)

隨著集約化水產養殖業的發展，高密度、強投餌、苗種頻繁交換，水環境惡化等現象時有發生，加之養殖技術水平不高以及防患意識淡薄，使得魚病頻發。例如常見的細菌出血性敗血癥，俗稱“暴發性魚病”，是我國水產養殖業魚類主要疾病之一，因流行地域廣、感染種類多、死亡率高，可造成較大的經濟損失而備受關注[1]。細菌性魚病常用防治手段為使用抗菌藥物，有可能因缺乏技術指導而造成抗菌藥物濫用，不但致使病原菌產生耐藥性，給疾病防治帶來難度，也影響環境和水產品質量，威脅人類健康，抗菌素的應用也因此受到越來越多的限制。近年來越來越多的研究發現魚類免疫機能或疾病與腸道微生物菌群有著相關性[2-3]，而研究魚類腸道菌群結構平衡可為疾病的防治提供科學理論依據。因此，研究水產動物腸道菌群對促進水產健康養殖、提高經濟效益和生態效益意義重大，也為研究新的安全有效的水產疾病防治方法提供了較為樂觀的前景。

1 腸道微生物的作用

腸道菌群種類豐富，數量龐大，含有的幾百萬個基因被稱為生物體的“第二基因組”[4]。醫學有研究表明，腸道微生物可參與宿主的營養物質消化吸收、能量代謝、自身免疫疾病等多方面調節過程。水產動物能否健康生長發育與其腸道健康有著直接關系，而腸道菌群的種類、數量對腸道健康起著關鍵作用。魚類腸道的正常菌群受所處環境的影響和作用會有所進化和改變。魚類腸道中的益生菌群及其一系列代謝產物如多糖、脂類、維生素、相關活性酶等，共同促進免疫系統的作用，就像是魚類健康生長的一道保護屏障。

1.1 屏障作用

腸道中的正常菌群是經過長時間在魚類腸道中生活而逐漸適應后定植在腸道中的菌群，它們通過抑制病原菌的生長繁殖來達到保護魚體不受病原菌感染，就像一道屏障，保護著宿主的健康，對魚類的免疫系統起著至關重要的保護作用[5]。腸道菌群結構的組成是影響腸炎發病的關鍵因素之一。菌落失調對誘發或抵御腸炎有重要作用，而腸炎疾病的發生會使魚類食欲不振。病情嚴重時會出現難以進食、獨自游于水面、應激性喪失等癥狀[6-7]。曾有報道[8]魚類的體表和消化道黏膜內定居著共生性細菌，這些共生性細菌形成細菌叢，是防止病原菌定居和增殖的屏障。

1.2 營養作用

生活在魚類腸道內的腸道細菌，需要吸收魚體自身營養或分解魚類腸道內的食物團來獲取賴以生存的營養物質[9]。同時，魚類也會將一些細菌在代謝過程中合成的多種維生素及胞外酶等產物經腸道吸收利用，作為自身生存生長的營養元素；同時有些細菌代謝產生的胞外酶等也可促進魚類對淀粉和蛋白質的消化吸收功能。因此，魚類腸道菌群在營養消化吸收方面起著重要作用[10]。

1.3 免疫調節作用

魚類腸道內有著龐大而復雜的菌群。這些形形色色的微小生命體與腸道內容物、腸道組織構建成一個復雜而穩定的動態平衡。它們與宿主免疫系統協同進化，能夠促進宿主免疫系統發育，參與維持宿主免疫功能，協同拮抗病原菌的增殖和入侵。但當宿主受到致病微生物入侵，腸道菌群的動態平衡狀態發生改變造成系統的紊亂或失衡[11]，影響宿主的免疫系統使病原菌或條件致病菌異常增殖，就有可能導致魚病的發生[12]。如草魚細菌性腸炎病是由于腸道內點狀產氣單胞菌異常增殖而導致的。羅亮等[13]重點從黏膜免疫、細胞免疫、體液免疫等方面闡述了魚類腸道菌群與免疫力的相關性。

