動物腸道微生物代謝與思考（一）

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摘要：腸道微生物及其代謝對動物機體健康與疾病的發(fā)揮著關(guān)鍵性影響和調(diào)控作用。哺乳動物的腸道不僅是進行消化和吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要部位，腸道中有大量復(fù)雜多樣的微生物通過或者定殖，對維持胃腸系統(tǒng)的生理動態(tài)平衡發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。從營養(yǎng)學(xué)的角度看，腸道微生物既影響著動物機體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝，又調(diào)控著宿主曰常的生理功能、疾病免疫等方面。腸道菌群已被證實能夠通過微生物-腦_腸軸與機體進行相互調(diào)控，從而達到改變宿主的機體代謝和腸道屏障功能以及免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的效果，進而調(diào)節(jié)宿主的生理機能和健康狀況。

　　在動物的體內(nèi)存在著大量的微生物，這些微生物能夠幫助宿主建立和維持健康，其中90%的微生物居住在胃腸道。數(shù)量龐大復(fù)雜多樣的微生物菌群代謝產(chǎn)生豐富多樣的代謝產(chǎn)物，從而使腸道成為體內(nèi)一個重要的代謝部位。腸道微生物既影響著營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和能量供應(yīng)，又調(diào)控著宿主正常生理功能及疾病的發(fā)生與發(fā)展，對機體正常功能的運行有著至關(guān)重要的影響。例如在腸道黏膜表面存在著一層由腸道菌群組成的生物屏障，能夠有效抑制病原菌增殖。

　　近年來，曰益增多的研究開始轉(zhuǎn)向腸道菌群與大腦之間的聯(lián)系，已有結(jié)果表明，腸道菌群通過神經(jīng)、內(nèi)分泌、代謝和免疫的途徑參與了腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的雙向調(diào)節(jié)。腸道菌群可以通過自身或代謝產(chǎn)物影響機體，機體也可以通過神經(jīng)、免疫和內(nèi)分泌等途徑影響腸道菌群的變化，以維持微生態(tài)的平衡，該雙向調(diào)節(jié)系統(tǒng)被稱為微生物-腦-腸軸，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸系統(tǒng)之間的傳入和傳出的神經(jīng)，是將機體的內(nèi)分泌和免疫學(xué)的信號綜合在一起的神經(jīng)軸，該系統(tǒng)對動物行為和生理健康有著重要的影響作用。

　　單胃動物的消化道內(nèi)存在多種類型的微生物，包括細菌、古菌、真菌、病毒和寄生蟲等，這些微生物及其代謝產(chǎn)物在營養(yǎng)、免疫等方面對宿主的健康有重要的意義。研究表明腸道微生物菌群受到許多因素的影響，包括親緣關(guān)系、日糧組成、日齡、生活環(huán)境和應(yīng)激等。

1、腸道微生物及其代謝產(chǎn)物

　　在生物體漫長的進化過程中，腸道微生物與其宿主相互選擇并形成了一個相互依賴、相互制約、互惠共生的生態(tài)系統(tǒng)，并作為腸道生態(tài)系統(tǒng)的一部分存在，構(gòu)成一個統(tǒng)一體。然而，腸道微生物區(qū)系的建立是一個非常復(fù)雜的過程，盡管許多微生物可以在腸道內(nèi)定殖，但更多的微生物不能生長，定居下來的微生物經(jīng)過與宿主長期的相互適應(yīng)和選擇，逐漸形成正常的胃腸道微生物區(qū)系。但是由于消化道各部位組織結(jié)構(gòu)和生理特性不同，寄居在各部位的微生物菌落的數(shù)量、組成有所差異。

　　腸道微生物的發(fā)酵功能對于豬的腸道健康有著至關(guān)重要的作用。中短鏈脂肪酸（SCFAs）是腸道微生物中最重要的代謝產(chǎn)物之一，宿主腸道中代謝產(chǎn)物的種類主要由進人腸道的日糧中的碳水化合物的種類以及微生物菌群的結(jié)構(gòu)共同決定。單胃動物腸道中乙酸、丙酸和丁酸含量最高，其含量和比例間接反映腸道微生物菌群狀況。微生物的活性對于宿主的腸道健康也起到重要作用，主要包括刺激腸道蠕動、提高能量產(chǎn)量、維生素合成及腸道免疫刺激等方面。

　　腸道內(nèi)的微生物有助于腸道消化碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)，具有正常腸道微生物環(huán)境的小鼠攝取能量的能力更強，此外有針對肥胖小鼠和人類的腸道微生物進行測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腸道微生物的確能夠增加營養(yǎng)物質(zhì)的代謝水平，從而提高能量和營養(yǎng)物質(zhì)的獲取。

（動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100193）

文章轉(zhuǎn)載自：昕大洋生物飼料