動物微生態(tài)知識

微生態(tài)岳陽 · 發(fā)表于 2010-9-10 21:17:22

　　一、各種動物的微生態(tài)研究
　　(一)豬微生態(tài)學(xué)
　　一、微生態(tài)分布
　　1.皮膚微生態(tài)：豬的皮膚因受土壤、空氣及動物排泄物的污染，而棲生多種細菌、放線菌和霉菌。如葡萄球菌、鏈球菌、枯草桿菌、腸桿菌、八疊球菌、綠膿桿菌、雙球菌等，可檢測出170多個。
　　2.消化道微生態(tài)：成年豬的消化道內(nèi)菌群總數(shù)在1014，總重量達到1.27KG，其中乳桿菌是豬腸道的最優(yōu)勢菌群，其次是擬桿菌、消化球菌、厭氧彎曲桿菌、真桿菌、螺旋體、雙歧桿菌、糞鏈球菌、酵母菌和大腸桿菌。其中在空場、回腸、盲腸、直腸數(shù)量最多。
　　正常情況下豬糞便菌群總數(shù)在1010個/克。
　　3.呼吸道微生態(tài)：豬的鼻腔粘膜定居的正常微生物群最多，從中可以分離出鏈球菌、支原體和肺炎鏈球菌等，其次是氣管上部。氣管的中下部微生物越來越少，而健康豬的支氣管末梢和肺泡是無菌的。但發(fā)生支氣管炎和肺炎時可分離出細菌，而且主要是化膿性鏈球菌。
　　4.泌尿、生殖道微生態(tài)：豬的陰道及尿道粘膜棲居有正常微生物群，如葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌、乳桿菌和抗酸性細菌等。而卵巢、子宮和睪丸是無菌的。
　　二、豬腸道微生態(tài)的建立和演替
　　豬出生時，腸道是無菌的，不久就有數(shù)種微生物侵入腸道，經(jīng)過生長、繁殖，逐漸形成一個微生物群體。仔豬出生24小時內(nèi)在空腸、回腸、盲腸和直腸就定植了雙歧桿菌、大腸桿菌、乳桿菌、消化球菌、腸球菌、小梭菌、擬桿菌和酵母菌。到8-22日齡達最高峰并形成一個定型的菌群，以雙歧桿菌、擬桿菌、乳桿菌、大腸桿菌和消化球菌占優(yōu)勢。42日齡后隨著日齡增長各個菌群的數(shù)量略有下降，其原因可能與豬的營養(yǎng)與飼料結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)，如粗纖維等成分的增多。
　　三、豬正常微生物群的生理作用
　　正常微生物群對豬的細胞免疫、體液免疫、粘膜免疫均有影響，尤其是粘膜免疫。豬的腸道、呼吸道、生殖道等粘膜廣泛分布淋巴組織，這些淋巴細胞在微生物群的刺激下產(chǎn)生分泌型IgA，是粘膜表面抗感染的主要物質(zhì)。
　　正常微生物群對外襲菌(致病菌)有一定程度的拮抗作用。
　　正常微生物群對豬的營養(yǎng)有密切的關(guān)系，它們在幫助消化、合成蛋白質(zhì)、維生素等方面具有重要作用。
　　四、豬的微生態(tài)平衡與失調(diào)
　　正常情況下豬的微生態(tài)菌群保持在一種合理的動態(tài)平衡中，需氧菌與厭氧菌、陽性菌和陰性菌，微生物的種群與數(shù)量都保持一定的比例。如健康仔豬小腸的需氧菌與厭氧菌之比為1：100，即99%以上是厭氧菌;在大腸內(nèi)兩者的比例為1：1000。當仔豬出現(xiàn)腹瀉時，它們的比例發(fā)生嚴重失調(diào)，在仔豬小腸表現(xiàn)為1：1，在大腸表現(xiàn)為1：100。環(huán)境變化、動物生病、應(yīng)激、飼料改變、抗生素等都可能帶來微生態(tài)失調(diào)。
　　(二) 家禽微生態(tài)學(xué)
　　一、家禽消化道的特點
　　家禽消化道的特點與其他動物有顯著不同，如家禽無牙齒和結(jié)腸，但有發(fā)達的嗉囊、肌胃和兩條盲腸。這類特殊消化道結(jié)構(gòu)，各部位存活著不同的微生物群。如雞嗉囊內(nèi)乳桿菌構(gòu)成最優(yōu)勢菌群(109個/g )，還有鏈球菌和腸桿菌。腺胃、肌胃與嗉囊菌群相似，僅總菌數(shù)有異。小腸為兼性厭氧菌，如鏈球菌、大腸桿菌、葡萄球菌、芽孢桿菌，前段少后段多。盲腸內(nèi)各種厭氧菌顯著增加，總數(shù)達到1011個/g，擬桿菌、真桿菌、雙歧桿菌、消化球菌、梭狀芽孢桿菌是最優(yōu)勢菌群，其次是乳桿菌、鏈球菌、腸桿菌、葡萄球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、酵母菌。而鴨的腸道正常菌群與雞有所不同，擬桿菌、乳桿菌、彎曲桿菌和雙歧桿菌為主。
　　二、家禽微生態(tài)的建立與作用
　　雞在胚胎期一般是無菌的，但在出殼時，雛雞受到外界環(huán)境細菌的污染，在消化道內(nèi)很快就有大量細菌生長繁殖，逐漸適應(yīng)定植下來，形成一個微生物群體。
　　研究雛雞、育成雞和成年雞腸道后段菌群的變化，發(fā)現(xiàn)雛雞隨日齡增長，雙歧桿菌與大腸桿菌明顯增加，腸球菌與厭氧彎曲桿菌逐漸減少，而乳桿菌、消化球菌、類桿菌、葡萄球菌、芽孢桿菌的變化不大。
　　腸道菌群對腸粘膜上皮細胞有顯著影響，普通雞與無菌雞的小腸長度相當，但普通雞小腸重量大大超過無菌雞。實驗表明，腸道菌群可使腸壁增厚，腸粘膜上皮細胞腺窩深度增加，絲狀分裂活動增強，代謝功能旺盛。
