動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)與代謝化學(xué)成分的相互關(guān)系

章安源 李淑花 張志民 王 燕 張呈軍 馮 濤 陳 玲 劉霄飛 劉道中

(山東省獸藥質(zhì)量檢驗(yàn)所,山東濟(jì)南 250000)

動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)與代謝化學(xué)成分的相互關(guān)系

章安源 李淑花 張志民 王 燕 張呈軍 馮 濤 陳 玲 劉霄飛 劉道中

(山東省獸藥質(zhì)量檢驗(yàn)所,山東濟(jì)南 250000)

腸道微生物組是一個(gè)較為龐大且復(fù)雜的微生物群落，同時(shí)，也能夠起到重要的代謝作用，機(jī)體腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的消化和吸收需要依靠寄居其中的菌群結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多化學(xué)成分，本文主要對(duì)動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)與代謝化學(xué)成分的相互關(guān)系進(jìn)行分析和探討，以期為相關(guān)疾病的防治提供一定的指導(dǎo)。

動(dòng)物腸道 菌群結(jié)構(gòu) 化學(xué)成分 相互關(guān)系

腸道菌群是機(jī)體內(nèi)種群數(shù)量最多也是最為復(fù)雜的共生微生物生態(tài)系統(tǒng)，在健康或疾病狀態(tài)下，動(dòng)物生理代謝特性均會(huì)受到腸道菌群結(jié)構(gòu)變化的影響，隨著分子生態(tài)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)微生物基因有了一定的認(rèn)識(shí)，關(guān)于影響腸道菌群結(jié)構(gòu)因素的研究也受到了關(guān)注，現(xiàn)對(duì)動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)與代謝化學(xué)成分的相互關(guān)系綜述如下。

1 腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響因素

動(dòng)物腸道菌群是一個(gè)較為復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，由500～1 000種細(xì)菌組成，其在腸道中所起的作用也不同，大致可將其分為有益菌、有害菌和兼性菌3種，存在于各微生物之間以及微生物與宿主之間，由此構(gòu)成了一個(gè)既相互依存又相互制約的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，在整個(gè)菌群結(jié)構(gòu)中，有益菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，菌群一旦失衡，很容易引發(fā)各種腸道以及非腸道疾病。

1.1 日齡

以家禽為例，其在剛出殼時(shí)處在無(wú)菌狀態(tài)，通過(guò)呼吸、進(jìn)食以及與外界環(huán)境的不斷接觸，細(xì)菌先在消化道定值，而后逐漸向后推移，隨著日齡的不斷增長(zhǎng)，其腸道菌群也日趨穩(wěn)定。

1.2 生理部位

腸道生理結(jié)構(gòu)直接影響到微生物區(qū)系功能，并受到pH值胃腸生態(tài)環(huán)境的制約，以單胃動(dòng)物為例，小腸細(xì)菌由前段向后逐漸增多，細(xì)菌量最大部分在大腸，優(yōu)勢(shì)菌為厭氧菌[1]。

1.3 環(huán)境因素

動(dòng)物腸道內(nèi)環(huán)境及其菌群結(jié)構(gòu)會(huì)受到外部環(huán)境的影響，環(huán)境條件變化超過(guò)動(dòng)物生理承受范圍時(shí)，菌群會(huì)紊亂，致使微生態(tài)系統(tǒng)失衡。

1.4 營(yíng)養(yǎng)組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)

動(dòng)物的日常飲食情況對(duì)腸道菌群影響較為直接，例如，益生素的攝入，將會(huì)對(duì)腸道內(nèi)有害微生物產(chǎn)生抑制作用，營(yíng)造有利有益菌的繁殖環(huán)境，如啤酒酵母便能對(duì)腸道乳酸桿菌起到一定的刺激作用，從而加快其繁殖；此外，寡糖類(lèi)、抗生素、類(lèi)以及中草藥類(lèi)等食物的攝入也會(huì)對(duì)腸道菌群產(chǎn)生不同的影響，因其對(duì)腸道微生態(tài)平衡會(huì)產(chǎn)生明顯的調(diào)節(jié)作用，因此，常通過(guò)改變營(yíng)養(yǎng)成分和化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)維持腸道菌群結(jié)構(gòu)[2]。

