腸道菌群對動物免疫的影響

gaopf767 · 發(fā)表于 2007-11-13 18:55:44

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1 腸道菌群及其分布
1.1 腸道正常菌群的概念
在動物體內環(huán)境中通常有一層微生物或微生物層，在正常情況下即動物處于健康狀態(tài)時，并未表現(xiàn)異?；蛑虏‖F(xiàn)象，稱這一層微生物為正常菌群或固有菌群和原籍菌群。這些菌群是動物機體內環(huán)境中不可缺少的組成部分，對動物宿主是有益無害的。
1.2 腸道菌群的分布
人和動物的胃腸道棲息著大約30屬500多種細菌，主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成，其中專性厭氧菌占99%以上，而僅類桿菌及雙歧桿菌就占細菌總數90%以上。
腸道個體菌群分為3個部分：
（1）生理性細菌與宿主共生關系，為專性厭氧菌，是腸道的優(yōu)勢菌群，如雙歧桿菌、類桿菌、優(yōu)桿菌和消化球菌等是膜菌群的主要構成者，具有營養(yǎng)及免疫調節(jié)作用。
（2）條件致病菌與宿主共棲，以兼性需氧菌為主，為腸道非優(yōu)勢菌群，如腸球菌、腸桿菌，在腸道微生態(tài)平衡時是無害的，在特定的條件下具有侵襲性，對人體有害。
（3）病原菌多為過路菌，長期定植的機會少，生態(tài)平衡時，這些菌數量少，不會致病，如果數量超出正常水平，則可引起人體發(fā)病，如變形桿菌、假單胞菌和常為韋氏梭菌等?？谇粌鹊木焊叨葟碗s，但經過胃被胃酸破壞，對胃腸道影響很小。胃的酸性環(huán)境極大地抑制了微生物的繁殖，減少了進入小腸的微生物數目。在無酸的胃中細菌數會明顯增多。胃內除了幽門螺桿菌或相關的菌種外，大多數是革蘭氏陽性的需氧菌，如鏈球菌、葡萄球菌、奈瑟菌、乳酸桿菌和念珠菌，細菌濃度通常小于103/ml。幽門螺桿菌是真正的胃內細菌，它是引起胃炎的主要致病因子，是潰瘍病的重要致病因子。
  小腸是個過渡區(qū)，腸液流量大，足以將細菌在繁殖前沖洗到遠端回腸和結腸，十二指腸和空腸相對無菌，含菌濃度為0～105/ml，主要菌種是革蘭氏陽性的需氧菌，包括鏈球菌、葡萄球菌和乳酸桿菌。在遠端回腸中，革蘭氏陰性菌開始超過革蘭氏陽性菌，經常存在大腸菌類和厭氧菌，含菌濃度為10.3～10.7/ml。通過回盲瓣，細菌濃度急劇增加100倍以上，達1010～1012/ml，厭氧菌超過需氧菌10.2～10.4倍，主要的菌種是擬桿菌、真桿菌和雙歧桿菌以及厭氧的革蘭氏陽性球菌，正常人結腸中主要菌群是相同的，并且在一段時間內保持穩(wěn)定狀態(tài)。這些腸道固有細菌在維持腸道功能健康方面具有舉足輕重的作用。
2
腸道菌群對動物免疫的影響及機理?
腸道菌群形成一個龐大而復雜的微生態(tài)系統(tǒng)，有重要的生理意義。包括抵御病原體侵襲、刺激機體免疫器官的成熟、激活免疫系統(tǒng)及參與合成多種維生素、調節(jié)物質代謝等作用。?