　　正常菌群具有屏障功能。嗉囊中的優(yōu)勢菌是乳酸桿菌，由于它產(chǎn)生的乳酸和少量的短鏈揮發(fā)性脂肪酸，使嗉囊內(nèi)的酸度下降到pH4.5，有效的控制了嗉囊內(nèi)微生物的種類。一些研究者用乳酸桿菌活菌制劑飼喂雛雞和成年雞可減少沙門氏菌感染，從而達到預(yù)防沙門氏菌感染的目的。而給雞飼喂大量的糞鏈球菌后，則造成雞的生長緩慢，解剖發(fā)現(xiàn)雞的十二指腸存在過量的糞鏈球菌，引起雞的營養(yǎng)吸收障礙。
　　腸道內(nèi)細菌具有分解幾乎所有氮化物的能力，同時也能合成多種氮化物。普通雞比無菌雞能更好的消化飼料中的蛋白質(zhì)。尤其注意到，排泄于腸道末端和泄殖腔中的尿素氮，通過腸管逆蠕動，轉(zhuǎn)移到盲腸，盲腸含有的大量尿酸分解菌，對這些內(nèi)源性氮的再循環(huán)利用起到重要作用。
　　(三) 反芻動物微生態(tài)學(xué)
　　一、反芻動物消化道的特點
　　反芻動物消化道結(jié)構(gòu)的主要特點是復(fù)胃，如牛羊的復(fù)胃有瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃組成。前三個胃沒有胃腺，主要靠微生物的發(fā)酵作用消化飼料，其中瘤胃最大，占復(fù)胃的85%，占動物總重量的20-30%，瘤胃微生物區(qū)系極為復(fù)雜。只有皺胃有分泌胃液的胃腺。
　　牛羊采食粗料后，先進行咀嚼，形成食團后吞咽入瘤胃浸泡，隔一段時間反芻時逆吐至口腔再反復(fù)咀嚼，然后再吞入瘤胃由微生物發(fā)酵分解。飼料中70-85%的可消化的干物質(zhì)和粗纖維在瘤胃被微生物分解。
　　二、反芻動物胃腸菌群構(gòu)成及功能
　　瘤胃內(nèi)微生物種類繁多，數(shù)量巨大。主要是細菌和纖毛蟲，微生物的體積約占瘤胃液的10%，其中細菌和纖毛蟲約各占50%，除此還有各種酵母、螺旋體、放線菌、噬菌體等。瘤胃微生物在反芻動物的糖類、蛋白質(zhì)和脂肪的代謝中起著極為重要的作用。反芻動物需要的能量主要靠瘤胃內(nèi)發(fā)酵形成的揮發(fā)性脂肪酸，飼料中蛋白質(zhì)則被微生物分解先合成菌體蛋白，再被動物消化吸收。反芻動物需要的維生素B族和維生素K，亦主要由微生物合成。
　　在1克瘤胃內(nèi)容物中，細菌數(shù)約為107—1012，大多數(shù)菌種為厭氧菌，也存在一些兼性厭氧菌。主要包括纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白分解菌、氨基酸分解菌、脂肪分解菌、利用有機酸的瘤胃細菌、產(chǎn)甲烷菌、合成維生素的細菌等。反芻動物瘤胃中微生物區(qū)系、數(shù)量受動物的種類、年齡、飼養(yǎng)條件、抗生素、疾病、應(yīng)激等多種因素的影響。
　　纖毛蟲同樣參與瘤胃內(nèi)纖維素、半纖維素、果膠、淀粉、氮化合物、脂肪的分解作用。種類多達120多種，每毫升瘤胃液可達200萬個，嚴格厭氧。
　　反芻動物腸道微生物有乳酸菌、雙歧桿菌、腸桿菌等，其中乳酸菌產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，可抑制溶血鏈球菌、肺炎球菌、沙門氏菌、結(jié)核桿菌、葡萄球菌等，雙歧桿菌除具有抑菌作用外，還可促進腸蠕動，促進鈣、維生素D的吸收。
　　三、瘤胃微生態(tài)平衡
　　瘤胃內(nèi)各種細菌的數(shù)量和比例，隨日糧的組成不同而發(fā)生變化，在日糧中纖維素為17%時，細菌對纖維素的消化最好，纖維素低于13%或高于22%時，微生物群對纖維素的消化能力降低。細菌之間的相互關(guān)系主要表現(xiàn)為協(xié)同作用。如纖維素分解菌與半纖維素分解菌之間的協(xié)同作用，瘤胃內(nèi)糖類、蛋白質(zhì)、脂肪的消化代謝均存在菌群之間的協(xié)同作用。
　　而細菌和纖毛蟲之間，既存在協(xié)同作用也存在拮抗作用。纖毛蟲既可以競爭細菌的食物，也大量捕食細菌，纖毛蟲每分鐘捕食1%的瘤胃細菌。另一方面纖毛蟲也具有刺激細菌繁殖的功能，例如，當纖毛蟲和細菌單獨存在的情況下，纖毛蟲對纖維素的消化率為6.9%，細菌為38.1%，兩者共存時，纖維素的消化率提高至65.2%，遠遠高于兩者之和45%。研究發(fā)現(xiàn)，纖毛蟲體內(nèi)有促進細菌生產(chǎn)繁殖的刺激素。
　　犢牛在哺乳期的最初階段(3周齡左右)，瘤胃中多半是乳酸桿菌和一定種類的蛋白水解菌，以后其他菌群逐步建立。給犢牛喂奶至9周齡，10周齡開始飼喂苜蓿干草及谷物，9-13周齡的瘤胃菌群與成年牛相似。如果人工提前飼喂微生態(tài)制劑，可幫助犢牛提早建立瘤胃微生物區(qū)系，提前斷乳，且促進生長。而纖毛蟲在犢牛瘤胃定居起于2-3月齡。
　　反芻動物要盡量避免使用抗生素，抗生素容易導(dǎo)致瘤胃微生物菌群平衡的打破，發(fā)生微生態(tài)失調(diào)，造成消化不良和代謝紊亂，甚至造成更為嚴重的后果。
