腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用分析

陳建華 周貴榮 孫云龍 張國昌 段之梅

（云南省孟定海關綜合技術中心，云南 孟定 677506）

在對腸道微生物以及其代謝物進行研究時，發現其是動物機體的共生體，并且在營養物質代謝和免疫調控等多個方面發揮著非常重要的作用，可以更好地維持腸道的穩態，強化動物自身的免疫力，為它們的健康發展提供有利的條件。

1.腸道微生物組織與免疫系統之間的關系

首先，要想明確腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用，需要清楚腸道中包含了復雜的微生物群落，這種群落會對宿主的整體發育帶來影響，更會影響其免疫行為。可以說明確微生物組對宿主生理機制的影響是當前學者所研究的難點。大量的腸道微生物組和感染研究資料表明，特定的微生物和代謝產物會影響免疫系統。

例如，部分學者將定菌小鼠和抗生素處理小鼠作為對象，對腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用和影響進行了研究，如果短鏈脂肪酸和菌群來源的色氨酸代謝產物水平比較低，可以通過恢復代謝產物的水平，分析其對動物免疫機能的影響，保障動物生長的安全性。

此外，還需要清楚腸道微生物群與腸道免疫之間的關系，要明確腸道本身是有自己獨立免疫系統的，主要由上皮和固有層內的免疫細胞和腸系膜相關淋巴結等組成的，并且腸道中的微生物群能夠確定宿主腸道本身的免疫系統狀態，從而促進其與天然適應性免疫的有效調節。

在此過程中，我們還需要明確腸道的共生菌調節，還可能會影響到腸道黏膜免疫的成熟，所以需要防止外源病原體入侵，主要是因為如果病原體一旦在這個時候入侵，腸道就會立即啟動免疫以及適應性的免疫機制對抗這種情況。

動物的免疫機能是機體對不同抗原物質的生理性排斥，所以免疫的一個典型特征就是可以通過模式識別受體（PRRs），識別其中的潛在病原菌，預防外界因素對機體的影響。因此，相關學者需要在明確腸道微生物和動物免疫機能之間關系的基礎上，促進腸道正常細菌和病原菌的表達，不斷強化動物機體的一系列防御功能。

2.腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用

腸道微生物在一般情況下會出現群失調誘導的適應性免疫，這種情況一般會發生在腸道相關淋巴組織等部位，這個時候腸道的固有層巨噬細胞和B 細胞本身會發揮自身的免疫作用。此外，腸道微生物群會對免疫系統起到調節作用，其對機體免疫的影響會超出腸道本身的影響范圍，一般表現在以下方面：

2.1 促進宿主免疫系統的穩定發育

主要包括刺激杯狀細胞的分泌黏蛋白，進而保障黏膜層的完整性，并且還能夠通過 DC 識別細菌，來誘導腸道粘膜的相關淋巴組織進行更好地發育。

2.2 對機體免疫系統進行調節

DC 能夠通過 TLR 更準確地識別腸道中的細菌，激活信號通路，然后產生不同的細胞因子，能夠在此基礎上調節 T 細胞向不同的亞群分化，實現細的菌耐受和免疫之間的平衡。

在此過程中，除了細菌的直接調節作用，其代謝產物也能夠在動物機體的腸腔轉位到腸黏膜固有層內，影響免疫的相關基因表達。由于其中所涉及到的腸道細菌各不同，所以其產生的免疫調節作用也是不相同的。如果在具體的調節中，腸道的微生物群一旦出現失調，可能就會引發多種疾病發生。

當前，有的研究已經發現，高血壓、結腸炎、過敏性疾病、皮膚老化、慢性胃炎和肝硬化等疾病都與腸道微生物群的失調有關。 同時，腸道微生物群的失調，還會導致胃腸外癌癥的發生，所以需要對其進行有效調節，積極發揮腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的調節作用。

2.3 提高免疫治療的效果

經過單變量和多變量的COX 回歸研究發現，抗生素的治療會影響機體的免疫功能，導致腸道微生物及其代謝產物失去均衡。為了避免抗生素應用對動物的影響，需要對腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用機制和效果進行分析，并且在對動物進行免疫治療前后，需要盡量避免對抗生素的使用，預防其腸道微生物出現不均衡的情況。

例如，部分學者應用 PD-1/PD-L1 抑制劑治療沒有反應的小鼠，將其移植到沒了有消化道細菌的無菌小鼠體內，發現其可以提高小鼠本身對 ICIs 的反應情況。同時，對ICIs 治療反應不好的小鼠，可以通過喂養 AKK 菌，讓其更好地轉化為應答者。