2.1
菌群屏障作用
動物的先天性或非特異性免疫應答，亦即機體免疫系統(tǒng)識別和排除各種異物，主要依靠機體的屏障作用，包括正常菌群、機體的皮膚黏膜、補體等體液因子抑菌、殺菌、溶菌等作用、吞噬細胞的吞噬作用等。從現(xiàn)代的研究不難看出，正常菌群在機體的屏障作用中是極為重要的一個方面。腸道微生物定植抗力（colonizationresistance.CR）于1971年由荷蘭微生物學家Van derwaaij教授提出，腸道內源性專性厭氧菌抑制消化道中主要屬需氧菌的潛在致病菌群數量的能力。Vollaard認為糞便中需氧革蘭氏陰性桿菌、腸球菌、酵母菌的數量可作為腸道微生物定植抗力的指標。雙歧桿菌與腸桿菌的數量比值（B/E值）作為腸道微生物定植抗力指標。

2.2
影響?zhàn)つっ庖?/font>
分泌型球蛋白（SIgA）是黏膜免疫的主要效應因子，可有效中和黏膜上皮內的病原體，捕捉黏膜內層病原體，形成免疫復合物排除體外，在局部的抗感染過程中起著關鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌抑制其他腸道菌的效果與誘生一種抗菌物質——分泌型球蛋白（SIgA）有關。有人研究證明乳酸桿菌粘附形成的空間占位，是防止其他菌對陰道組織附著的一個重要的保護性機制。嗜酸性乳桿菌可以在腸黏膜免疫中發(fā)揮重要的免疫監(jiān)視功能?？诜衫胰闂U菌能增強宿主的黏膜的免疫反應，促進腸道分泌免疫球蛋白(SIgA)，即使飼喂低劑量的干酪乳桿菌也能引起SIgA的分泌。又有報道短雙歧桿菌能促進小腸淋巴組織集合B細胞增生，誘導淋巴組織集合的漿細胞產生大量的分泌型免疫球蛋白(SIgA)，進而增強機體的免疫功能。?

2.3
促進免疫器官的生長發(fā)育
益生菌能促進機體的免疫器官的生長發(fā)育、成熟，增加T、B淋巴細胞的數量，胸腺淋巴細胞免疫球蛋白含量增多，啟動免疫應答。有關研究表明，實驗組免疫器官內的淋巴密度密集，數量增多以及漿細胞的數量增多，中樞免疫器官的淋巴細胞和上皮網狀細胞數量增多，這標志免疫器官內部淋巴細胞的發(fā)育情況和免疫功能的成熟程度，從而向外周免疫器官脾臟、盲腸扁桃體以及全身各處免疫組織源源不斷的輸送T、B淋巴細胞。成熟的T淋巴細胞接受抗原刺激后，激活、增殖和分化為T淋巴細胞，執(zhí)行細胞免疫功能。B淋巴細胞接受抗原刺激后，激活，增殖和分化為漿細胞，由漿細胞產生特異抗體，發(fā)揮體液免疫功能，從而健全全身免疫系統(tǒng)，提高免疫功能。?

2.4
激活免疫因子
有研究報道，益生菌能明顯的激活巨噬細胞活性及細胞因子介導素的分泌，增強免疫功能，提高宿主的抗病能力。這些因子在某些情況下，可以代替免疫調節(jié)劑，因為它們不僅能刺激造血活性，而且也能增強成熟細胞的功能。例如IL1，人類顆細胞集落刺激因子及少量的腫瘤壞死因子（TNF）能增強對感染的抵抗力。胃腸道中的正常菌群，生理作用十分明顯，沒有致病性，對宿主有免疫原性，抗腫瘤作用明顯。細菌細胞表面結合的細胞因子對細菌調節(jié)機體一系列免疫反應是非常重要的。研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌能刺激免疫細胞分泌IL1，IL6的量增加，而IL1可促進T輔助細胞分泌IL2和B淋巴細胞分泌抗體，也能增強NK細胞的殺傷功能，對人類的多種腫瘤細胞具有直接的殺傷作用；同時，IL6則可促進B淋巴細胞的分化成熟，使之分泌抗體，又可直接誘導T淋巴細胞的增殖并參與了T淋巴細胞、CTL、NK細胞及LAK的細胞分化?？诜愔槟c樂后，T淋巴細胞亞群約有不同程度回升，尤以CD3，CD4及CD4/CD8比值顯著。嗜酸性乳酸桿菌的細胞壁成分提取物能增加上皮內淋巴細胞的自然殺傷活性，并能促進其產生IL2。研究短小雙歧桿菌作用時發(fā)現(xiàn)，靶細胞是巨噬細胞樣的細胞，該細胞釋放的活性因子直接對B細胞的分裂發(fā)揮效應。雙歧桿菌WPG對T細胞的增殖和IL?2產生沒有直接作用，但能誘導TNF-α，IL-β，IL-6，IL-10和IFN-α的mRNA表達。