　　(四) 水生動物微生態(tài)學(xué)
　　一、魚類微生態(tài)學(xué)
　　魚類體表和腸道等處定居著各種各樣的微生物。據(jù)研究，魚體表面每平方厘米的粘質(zhì)層中含有千萬到上億個細菌。淡水魚類以假單胞菌、無色桿菌、氣單胞菌等占絕對優(yōu)勢，而海水魚類則以無色桿菌、弧菌、假單胞菌、黃色桿菌、微球菌占優(yōu)勢。魚類胃腸道較短，結(jié)構(gòu)相對簡單，微生物種類和數(shù)量相對較少，受環(huán)境和食物鏈影響差異較大。微生物種群主要有擬桿菌、氣單胞菌、酵母菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌、假單胞菌、葡萄球菌、需氧芽孢桿菌等。動物食性的魚類還含有較多的鏈球菌和厭氧芽孢桿菌;植物性的魚類則有較多的噬酸乳桿菌和雙歧桿菌;雜食性的魚類如羅非魚則弧菌和氣單胞菌占絕對優(yōu)勢。
　　當水環(huán)境惡化、魚的密度過大或濫用抗生素時，魚類的體表或腸道微生態(tài)平衡受到破壞，其相對簡單的微生物菌群發(fā)生更替，而失去微生態(tài)平衡，各種病害隨之發(fā)生。
　　如鰻鱺容易發(fā)生溯河性微生態(tài)失調(diào)和寒冷性微生態(tài)失調(diào)，通過服用微生態(tài)制劑可以顯著緩解以上癥狀。
　　二、對蝦微生態(tài)學(xué)
　　蝦類在水中有晝伏夜出的生活習(xí)性，大部分時間以底棲生活。雜食性，因而腸道菌群反映了沉淀物的菌群并以假單胞菌、氣單胞菌、芽孢桿菌屬占優(yōu)勢。對蝦發(fā)育到蚤狀幼體期主要吞噬細菌和一些單細胞藻類，在水中的優(yōu)勢菌(弧菌)成為蝦腸道中的優(yōu)勢菌，也是含菌數(shù)最多的時期。對蝦經(jīng)過120天達到成體期后，假單胞菌占優(yōu)勢，如果氣單胞菌和弧菌占優(yōu)勢，生長不良。弧菌是一種機會性或條件性致病菌，當蝦體抵抗力衰弱、受傷或別的疾病發(fā)生，容易引起弧菌的二重感染。105個/ml弧菌是對蝦弧菌發(fā)病的臨界值。
　　對蝦腮及腸道的正常微生物群與水環(huán)境、食物形成相對平衡的微生態(tài)系，正常蝦池條件下是穩(wěn)定的。但當水溫變化、水質(zhì)污濁、有機物含量過高、池底惡化、溶氧量低、蝦池菌數(shù)超過臨界值、對蝦發(fā)病、濫用化學(xué)藥物和抗生素時，生態(tài)平衡遭到破壞，一些正常菌群受到抑制，而一些有害菌或機會性致病菌大量繁殖，就會引起對蝦大規(guī)模爆發(fā)疫病。
　　二、動物微生態(tài)學(xué)的基本概念
　　(一) 微生態(tài)學(xué)發(fā)展史
　　1977年，德國人魯西最早提出微生態(tài)學(xué)概念并在德國建立起第一個微生態(tài)學(xué)研究所，該所的主要研究工作為活菌制劑，如大腸桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌等的活菌制劑，用作生態(tài)調(diào)整或生態(tài)療法。
　　1981年由魏曦教授提議召開了第一屆中國微生態(tài)學(xué)術(shù)會議。此后康白教授定義微生態(tài)為：“研究正常微生物結(jié)構(gòu)和功能，以及與其宿主相互關(guān)系的學(xué)科”。1989年何明清教授參加第九屆國際悉生生物學(xué)會議(巴黎召開)后，又進一步提出動物微生態(tài)學(xué)的概念，1992年中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會微生態(tài)學(xué)分會在四川雅安成立，1994年8月何明清教授出版中國第一部動物微生態(tài)書籍。
　　1996年，寶來利來公司成立，成為中國首家獲得動物微生態(tài)制劑生產(chǎn)許可證的企業(yè)，開啟了中國動物微生態(tài)產(chǎn)業(yè)化的新篇章。
　　(二) 微生態(tài)學(xué)的幾個重要概念
　　一、原籍菌群、外籍菌群和定植、粘附
　　美國哈佛大學(xué)杜鮑教授率先提出了這兩個概念。原籍菌群是在長期歷史進化過程中形成的，與宿主的共生關(guān)系極為密切，對宿主是有益菌，因而也稱為固有菌群。而外籍菌群在其非特異性宿主體內(nèi)，必須要適應(yīng)環(huán)境，耐受免疫屏障和生物拮抗等才能生存和發(fā)展，否則將被排除。
　　原籍菌群都具有定植能力，具有在宿主生長、繁殖和延續(xù)后代的能力。動物出生后幾個小時至幾天，就會出現(xiàn)各部位的特異性微生物定植，哪個部位定植哪種微生物都是一定的，是微生物與宿主兩方面共同的遺傳學(xué)機制決定的。定植則依靠微生物對宿主的粘附，而這種粘附是有特異性的。如大腸桿菌的I型菌毛末端的蛋白質(zhì)配體僅特異性的與上皮細胞、真皮細胞和紅細胞等表面的D-甘露糖受體相結(jié)合。
