家禽腸道菌群對機體免疫功能影響的研究進展

漢可欣，郭怡，姜美盈，漢麗梅

（沈陽農業大學動物科學與醫學學院，遼寧 沈陽 110866）

腸道作為機體消化、吸收營養物質的主要場所，不僅能夠直接參與機體的消化、吸收，還可參與機體的免疫調節，抵御致病微生物的侵襲。近年來，有關腸道菌群的研究不斷深入，人們對于腸道菌群在人類及動物健康中所發揮的重要作用認識更加深入。腸道微生物不僅影響宿主營養代謝，甚至影響自身免疫功能，對致病微生物如病毒、細菌等入侵產生拮抗或促進作用。文章就腸道菌群構成的腸道微生態系統與家禽免疫功能的關系進行綜述，為腸道微生物對宿主健康影響的相關研究及家禽常見疫病防控和健康養殖提供參考。

1 家禽腸道菌群特征

1.1 維持菌群平衡對家禽健康的重要意義

腸道菌群構成腸道微生態系統，其構造復雜，數量龐大。腸道菌群通過與宿主間進行相互作用維持相對穩定的狀態，腸道菌群的微生物穩態與機體的健康狀態密切相關。家禽腸道微生物數量遠超家禽體細胞總量[1]，微生物群在與宿主之間進行長期的相互作用中發生一系列的適應性變化，對調節宿主生理生化反應，加快其吸收營養物質的速度，提高機體免疫力等方面具有重要意義[2-3]。

家禽消化道中存在龐大且穩定的微生物群落，只有保障菌群的多樣性以及穩定性，才能夠確保家禽腸道微生物平衡[4]。腸道菌群不僅能夠導致營養代謝性疾病、慢性病、自身免疫病等，還可有效拮抗或促進病毒、細菌或寄生蟲等傳染疾病的發生[5]，其中病毒感染可使機體腸道菌群組成與豐度顯著改變，而當腸道菌群變化后可直接影響機體生理功能，不利于機體健康[6]。

腸道菌群在家禽免疫系統發育以及穩態方面具有重要作用。正常情況下，動物機體腸道菌群與宿主間保持相對穩定的動態平衡，菌群結構相對穩定，促進宿主腸道健康。當內外因素發生變化影響引起腸道菌群出現異常時，打破機體腸道內部的微生態平衡狀況，影響機體的免疫與腸道功能，引起代謝紊亂及疾病，對機體健康造成嚴重威脅[7]。菌群失衡可通過調節家禽的細胞免疫應答影響疫苗的免疫功能，一般情況下，注入疫苗后，其誘導的免疫應答多為體液免疫，產生特異性抗體、記憶性B淋巴細胞。因此，當菌群對B細胞分化、成熟進行調控后，加之抗體的功能，可對注入疫苗的效果造成直接影響，如機體出現腸道菌群紊亂時，可能會影響滅活流感疫苗作用[8-9]。

1.2 家禽腸道菌群免疫特征

正常腸道菌群和家禽抗病能力能夠隨著家禽日齡不斷增長，雛雞的腸道菌群愈發成熟，可增強家禽腸道的競爭性保護力。雞腸道菌群具有免疫屏障作用，腸道菌群與腸道免疫屏障可以相互作用。腸道黏膜屏障主要包括物理屏障和化學屏障，其中化學屏障黏膜構成腸道免疫系統，腸道菌群可借助代謝產物及免疫，刺激動物調節腸道免疫系統的功能。腸道菌群的形成是在阻止共生細菌穿越腸上皮屏障轉移的腸道免疫反應中產生作用[10]，腸道菌群與家禽生理功能相適應而建立，參與機體營養代謝，調節腸道功能，并通過形成生物被膜等方式形成免疫屏障，輔助保證家禽腸道健康。

有研究表明，在日糧中添加芽孢桿菌、葡萄糖氧化酶、天然益生元菊粉等飼料添加劑或營養成分，可調節宿主腸道菌群的組成以及豐度，提高宿主十二指腸以及空場絨毛的高度/隱窩深度，提高能量利用率，還可改善腸道消化功能，增強腸道免疫屏障功能，提高其生長性能[11]。宿主的免疫防御屏障與共生菌群之間存在互惠關系，能夠相互作用，同時借助反饋信號調節免疫系統，維持生物以及上皮物理屏障分隔。腸道菌群也可與腸道其他共生菌協同調節機體免疫能力，免疫活性不僅可增強局部免疫功能，更利于調節整體免疫功能，從而提升整體抗體水平，有效抑制病原微生物的生長發展。由此可見，腸道菌群與免疫屏障的關系對畜禽健康生長和生產意義重大。