2.5 干預細胞免疫
干酪乳桿菌和保加利亞乳桿菌可激活巨噬細胞功能，刺激人體產生免疫應答。還通過巨噬細胞和T細胞、NK細胞活性的增強來增強人體的免疫；巨噬細胞、NK細胞、T細胞的活化，有益于增強周圍血管和局部淋巴結中淋巴細胞的免疫，T輔助細胞、NK細胞的增加，可使抑制性T細胞減少。吸附于人體的嗜酸乳桿菌具有抗菌活性，該菌株能吸附于分化的腸道細胞上，還可在體外抵抗幽門螺桿菌，殺滅入侵菌。許多研究結果顯示，乳酸菌能干預細胞免疫。乳酸菌、雙歧桿菌能阻斷許多微生物的入侵和粘附（位組抑制）?？诜樗峋螂p歧桿菌能刺激人體產生非特異性免疫。乳酸菌的某些菌株：鼠李糖乳桿菌（ATCC?53103），植物乳桿菌（VTT），乳酸球菌（ARH74），雙歧桿菌動物亞種是腫瘤壞死因子TNF-α和IL-6的強有力的誘導劑。有些能刺激IL-10的產生，以增強免疫。?

2.6
和疫苗混合使用提高抗體水平
林志新等（1991）報道，光合細菌與傳染性支氣管炎疫苗（H-52）混合使用，具有提高實驗組雞的γ-球蛋白和對禽傳染性支氣管炎病毒（IBV）的特異性抗體水平。也有研究表明，在ND疫苗接種前后飼用益生素，可提高雞血清中抗NDV血凝抑制抗菌體，延長抗體的高峰期。

2.7
具有免疫佐劑活性
Himanen等（1993）研究枯草芽孢桿菌的脂磷壁酸（LTA）和肽聚糖?磷壁酸復合物的生物活性時，發(fā)現(xiàn)兩者均具有很強的免疫佐劑活性作用。地衣芽孢桿菌的免疫促進作用是機體經口服芽孢桿菌后，在腸道淋巴組織集合的抗原結合位點上直接作為免疫佐劑，或者通過調整宿主體內的微生物群，尤其是雙歧桿菌菌群起主導作用，間接的發(fā)揮免疫佐劑的作用，提高機體的局部或全身防御功能。?

2.8
菌群失調對動物免疫的影響
菌群失調是指腸道正常菌群的種類、數量和比例發(fā)生異常變化，偏離正常的生理組合，轉變?yōu)椴±硇越M合狀態(tài)。臨床上以腹瀉為最明顯癥狀，其他如腸道菌群中潛在致病菌引起的內源性感染和一些過敏性疾病如特異性反應性濕疹、過敏性皮炎和炎癥性腸病等，被認為與菌群變化致腸一屏障功能損害及免疫紊亂有關。隨著抗生素的廣泛應用，特別是抗菌譜過廣，應用時間長，是引起菌群失調的主要誘發(fā)因素。同位素、激素及放射治療和化療均可在治療疾病的同時降低機體免疫力，影響益生菌。使人體潛在的致病菌定植。手術、外傷、感染和腫瘤以及環(huán)境惡化等均可引起菌群失調。?
  ３  飼用抗生素、動物免疫和腸道微生物的相互作用?
飼用抗生素在飼用抗生素促生長機制的研究方面，以前人們多從微生物角度出發(fā)，認為是抗生素對腸道微生物的抑制作用。然而，通過分析從前的研究結果，結論并非如此。佟建明等（2000）采用多次屠宰連續(xù)采樣的方法對金霉素影響腸微生物的結果以及在動物不同生長階段的變化情況進行研究，提出了飼用抗生素、動物免疫系統(tǒng)和腸道微生物的三元平衡的理論假設。他認為飼用抗生素、免疫系統(tǒng)和微生物（以及其他抗原物質）通過一定時間的相互影響會逐漸建立一個三元平衡，而且這個三元平衡影響著抗生素是否具有促生長作用。三者之間建立的過程可以分為兩個時期：一是反應期，在這個時期，新生的畜禽受環(huán)境中微生物以及飼料中抗原物質的刺激，機體的免疫系統(tǒng)開始產生免疫反應，飼用抗生素對微生物產生一定的抑制作用，同時有的抗生素還可以對免疫系統(tǒng)起直接的抑制作用。兩種作用之和形成免疫屏障，減緩和降低動物機體的免疫反應。飼用抗生素在此期間以此對動物產生相對明顯的促生長作用；二是平衡期，在這個時期，腸道微生物的數量增加到正常情況下的最高水平，抗生素與免疫系統(tǒng)聯(lián)合作用使微生物的數量和免疫反應水平不再增加，三者的正反作用在此時形成相對平衡。此時抗生素對動物不產生相對明顯的促生長作用。因此，在實際生產中，作為飼料添加劑的抗生素水平宜以預防和促生長作用的劑量而不宜以治療劑量長期添加。?