　　微生物定植后就是繁殖與盡快形成一定的優(yōu)勢種群地位，還要抵抗其他微生物的競爭，以及耐受宿主的免疫屏障作用。
　　二、微生物群落的多樣性及菌群演替
　　動物和人的消化道微生物群落極具多樣性，一般有100-400個種群，每克腸道內(nèi)容物含有多達1011個活菌體。動物體患病或者使用抗生素導(dǎo)致微生物群落多樣性降低，而種群的多少，決定菌群平衡的穩(wěn)定性。
　　動物消化道從前端到后端，分別分布著需氧菌、兼性厭氧菌和專性厭氧菌，其中兼性厭氧菌起到很大的緩沖作用，在有氧時起作用，無氧時也起作用。
　　微生態(tài)演替是指正常微生物群，受自然或人為因素的影響，在微生態(tài)空間中發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程。臨床上使用抗生素，往往伴有正常微生物群的演替過程。正常的生理性演替如出生動物首先定居的多是需氧菌和兼性厭氧菌，在生長過程中消耗了氧氣，創(chuàng)造了厭氧環(huán)境，隨后厭氧菌開始生長，成為先定植菌的競爭對手，并占據(jù)了優(yōu)勢，而先定植的需氧菌則降為第二位。動物的食物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，也導(dǎo)致生理性演替。
　　抗生素、激素、同位素、疾病狀態(tài)、外部環(huán)境變化、運輸、感染、應(yīng)激等則導(dǎo)致病理性演替。在菌群正常時，感染是不易成功的，如果感染成功，必須首先破壞正常菌群的生態(tài)平衡。
　　三、定位轉(zhuǎn)移與抗生素引發(fā)內(nèi)源性感染
　　定位轉(zhuǎn)移是指微生物群離開其原籍，游動到其他部位或環(huán)境且能定植下來，在一個生態(tài)區(qū)域內(nèi)，有外籍菌定植，就意味著生態(tài)失調(diào)。如臨床大量應(yīng)用抗生素的白痢病仔豬，常?？吹侥退幮缘拇竽c桿菌向呼吸道轉(zhuǎn)移引起肺炎或胸部感染，也可定植于泌尿道引起腎炎、膀胱炎，或定植于陰道引起陰道炎。正常情況這種定位轉(zhuǎn)移不容易發(fā)生。
　　定位轉(zhuǎn)移的誘因包括物理因素、化學(xué)因素、抗生素、疾病和免疫力下降。如抗生素的使用消滅了敏感的正常菌群成員，其位置被耐藥性菌群占領(lǐng)，表現(xiàn)出定位轉(zhuǎn)移。大腸桿菌是腸道原籍菌，當呼吸道正常菌群因使用抗生素而受到抑制后，大腸桿菌便可轉(zhuǎn)移到呼吸道，引起感染。
　　抗生素往往會促進耐藥性的少數(shù)過路菌或外籍菌生長繁殖，如全身性白色念珠菌、綠膿桿菌或肺炎桿菌的感染。
　　定位轉(zhuǎn)移從淺入深又分為體表階段、上皮細胞階段、淋巴組織階段、網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞系統(tǒng)階段，直至浸染本無微生物定植的部位和組織，如血行感染，浸染內(nèi)臟組織、器官等。
　　四、協(xié)同、拮抗
　　微生態(tài)系統(tǒng)中的各種微生物個體間和種群間會發(fā)生各種不同的相互關(guān)系，微生物種群內(nèi)個體間的正性相互關(guān)系叫做協(xié)同，是微生物間互相提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)或生長因子而產(chǎn)生的。而兩種微生物共同生存時為獲得能源、空間、生長因子而發(fā)生的爭奪現(xiàn)象，叫做拮抗。
　　協(xié)同又細分為單利協(xié)同：一方受益，另一方不受影響;中立：相互間不發(fā)生任何影響;互惠互利：共同生活，互相受益。
　　拮抗又細分為競爭共存：雖然競爭，但和平相處;相互排斥：一方必須戰(zhàn)勝另一方，失敗者將被排除出這個環(huán)境。此外還有單害共生、寄生、吞噬等。
　　(三) 微生態(tài)平衡與微生態(tài)失調(diào)
　　一、微生態(tài)平衡
　　微生態(tài)平衡是在長期歷史進化過程中形成的正常微生物群與宿主在不同發(fā)育階段的動態(tài)的生理性平衡。宿主與微生物、微生物與微生物之間相互依存、相互制約。不同的動物、不同的年齡、不同的發(fā)育階段、不同部位，微生態(tài)平衡各具特征，甚至差異巨大。
　　動物種類與品種不同，如反芻動物和單胃動物相比，豬和雞相比，微生物菌群差異很大，同種動物不同品種也存在差異。
　　系統(tǒng)和器官也構(gòu)成了各自的微生態(tài)特征，如消化道和呼吸道相比，微生物菌群是不一樣的。
　　動物一生中，隨年齡增長，生理機能在變化，各生態(tài)區(qū)的生態(tài)平衡，也在有規(guī)律的調(diào)整。幼齡、成年、老齡動物均存在有規(guī)律的動態(tài)變化。
　　動物處在發(fā)情、妊娠、哺乳、分娩、斷奶及飼養(yǎng)管理更換等條件下，也伴隨著正常微生物種類和數(shù)量上的改變。