2 腸道菌群與代謝產(chǎn)物關(guān)系的分析

腸道菌群可起到代謝、營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)等作用，分析動(dòng)物腸道菌群的代謝功能進(jìn)行分析，探討其與各代謝產(chǎn)物之間的關(guān)系，可以做好相關(guān)疾病的防控。

2.1 腸道菌群與消化酶、代謝酶的關(guān)系

消化酶包括淀粉酶、果膠分解酶和纖維分解酶等，可由腸道內(nèi)某些細(xì)菌產(chǎn)生，例如α淀粉酶可由放線菌產(chǎn)生，研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)腸道細(xì)菌含有肽酶，而含有蛋白酶的細(xì)菌則非常少，主要由地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌產(chǎn)生，還有一些酶是哺乳動(dòng)物和禽類(lèi)難以在體內(nèi)合成的，如葡聚糖，明確消化酶作用機(jī)制，可使得、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更好地被動(dòng)物吸收和利用，從而促進(jìn)其生長(zhǎng)。代謝酶包括水解酶、裂解酶、氧化還原酶等，也可由某些細(xì)菌產(chǎn)生，但這些酶類(lèi)多會(huì)產(chǎn)生毒害作用，如植物中含有的糖苷成分，通常并不容易被吸收，但是在細(xì)菌糖苷酶的作用下則會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，最終生成有毒的氰化物，相關(guān)醫(yī)學(xué)資料顯示，通過(guò)糞中各種細(xì)菌酶活性，可明確隨著營(yíng)養(yǎng)組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)的調(diào)整引起動(dòng)物腸道菌群變化以及結(jié)腸代謝與各類(lèi)疾病的關(guān)系（見(jiàn)表1）[3]。

表1 與DGGE相關(guān)的代謝物的NMR鑒定

2.2 腸道菌群與有益成分、有害成分的關(guān)系

在消化系統(tǒng)和菌群作用下，營(yíng)養(yǎng)素會(huì)在腸道內(nèi)發(fā)生分解，產(chǎn)生一些包含有益成分和有害成分的代謝化學(xué)成分，其中有益成分以有機(jī)酸為主，由此產(chǎn)生的活性物質(zhì)會(huì)在消化道內(nèi)形成一道生物屏障和化學(xué)屏障，從而有效阻止一些致病菌的繁殖，這些有益菌若能在腸道內(nèi)維持優(yōu)勢(shì)地位，有助于微生物群系的建立，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。有害成分包括生物胺、酚類(lèi)、糖苷配基等腐敗物質(zhì)成分，其對(duì)腸道黏膜細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生毒害作用，致使動(dòng)物胃腸功能紊亂，引發(fā)一系列疾病[4]。利用有益菌可抑制腐敗菌的繁殖，降低腐敗物含量以及腸道內(nèi)容物，這樣不僅可以保持動(dòng)物機(jī)體健康，其排除的糞便有害物質(zhì)也會(huì)減少，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

3 討論

動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)受多種因素影響，就其與代謝功能來(lái)看，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的消化成分和機(jī)體代謝化學(xué)成分聯(lián)系密切，通過(guò)對(duì)各影響因素的綜合分析，對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證有益菌的優(yōu)勢(shì)地位，協(xié)助機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的消化吸收，同時(shí)使其機(jī)體代謝物中的有害成分減少，抑制腐敗物質(zhì)成分的毒害作用，對(duì)機(jī)體內(nèi)外環(huán)境起到一定的凈化作用，維持微生物區(qū)的動(dòng)態(tài)平衡，從而有效降低疾病的發(fā)生率，更好地促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)。

章安源（1981-），女，碩士研究生，山東省獸藥質(zhì)量檢驗(yàn)所獸醫(yī)師，現(xiàn)從事獸藥檢驗(yàn)及畜產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)工作。