此外，細菌，或者是微生物的組合，也可以能降低機體免疫的治療毒性，提高治療的療效。在此過程中，需要確定對免疫治療中比較有利的微生物菌群，然后確定腸道微生物的彈性和安全性，對生理和環境的變化情況進行分析，然后在此基礎上修改動物的微生物群。

其次，要利用益生菌的代謝產物，對機體所分泌的代謝物和炎癥因子進行抑制，激活機體中的 T 細胞，讓一部分對免疫治療不敏感的腸道微生物轉化成敏感的微生物，從而進一步強化腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的治療作用，更好地輔助動物抵御相關的疾病。

3.腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能中的影響

3.1 SCFAs 和腸黏膜免疫

SCFAs主要有丙酸和丁酸等，并且其不僅是微生物在生長中的重要能量來源，還能夠為腸上的皮細胞提供更多的能量。在對SCFAs的功能作用進行分析時，發現其還可以抑制組蛋白去乙酰酶的活性，促使腸上皮的細胞可以緊密連接，幫助其積極參與到調節機體的免疫功能中。此外，SCFAs可以通過抑制HDACs的活性，影響Treg 細胞的穩定發育。

一些研究還表明，SCFAs 和游離脂肪酸受體可以進行特異性結合，主要是減弱腸道的中性粒細胞趨化作用，不斷降低脂多糖對中性粒細胞的刺激，強化促炎細胞因子的水平。此外，Zhou 等學者還發現脂多糖刺激完巨噬細胞以后，丁酸可以限制促炎的細胞因子在結固有層中的分泌，不斷降低腸道炎癥的發生幾率，并且結腸隱窩中還存在丁酸代謝，這種物質可以有效預防高濃度丁酸鹽的發生， 從而更好地維護動物腸黏膜本身的更新能力。

SCFAs 通過對腸上皮細胞屏障功能的優化，還可以維持黏膜免疫功能，促進黏液產生，阻止致病菌定植動物腸道，為動物的腸道健康提供保障。此外，SCFAs可以穩定腸上皮細胞連接性，保護腸道屏障的完整性，預防其產生高水平的乙酸，積極采取措施不斷增強腸上皮細胞之間的連接性，強化腸道對病原體的抵抗能力。

3.2 次級膽汁酸和腸黏膜免疫

除了上述腸道微生物及其代謝產物外，膽汁酸也是影響動物免疫機能的主要物質，其是由肝臟合成，然后儲存在膽囊，動物在采食后，膽囊會收縮，這個時候其中的膽汁酸就會被釋放到十二指腸中，我們將其稱為初級的膽汁酸。在對腸道腔內的乳酸桿菌和雙歧桿菌等進行分析時，發現其是利用膽鹽水解酶，對初級的膽汁酸進行解離的，然后再與具bai 基因的梭菌的反應，形成次級的膽汁酸，一般有脫氧膽酸（DCA）和熊脫氧膽酸（UDCA）等物質。

大量的研究資料證明，患有炎癥性腸病的小鼠，在它們的體內，厚壁菌門數量會不斷減少，這會阻礙膽汁酸的早期解離和脫硫過程，降低次級膽汁酸轉化率，如果不對其進行及時處理，會加重炎癥的反應。

Den Bossche等學者將葡聚糖硫酸鈉灌入了UDCA 胃中，然后誘導IBD 小鼠，讓腸內的厚壁菌門可以恢復到正常水平，有效降低小鼠中的促炎細胞因子水平，促進潰瘍化上皮的愈合。此實驗說明，次級膽汁酸本身具備比較好的免疫調節作用，并且LCA和DCA的有效結合，可以抑制80%的腸道白色念珠菌菌絲和生物膜的形成，更好地阻止其生長和繁殖，為動物的腸道健康提供保障。

Jason 等學者通過具體的試驗證明，LCA和DCA能夠增強腸內7-α 脫羥基細菌的抗生素活性，消除外源抗生素治療對其他菌群生長的影響，預防艱難梭菌異常增殖所引起的腸黏膜免疫極化情況。此外，次級膽汁酸還能夠發揮維持腸道穩定性的功能，提高黏膜屏障的完整性。因此，適當濃度的次級膽汁酸，可以對動物機體的腸黏膜免疫進行保護，具有非常好的應用價值。

4.結束語

總而言之，現如今，我國醫學領域加強了對腸道微生物及其代謝產物的重視，對此部分內容進行了研究，分析了腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用和影響.但是由于一些菌群種類和訂制的過程比較復雜，還不能夠全面地解釋腸道微生物與免疫系統之間的復雜關系。因此，需要對腸道微生物及其代謝產物對動物免疫機能的作用進行更加深入探索，從而為動物的健康發展提供保障。