　　二、微生態(tài)平衡的影響因素
　　影響微生態(tài)平衡的主要因素可歸納為環(huán)境、宿主與微生物三個方面。
　　空氣污濁、氣候突變、飼料與飲水的變質(zhì)、污染等外部因素，均可導(dǎo)致宿主的機能失調(diào)和代謝紊亂，影響微生物菌群失調(diào)和定植狀態(tài)異變。如環(huán)境溫度降低，可使腸道內(nèi)雙歧桿菌減少。
　　宿主的免疫機能是抵御外襲菌侵襲和增強宿主防衛(wèi)能力的重要因素，也是清除內(nèi)毒素的重要系統(tǒng)，免疫減弱和免疫抑制時，導(dǎo)致微生態(tài)失調(diào)。宿主的生理機能如胃酸分泌、膽汁分泌、腸蠕動異常，也導(dǎo)致微生態(tài)失調(diào)。
　　抗生素是引發(fā)菌群失調(diào)的重要因素，嚴重破壞生態(tài)平衡，導(dǎo)致宿主失去菌群屏障，失去生物拮抗作用，內(nèi)源性條件致病菌和外源性致病菌大量繁殖。
　　三、微生態(tài)失調(diào)
　　微生態(tài)失調(diào)是指正常微生物群之間，及其與宿主之間的微生態(tài)平衡，在外環(huán)境影響下，由生理性組合轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合的狀態(tài)。它包括兩個方面的內(nèi)容：一方面是正常微生物群的種類、數(shù)量和定位的變化，另一方面是宿主表現(xiàn)出患病，這兩方面互為因果。
　　微生態(tài)失調(diào)可以分為以下四類情形：
　　菌群失調(diào)：一度失調(diào)是正常菌群在組成和數(shù)量上的變化，沒有臨床表現(xiàn)可以自然恢復(fù)。二度失調(diào)由生理波動轉(zhuǎn)為病理波動，在臨床有慢性病表現(xiàn)，是不可逆的。三度失調(diào)臨床表現(xiàn)為急性癥狀，引發(fā)二重感染。
　　定位轉(zhuǎn)移：病原微生物開始出現(xiàn)定位轉(zhuǎn)移。
　　血行感染：血行感染既是原籍菌易位傳播的一種途徑，又是一種易位感染。血行感染分為菌血癥和膿毒敗血癥。
　　易位病灶：正常微生物群因其他誘因所致，在遠隔的臟器或組織形成病灶，例如腦、肝、腎、腹腔、盆腔等的膿腫。
　　(四) 感染與抗生素療法
　　一、感染的概念
　　在傳染病學(xué)中，感染指病原微生物侵入動物體并在體內(nèi)生長、繁殖，對動物體引起一系列病理過程。而在微生態(tài)學(xué)中，感染是指一定條件下動物體內(nèi)原籍菌群發(fā)生易位、數(shù)量發(fā)生增減或易主，而動物體從生態(tài)平衡轉(zhuǎn)化為生態(tài)失調(diào)。
　　感染是一種自然現(xiàn)象，并非全是壞事。如果感染引起了免疫，控制了宿主不再受侵犯和更大的感染，那么感染就是制止感染的最后措施。如疫苗的預(yù)防接種，就是用人工感染來代替自然感染來達到預(yù)防感染的目的。所以說，感染是普遍的，而發(fā)病是偶然的，死亡更是偶然的。
　　感染共分為內(nèi)源性感染、外源性感染。內(nèi)源性感染是指動物體自身的正常微生物成員引起的感染，如耐藥性大腸桿菌在一定條件下引起宿主的自身感染。外源性感染就是外源致病性微生物引起的感染。
　　二、抗生素療法
　　感染發(fā)生以后，傳統(tǒng)思維模式就是選擇抗生素進行干預(yù)治療。那么這種方法是否真正科學(xué)合理呢?事實上是抗生素不僅沒有解決感染問題，而是帶來越來越嚴重的感染。
　　首先是抗生素破壞了正常的微生物生態(tài)平衡，摧毀了動物體內(nèi)所擁有的正常微生物屏障，使那些原來被菌群屏障所抑制的內(nèi)源性原因菌和外源性原因菌得以大量繁殖。先給小鼠服用鏈霉素擾亂其腸道正常菌群，再口服感染沙門氏菌，實驗小鼠最低只需10個沙門氏菌就可腹瀉，而未經(jīng)鏈霉素處理的對照組則至少需要100萬個沙門氏菌才能出現(xiàn)腹瀉癥狀。
　　抗生素帶來耐藥性和耐藥菌株的增加，而且耐藥性可以通過質(zhì)粒在細菌中傳遞，在腸道細菌中，大腸桿菌和綠膿桿菌的傳遞作用最強。大腸桿菌可將耐藥性質(zhì)粒傳遞給金黃色葡萄球菌、假單胞桿菌、變形桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌等不同種屬的細菌。
　　統(tǒng)計表明，各國各地區(qū)治病菌出現(xiàn)的頻率與抗生素呈現(xiàn)正相關(guān)，一般來說，抗生素使用愈廣、種類愈多，發(fā)生菌群失調(diào)和感染的頻率愈高，而耐藥性愈強的菌愈會占優(yōu)勢。
　　抗生素促進了耐藥性致病微生物的定位轉(zhuǎn)移。大量使用抗生素的動物，可見耐藥性大腸桿菌等腸道菌向呼吸道轉(zhuǎn)移，引起肺炎及肺部感染。這是因為抗生素增加了呼吸道部位的敏感性，促進了腸道菌向呼吸道的轉(zhuǎn)移。