2 腸道菌群對家禽腸道免疫作用的影響

腸道菌群與家禽機體免疫屏障能夠相互作用，其相互作用的機制復雜。禽類屬于卵生動物，其獲取腸道菌群的最初途徑，與哺乳動物存在較大差別。其中，哺乳動物出生時會與陰道中的微生物接觸，但破殼而出的雛雞腸道內為無菌環境，免疫系統并未發育完全[12]。隨后在日糧、日齡、飼養環境等綜合因素的影響下，從外界環境中帶入細菌，其腸道內出現大量的細菌定植，逐步建立復雜且穩定的微生物區系，促進全身免疫系統的形成[8]。大量微生物棲息于動物的腸道內，形成腸道特有的微生態系統，在長期進化發展后，腸有關淋巴組織對正常存在的共生菌固有炎癥處于低反應狀態，從而處于防御狀態，利于維持動物腸道的穩定[13]。正常雞成熟腸道菌群體系建立后，外來入侵的病原菌無法有效接近腸黏膜上的附著位點，會隨糞便排泄。家禽嗦囊上皮表面的優勢菌群主要為乳酸桿菌，能夠產生大量乳酸；小腸主要進行食物的消化和吸收，定植菌以兼性厭氧菌居多，其中乳桿菌屬為優勢菌群[14]。盲腸中細菌的種類和數量最多，以厭氧菌為主，梭菌屬、乳桿菌屬等厭氧菌為優勢菌群。正常雞成熟腸道菌群與營養吸收聯系密切，正常腸道菌群參與機體物質代謝以及營養的轉化與合成，可能產生多種酶以及維生素，利于營養物質的分解、吸收與轉化，提升飼料的轉化率，促進動物生長，保證家禽健康。

3 腸道免疫受菌群的影響

3.1 腸道菌群對腸道免疫的促進作用

家禽在建立腸道菌群時存在明顯特征。一般情況下，剛出生階段雛雞腸道內部并無細菌，通過空氣、飼料以及飲用水等外界環境中的細菌進入雛雞體內，其中部分細菌定居于腸道中，經長時間的繁殖后，轉化為正常菌群，該類菌群在消化道中密度較高，大部分為專性厭氧菌[15]。飼料是影響腸道菌群組成的最大影響因素，包括飼料類型、飼料內部碳水化合物、粗纖維以及蛋白質含量等，均可影響機體腸道微生物菌群。日齡對家禽腸道菌群組成也具有一定的影響，隨著家禽日齡的不斷增長，其腸道的微生物種類以及數量也會產生一定的改變[16-17]。

一般情況下，由于腸道具有屏障結構，不會因腸腔之中的細菌或毒素造成侵襲。家禽腸道內部的部分寄生菌主要依賴腸道屏障的保護效果，該部分優勢菌群主要為專性厭氧菌，包括雙歧桿菌與乳酸桿菌等，具備較高的生態穩定性，能夠對外源性致病菌的入侵以及腸黏膜細胞的侵襲起到有效的抵御作用[18]。腸道免疫屏障是由免疫細胞以及屏障所形成的防護網，可對因嚴重創傷所導致的免疫屏障受損問題進行有效防護，避免機體因腸道菌群移位，產生多器官功能衰竭等問題[19]。腸道菌群定植可促進機體淋巴組織發育，增強機體的非特異性及特異性免疫[20]。

非特異性免疫也稱固有免疫，是機體在面對各類異物時，進行識別以及清除的第一道防線，在固有免疫中腸道菌群具有重要意義。腸道菌群也參與特異性免疫[21]，主要由于胃腸黏膜固有層以及周圍淋巴結中的淋巴組織，如淋巴、樹突狀、巨噬細胞等，可共同參與腸道免疫應答反應。其中巨噬細胞包含：機體骨髓鈣細胞在發育成熟后進入續頁中，隨后定位在腸道的單核巨噬細胞；腸絨毛頂端的小腸巨噬細胞；腸腔上皮下區域的大腸巨噬細胞等，上述細胞在免疫應答過程中發揮關鍵性作用。腸道菌群會對B淋巴細胞的活化與成熟以及免疫球蛋白A（IgA）的抗體反應造成影響。與正常條件下的動物相比，無菌動物腸道中，IgA、細胞黏膜固有層、淋巴細胞濾泡等數量更少[22]。腸道菌群能夠抵抗病原菌侵入，在組織重建、新生、更新與轉移中發揮重要作用[23]。