4
微生態(tài)制劑在畜牧業(yè)上的應用?
動物體內的正常菌群已被廣泛開發(fā)研制成微生態(tài)制劑，用于促進動物的生長、提高飼料利用率和動物疫病的防制。?

4.1
微生態(tài)制劑的種類
  根據微生態(tài)制劑的用途及作用機制可分為：微生態(tài)治療劑、微生態(tài)多功能制劑即微生物飼料添加劑、微生態(tài)助長劑等。根據微生物的種類又可分為：
（1）芽孢桿苗制劑：目前已應用于生產的芽孢桿菌主要有蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌。制成的商品有“促菌生”、“調痢生”、“止痢靈”、“增菌素”等。
（2）乳酸苗制劑：用于微生態(tài)制劑的酸乳桿菌主要是：嗜乳酸桿菌、植物乳酸桿菌、糞鏈球菌等。其共同特征是大量產酸。我國最早使用的乳酶生就是用糞鏈球菌制成的，商品有“抗痢靈”、“抗痢寶”。
（3）酵母類制劑：目前應用的主要有啤酒酵母和石油酵母。它可為動物提供蛋白質，幫助消化，對防治畜禽消化道系統(tǒng)疾病起有益作用。

（4）雙歧桿菌制劑：雙歧桿菌是寄生在人和動物小腸后段的正常菌群，起著維持微生態(tài)平衡的作用。
（5）擬桿苗制劑：擬桿菌是人和動物后腸道，在厭氧桿菌中占第一位的正常菌，上海華星生物工程研究所以脆弱擬桿菌、糞鏈球菌和蠟樣芽孢桿菌制成的“華星寶”復合菌制劑對防治雛雞、仔豬由沙門氏菌和大腸桿菌引起的下痢有較好的效果。?

4.2
微生物制劑面臨的問題  微生態(tài)制劑臨床應用尚有許多待解決的問題。
（1）目前尚無微生態(tài)制劑的藥代動力學的系統(tǒng)描述，益生菌在腸道發(fā)揮作用的有效劑量及定植所需劑量無法明確。
（2）微生態(tài)制劑各制劑間菌數差異較大，反復篩選菌株種類、將基因重組技術引進微生態(tài)領域，增強菌株的定植能力，是很有意義的。
（3）缺乏對微生態(tài)制劑的認識和使用經驗，尤其是大規(guī)模、多中心、隨機和前瞻性臨床試驗少，評價種類也少。
（4）微生態(tài)制劑發(fā)揮作用確切的機制尚有待進一步闡明，目前提到的有：生態(tài)占位，定植抗力，生物奪氧，免疫調節(jié)，降低腸腔pH和細菌代謝產物抗菌作用等。每一種益生菌作用機理需進一步研究。
（5）大部分微生態(tài)制劑不能與抗生素合用，部分限制其臨床應用。如果與抗生素合用，活菌也會產生耐藥性，耐藥因子是否被傳遞。