　　抗生素破壞正常菌群生態(tài)平衡后，動物的粘膜免疫遭到破壞，導(dǎo)致機體免疫機能降低。免疫機能降低程度與抗生素抗菌譜、藥物劑量及用藥時間有關(guān)?？咕V越廣，用藥劑量越大，給藥時間越長，機體免疫機能降低程度越明顯。
　　大量使用抗生素還導(dǎo)致動物維生素K與維生素B等的缺乏。
　　濫用抗生素的后果是選育出一批致病性更強，危害更大的耐藥性微生物，廣泛的流行。這個問題業(yè)已構(gòu)成一個嚴重的流行病學(xué)及公共衛(wèi)生問題，其深遠影響是不可估量的
　　三、腸道正常菌群的作用機理
　　(一) 胃腸菌群與動物營養(yǎng)的關(guān)系
　　一、碳水化合物的代謝
　　很多腸內(nèi)菌不僅對單糖、雙糖，而且對多糖、寡糖、糖苷、糖醇等糖類也具有酵解能力。雙糖類以上的高分子糖類以及糖苷，由腸內(nèi)菌產(chǎn)生糖苷酶、半乳糖苷酶、葡萄糖醛酸酶而進行分解。
　　對于淀粉的分解，乳桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌、擬桿菌、梭狀芽孢桿菌、放線菌等菌屬產(chǎn)生糖化型淀粉酶和液化型淀粉酶，將淀粉分解成麥芽糖、雙糖、葡萄糖。
　　對于纖維素和半纖維素的分解，粘細菌、梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)琥珀酸擬桿菌、丁酸弧菌及瘤胃細菌能夠產(chǎn)生纖維素酶和半纖維素酶類。
　　對于果膠的分解，芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、瘤胃擬桿菌、溶纖維擬桿菌能夠分解果膠酶，而將果膠分解成半乳糖醛酸。
　　二、蛋白質(zhì)的代謝
　　水解蛋白質(zhì)的細菌有變形桿菌、梭菌、芽孢桿菌、假單胞桿菌等，能產(chǎn)生蛋白酶水解蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的肽鍵，形成各種小分子肽。而幾乎所有細菌都可以產(chǎn)生肽酶，將小肽分解成各種氨基酸。分解氨基酸的細菌較多，如大腸桿菌、糞鏈球菌、腐敗性梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌等。
　　低蛋白質(zhì)或低賴氨基酸條件下由于腸內(nèi)菌群的存在，能改善動物的生長性能和生產(chǎn)性能。實驗表明，低蛋白質(zhì)日糧中氨利用菌的比例增大了，如擬桿菌、月形單胞菌、螺旋體、真桿菌、梭狀芽孢桿菌、腸桿菌、鏈球菌等。這些菌能利用氨-N合成菌體蛋白。
　　三、脂肪、維生素、礦物元素的代謝
　　短鏈脂肪酸在草食動物由瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生，在單胃動物則主要是在大腸發(fā)酵產(chǎn)生，主要的揮發(fā)性脂肪酸為醋酸、丙酸、丁酸等。
　　腸內(nèi)菌能合成B族維生素，而脆弱擬桿菌和大腸桿菌能合成維生素K。
　　此外，腸內(nèi)菌還參與了鈣、磷、Cu、Fe、Zn、Mn、Se碘等礦物質(zhì)的代謝。
　　(二) 原籍菌群與抗感染
　　一、定植抗力
　　腸道正常菌群的一個非常重要的作用就是對腸道外籍菌群中的致病菌、腸道內(nèi)條件性致病菌有定植抗力作用，動物一旦缺乏定植抗力，動物腸道中的病原菌和潛在病原菌極易大量繁殖，并突破腸粘膜進入組織中，最終致全身感染，甚至因此而死亡。
　　定植抗力不僅僅存在于動物腸道內(nèi)，凡是有正常菌群存在的部位(包括皮膚、口腔、呼吸道粘膜)，都有正常菌群形成的定植抗力存在。在已知的腸道菌群中，厭氧菌群的定植抗力起到主導(dǎo)作用，它們通過一種纖絲狀物---糖須或糖被來與腸道粘膜細胞粘連。
　　研究發(fā)現(xiàn)，定植抗力會隨著腸道菌群種類和數(shù)量的減少而下降，無菌動物則不存在定植抗力，傳統(tǒng)上用抗生素凈化腸道的做法對正常菌群的定植抗力破壞很大。鮑恩霍夫研究證實，口服鏈霉素反而對傷寒沙門氏菌等致病菌在腸道的定植十分有利。
　　二、原籍菌群的抗感染作用
　　腸道中的原籍菌群對防御病原菌對宿主的感染起著重要作用。以往從生理學(xué)的角度出發(fā)，將動物和人對抗感染的屏障分為三道：即皮膚和粘膜屏障，吞噬細胞屏障，血清屏障。定植抗力的抗感染作用被人們認識后，動物和人抗感染的屏障成為四道，外加一個原籍菌群拮抗外襲菌屏障。
　　初生動物容易發(fā)生各種腹瀉，其原因是初生動物腸道內(nèi)的固有菌群尚未建立或尚未完善。初生動物的腸道并不呈厭氧狀態(tài)，因而最初定植的是需氧和兼性厭氧菌，隨著腸道內(nèi)氧氣逐漸被消耗，厭氧菌開始定植，并逐步成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌，與宿主腸粘膜保持密切的聯(lián)系，成為固有菌群。
　　斷奶是動物腸道正常菌群必須經(jīng)歷的一次重大調(diào)整，動物從吃奶轉(zhuǎn)變?yōu)槌燥暳?，引起一系列生理反映和腸道菌群的變化，定植抗力作用會出現(xiàn)顯著下降，臨床上表現(xiàn)為動物易患消化道疾病。