淋巴細胞表型存在顯著差異，上皮內淋巴細胞較為常見，主要位于機體腸上皮細胞膜表面，具有重要的黏膜免疫防御能力。與外周淋巴細胞相比，上皮內淋巴細胞在結構、起源、功能或發育方面均存在顯著差異。中樞粒細胞中的初始淋巴細胞利用血液循環，與腸道自身的初始淋巴細胞一同進入腔管回流血液循環[24]。一般情況下，歸巢效應部位的腸道固有層或其上皮內部會逐步分化、成熟，轉變為記憶淋巴細胞，少部分繼續歸巢并進行再循環。此時，正常的淋巴細胞歸巢，與腸道淋巴細胞亞群數量實現動態平衡，利于有效維護屏障功能[25]。

腸道樹突狀細胞主要是向外伸出很多長的薄膜狀、梭狀、扁平狀突起，是功能非常強的抗原提呈細胞，廣泛存在于各種器官以及組織，能夠充分發揮其免疫應答作用[26]。非特異性免疫屏障是家禽腸道的天然屏障結構，具有黏液層的屏障功能。非特異免疫系統能夠有效防止腸道中細菌在上皮細胞進行定植，保護腸道的正常通透性作用[27]。此外，免疫球蛋白包裹細菌可降低細菌黏膜上皮細胞的受體移動與結合的能力，刺激腸道分泌黏液，幫助家禽排泄腸道的細菌以及霉素[28]。

3.2 腸道菌群對腸道免疫的抑制作用

微生物是與宿主共生關系的群體，主要包含病菌、細菌以及真菌幾部分，其中絕大多數為細菌[29]。當機體處于正常狀況時，腸道菌群中占據重要比例的為厭氧菌，是氧菌與兼性厭氧菌的百倍之高。腸道菌不僅能夠為機體提供充足的營養與能力，也可參與集體的免疫調節及代謝，影響宿主行為。因此，腸道菌群受到外界環境影響可導致失調，從而引發多種疾病[30]。而病毒感染一定程度上會導致禽類動物腸道菌群失調，可對禽類動物產生有害影響[31]。雞感染馬立克氏病毒時，腸道菌群多樣性會受到影響。由此可見，腸道菌群與病毒感染存在聯系，對機體的炎癥反應、T細胞以及B細胞造成影響，感染病毒后會造成腸道菌群失調，益生菌數量減少，有害菌數量增多，一定程度上促進病毒感染，不利于機體的健康成長[32-33]。

但腸道菌群對機體內的病毒存在雙重效果。腸道菌群能夠對艾滋病等病毒起一定抵抗作用，主要原因是免疫細胞、腸道上皮細胞介導黏膜免疫，腸道上皮細胞能夠分泌一定的抗菌蛋白質，在腸道覆蓋一層保護性黏膜，構建物理屏障，避免抑菌或腸道菌群出現過度免疫反應。但腸道菌群在某種程度上也會加快病毒感染情況，腸道菌群能夠提升細菌的穩定性，提高細菌與靶細胞的黏附作用，并對集體內部的免疫系統造成抑制，導致靶細胞增殖。炎癥反應會使宿主內穩態失衡，細菌感染導致炎癥雖然可對腸道造成一定損害，但若宿主黏膜免疫能夠與所入侵的病原菌產生拮抗作用，失衡的內穩態可在短時間恢復正常，否則將導致腸道菌群的作用失調，促進病毒的感染[34]。

4 結論

近年來，我國腸道菌群研究數量不斷增多，許多學者對腸道菌群的組成及其多樣性進行研究，尤其是腸道菌群與疾病相互作用關系研究已經成為科研熱點。研究成果應用于養殖行業，在增強動物機體免疫力及抵抗病原體感染等方面均產生一定效果。大量研究表明，病原微生物、宿主腸道菌群以及宿主腸道免疫三者關系的研究對養殖業動物免疫功能的增強、疾病防控、獸藥研發、疫病診斷標志物篩選等方面的發展具有重要影響。同時通過有益菌功能的探索及其在動物養殖中的合理應用，對保持動物腸道微生態穩態、減少抗生素使用、緩解藥物殘留對環境及人體的傷害等均具有重大意義。隨著相關研發技術的更新與發展，對腸道菌群多樣性及對宿主免疫功能的影響研究有望取得更大突破。