2 魚類腸道菌群的影響因素

魚類腸道內有著種類繁多、數量龐大的正常菌群。這些菌群與腸道組織及腸道內容物構建成一個復雜而穩衡的動態平衡關系，共同維持腸道的發育和健康。然而，腸道正常菌群并不是穩定不變的,會受到養殖水體環境、所攝食的餌料和藥物、魚類行為與魚類基因等因素影響而有所差異,但總體上處于相對穩定狀態。

2.1 水體環境

魚類腸道微生物菌群的組成與其生存環境密切相關，包括水體環境中的微生物、鹽堿度、水溫等[14-15]。有研究表明：養殖水溫 18 ℃與水溫26 ℃時相比，紅羅非魚腸道內微生物的數量更多[16]；有研究表明鯉經過升溫—降溫處理2周后，其腸道內的氣單胞菌屬數量明顯增加[17]。還有研究表明魚類腸道微生物的群落結構具有季節性差異，微生物數量在夏季最多，在冬季最少。以上研究均表明魚類腸道微生物結構受其生長的水體環境、溫度等因素的影響。

2.2 餌料

魚類腸道菌群的組成和食物有著密切的關系。尹軍霞等[18]對淡水池塘養殖中四種不同食性魚烏鱧、鰱、鳊、鯽的腸道壁菌群進行了定性與定量分析。結果表明四種不同食性魚類隨著從草食性向肉食性發展其腸道壁中的厭氧菌總數和雙歧桿菌也隨之逐漸增加，分布規律是:肉食性的烏鱧>雜食性和廣食性的鯽>食浮游植物為主的鰱>草食性的鳊。李可俊等[19]采用PCR-DGGE法比較了長江河口八種野生魚類腸道菌群多樣性的差異，結果表明喜底棲生活的舌鰕虎魚的腸道菌群和其他7種野生魚有著明顯的差異，其他7種魚的腸道菌群多樣性的差異與他們的食性差異相關。曹志華等[20]研究了攝食添加尿素飼料的鯉魚消化道菌群的影響，結果表明試驗組與對照組相比，魚類腸道中細菌總數增加,優勢菌屬也并不完全相同。周文豪等[21]研究了草魚攝食不同飼料對腸道菌群的影響，結果表明草魚在攝食飼料后的一定時間內,其腸道細菌數量和菌群組成均明顯受到影響。以上研究均說明魚類所攝食食物對腸道菌群有一定的影響。

2.3 基因差異

不同種類的魚腸道菌群組成會有差異。李學梅等[22]利用PCR- DGGE指紋分析技術研究了室內飼養的斑點叉尾鮰、銀鯽和異育銀鯽三種魚類的腸道微生物群落組成，試驗結果發現，斑點叉尾鮰腸道中的主要菌群是變形桿菌門，而銀鯽和異育銀鯽腸道中主要菌群是梭桿菌門中的類群和變形桿菌門中的氣單胞菌，以及一些未知的類群。張涵[23]等研究發現生長在不同環境中的斑馬魚，其腸道也存在一個核心菌群；而在同一水體環境中生活的三角帆蚌、草魚、鳙、銀鯽、青魚和鳊等水生生物，其腸道內的微生物也存在著明顯的物種特異性和菌群結構差異。說明不同種類魚基因可導致腸道菌群組成的差異性。

3 小結

腸道菌群結構的相對穩定不僅有助于加快宿主的生長和改善肉質，對宿主的健康更是有著重要意義。而益生菌是腸道菌群的重要組成部分，對維持腸道菌群的平衡起著至關重要作用。益生菌在水產養殖業的應用主要集中在兩個方面：一是利用有益的微生態制劑來達到調水改底、減少疾病；二是作為飼料添加劑，以提高消化酶活力及宿主免疫力。研究腸道菌群多樣性與疾病之間的關系對于了解腸道微生物如何影響宿主的健康，以及制定有效的預防或治療措施是至關重要的，也成為研究新的安全有效的水產疾病防治方法的熱點方向之一，可為魚類生態健康養殖提供科技理論支撐，對促進水產養殖業的綠色高效健康持續發展具有重要意義。