　　動物初生早期、斷奶前后、腹瀉過程中服用需氧或兼性厭氧的有益微生物，這些細菌在腸道增殖后使腸道變成厭氧環(huán)境，有助于厭氧菌的定植，盡早形成固有菌群。
　　(三) 胃腸菌群與粘膜免疫
　　一、動物的免疫應(yīng)答
　　動物的免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫組織、免疫細胞和免疫分子組成。免疫細胞可大致分為T淋巴細胞、B淋巴細胞和巨噬細胞三大類。根據(jù)參加免疫應(yīng)答的作用方式，又將免疫分為細胞免疫和體液免疫。
　　通常情況下，機體自身的物質(zhì)不能刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答，能刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的異源物質(zhì)被稱為抗原，病毒、細菌等蛋白質(zhì)都是良好抗原，這些抗原刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體?？乖哂刑禺愋裕贵w也具有特異性。
　　研究發(fā)現(xiàn)，無菌動物接受的抗原刺激較普通動物少得多，其免疫系統(tǒng)的發(fā)育水平非常低，免疫器官較無菌動物小，淋巴結(jié)的生發(fā)中心小，細胞稀少。一旦無菌動物變成有菌動物后，數(shù)日內(nèi)其腸系膜淋巴組織就開始發(fā)育，生發(fā)中心明顯，充滿淋巴細胞。
　　二、粘膜免疫
　　為了抵抗致病微生物及毒素對腸道粘膜細胞的粘附和穿透，動物都有健全的腸道相關(guān)淋巴組織(英文GATT)，在腸粘膜下層有許多潘氏結(jié)和免疫細胞，其中的槳細胞能夠分泌IgA到腸粘膜表面，對提高宿主的抵抗力，抵御病原微生物起著重要作用。
　　此外，動物還構(gòu)建了由消化道、呼吸道、泌尿生殖道及外分泌腺等組成的全身粘膜免疫網(wǎng)絡(luò)，免疫應(yīng)答產(chǎn)生的免疫活性細胞可從一處粘膜游走于另一處粘膜。如腸道相關(guān)淋巴組織對某種大腸桿菌產(chǎn)生的特異性SIgA，在呼吸道粘膜也可以檢測到。這為微生態(tài)制劑經(jīng)口服方式有效治療呼吸道的耐藥性致病菌提供了一種途徑。
　　粘膜產(chǎn)生的所有抗體中SIgA含量超過80%，SIgA以二聚體形式為主，具有4個抗原結(jié)合位點，比單聚體IgA具有更高的親和性。SIgA具有以下作用：免疫排除作用，阻止免疫原性物質(zhì)粘附到腸粘膜細胞上;中和病毒和毒素的作用(如黃曲霉毒素);凝集病原菌或封閉其鞭毛，使之失去粘附能力;增強抗體依賴性細胞的功能和淋巴細胞的抗菌作用，提高粘膜分泌液中其他抗菌物質(zhì)的協(xié)同能力。
　　三、腸道菌群對粘膜免疫的重要作用
　　腸道正常菌群對宿主的粘膜免疫系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。在無菌動物，由于缺乏微生物的刺激，不僅脾臟及粘膜淋巴組織不發(fā)達，淋巴細胞減少，且腸道內(nèi)產(chǎn)生IgA的漿細胞數(shù)量只有普通動物的十分之一，但在接種腸道正常菌群后粘膜免疫水平可增加至普通動物水平。
　　研究發(fā)現(xiàn)，腸道正常菌群的革蘭氏陰性桿菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素對激活宿主的粘膜免疫系統(tǒng)具有重要作用，特別是雙歧桿菌和乳酸桿菌。
　　宿主血清和腸粘膜表面存在著能與原籍細菌反應(yīng)的抗體，但這些抗體對原籍細菌在腸粘膜及隱窩等部位上定植和增殖并無影響，這是由于原籍細菌與其定居部位的宿主細胞通過糖須或糖被而建立了某種特殊的關(guān)系。
　　(四) 動物正常病毒群
　　一、動物正常病毒群
　　目前證實，并非所有的病毒均對宿主有致病作用，許多病毒的致病作用都是在一定條件下發(fā)生的。大多數(shù)病毒屬于正常病毒群，90%以上的內(nèi)源性病毒群是無致病性的，還可對宿主表現(xiàn)出有益的作用，如對外源性病毒的致病性有某種拮抗作用，還有的病毒具有促進生長發(fā)育、細胞成熟和提高免疫機能的作用。動物體內(nèi)的許多正常病毒都是以前病毒的形式存在于宿主細胞的核酸鏈中。
　　病毒的致病性是相對的，是有條件的。動物的健康帶毒現(xiàn)象也很普遍，目前生物學(xué)家從一些健康豬的心肌和扁桃體分離到56株口蹄疫病毒，包括O型31株，A型20株，C型5株，從而認為口蹄疫病毒具有普遍的健康帶毒現(xiàn)象。此外，豬瘟病毒、偽狂犬病毒也都存在健康帶毒現(xiàn)象。
　　現(xiàn)已證實機體免疫力下降和生理機能障礙是誘發(fā)病毒致病的主要因素。從這個角度看，發(fā)展健康養(yǎng)殖與生態(tài)養(yǎng)殖，提高動物免疫力，減少應(yīng)激是多么重要!
　　四、動物微生態(tài)工程和制劑
　　(一) 動物微生態(tài)研究方法學(xué)
　　隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進展，動物微生態(tài)學(xué)的研究方法不斷創(chuàng)新和突破。這些方法主要包括微生物群的微觀電鏡觀察，菌群在微生態(tài)環(huán)境中的定性、定量、定位測定，微生物群的代謝過程，與宿主之間的關(guān)系，作用機理的闡述，微生物的體外培養(yǎng)，悉生動物試驗，基因工程技術(shù)等。
　　電子顯微鏡在微生態(tài)研究中具有極為重要的意義，為了觀察微生物菌群與宿主的關(guān)系，以及觀察微生物之間的關(guān)系，電鏡是唯一的方法。電鏡包括透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。
　　基因工程又被稱為基因克隆或DNA重組技術(shù)，運用基因工程技術(shù)進行微生態(tài)研究，有助于從本質(zhì)上揭示微生態(tài)各菌群生命活動的秘密以及菌際關(guān)系的本質(zhì)。生物學(xué)家把一些有用的目的基因，如抗原決定簇基因，誘導(dǎo)機體產(chǎn)生保護性抗體的病原體基因，以及對動物生長發(fā)育有利的酶基因等克隆到經(jīng)過改造的動物正常菌群中。當這些正常菌群定植于動物體后，這些基因隨著細菌生長、染色體DNA的表達而表達?；虍a(chǎn)物直接在動物體內(nèi)發(fā)揮作用，省去體外發(fā)酵、提取、再進入動物體內(nèi)的過程。
　　悉生動物在微生態(tài)研究中扮演了極為重要的角色。悉生動物是指一切生命形態(tài)都知道的動物，和無菌動物基本是一個概念。必須采取無菌出生，無菌隔離器飼養(yǎng)，然后飼喂無菌飼料和飲水。又可以根據(jù)微生物的污染程度，分為清潔動物、無特殊病原體動物、無菌動物。
　　動物對正常微生物群的演替、定植、定位、組成及其相互關(guān)系都有影響，動物的年齡、飼料、生理變化等都是引起微生態(tài)變化的重要因素，這些因素的作用機制，主要是通過悉生動物和普通動物的對比研究從而取得了大量的科學(xué)信息。
　　正是借助于這些科學(xué)工具，生物學(xué)家系統(tǒng)研究了動物常見的微生物群，包括乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、擬桿菌、梭菌、腸桿菌、腸球菌、葡萄球菌、假單胞菌等細菌，和酵母菌、假絲酵母、黑曲霉、米曲霉、木霉等真菌，以及螺旋體、衣原體、立克次氏體、支原體、正常病毒群等邊緣微生物群。揭示了這些微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分類、生物學(xué)特性、分布、生理特性和病理特性等，以及這些微生物與宿主之間的密切關(guān)系。
　　(二) 動物微生態(tài)工程
　　動物微生態(tài)工程就是運用動物微生態(tài)理論指導(dǎo)，將有益微生物研制成為促進動物生長或生產(chǎn)性能，抗感染，促進免疫，提高飼料轉(zhuǎn)化利用率，提高畜產(chǎn)品品質(zhì)，或降低環(huán)境污染等功效的復(fù)合或單一的微生態(tài)制劑。
　　目前國際上研究微生態(tài)制劑有以下幾個發(fā)展趨勢：首先盡量使用動物自身的原籍微生物，也就是菌種的同源性，如豬源菌種運用在豬身上，而禽源菌種運用于家禽身上，盡量避免異源菌種的使用;盡量少用過路菌作為微生態(tài)菌種，如芽孢桿菌制劑已經(jīng)在人的身體限制使用。
　　動物微生態(tài)制劑運用復(fù)合菌種效果優(yōu)于單一菌種，也避免了用戶自己復(fù)配單一菌種的麻煩。但單一菌種是研制和復(fù)配復(fù)合菌種的基礎(chǔ)。目前單一菌種的研究注重某特定性能的開發(fā)，如免疫、抗感染、營養(yǎng)、腸道菌群調(diào)控、拮抗特定病原、代謝途徑改善、pH調(diào)節(jié)、環(huán)境調(diào)控、抗應(yīng)激等。
　　微生態(tài)菌種數(shù)量型向質(zhì)量型的轉(zhuǎn)變，就是盡量減少外源微生物菌種對腸道正常菌群平衡的干擾，數(shù)量越少而性能越高越好。微生態(tài)數(shù)量過高會造成菌群平衡的打破，會帶來感染的發(fā)生及營養(yǎng)消耗的增加。
　　此外，轉(zhuǎn)基因工程菌種仍然受到使用上的嚴格限制。雖然基因工程的誕生與發(fā)展極大的推動了動物微生態(tài)研究的發(fā)展，但關(guān)于新菌種的應(yīng)用任何一個國家都非常慎重。美國是世界上批準有益微生物種類最多的國家，目前也不過42種，而且還沒有批準任何一款轉(zhuǎn)基因菌種在動物微生態(tài)上使用。
　　即使是自然菌種，也必須進行嚴格的菌種安全性和遺傳穩(wěn)定性試驗。保證足夠長的時間驗證對動物不帶來任何負面影響，才可以投入使用。在劑型選擇上，微生態(tài)最佳保存方式是凍干保存，液體劑型是最不穩(wěn)定的。芽孢桿菌因為可以形成芽孢，可以通過噴霧干燥的方法，非常穩(wěn)定。
　　動物微生態(tài)是一門新學(xué)科，它的產(chǎn)品是形態(tài)、分類、特征、功能、數(shù)量等各個方面差異巨大的活菌，沒有辦法制定一個科學(xué)的產(chǎn)品標準。和我們過去接觸的化學(xué)品是完全不同的物質(zhì)形態(tài)，所以用化學(xué)品的評價標準來運用與微生態(tài)產(chǎn)品，是不科學(xué)的做法。這也是為什么微生態(tài)制劑在全世界發(fā)展了30多年，除酸乳外始終沒有合適的統(tǒng)一標準的原因。微生態(tài)如何標準化，這個問題全世界的生物學(xué)家們還要繼續(xù)探討下去。