豬呼吸道微生物群及其與呼吸道疾病的關(guān)系研究

張 蕾，黃宣凱，陳 亮，高圣玥，馮萬宇，苗 艷，蘭世捷，沈思思

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

豬呼吸道疾病綜合征（PRDC）可由多種因素和多種微生物引起。規(guī)?；B(yǎng)殖場存在的引發(fā)因素包括飼養(yǎng)密度高、畜群混養(yǎng)、通風(fēng)不良和溫度不適等，病毒類病原體包括豬流感病毒、豬繁殖與呼吸綜合征病毒、豬圓環(huán)病毒2 型等也可引起發(fā)病。豬呼吸道疾病綜合征涉及的細菌，從傳統(tǒng)上可分為原發(fā)性（如支氣管炎博德特菌、豬肺炎支原體和胸膜肺炎放線桿菌）和繼發(fā)性（如多殺性巴氏桿菌、副豬嗜血桿菌和豬鏈球菌）［1］，盡管這些病原體可在世界范圍內(nèi)引起區(qū)域性動物肺炎，但其中某些仍是健康豬上呼吸道的常在菌群［2］，因此，了解呼吸道微生物群落之間的相互作用，是關(guān)乎動物健康和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的重要課題。本文概述了健康豬呼吸道的細菌生態(tài)及微生物群落的變化對呼吸道疾病發(fā)生所帶來的積極和消極作用。

1 豬呼吸道微生物的定植、生長和影響因素

1.1 呼吸道微生物的定植和生長 豬的呼吸道可分為上、下兩部分，上呼吸道由鼻、咽、喉組成，下呼吸道由氣管和肺組成［3］。新生仔豬呼吸道內(nèi)最初的細菌起源尚不清楚。研究表明，細菌是在出生時或出生后不久，從母體（垂直傳播）和環(huán)境（水平傳播）獲得的［4］。然而，呼吸道細菌的定植可能是在子宮內(nèi)，始于羊膜內(nèi)感染期間，但對于豬的此種假設(shè)仍需要研究來證實。無論是發(fā)生在子宮內(nèi)或是出生后，新生仔豬的外部和內(nèi)里都會有大量的微生物定植。研究表明，仔豬鼻腔內(nèi)的微生物群落很大程度上受到外部因素的影響，如分娩和喂養(yǎng)方式［5］。

仔豬出生后8 h 內(nèi)扁桃體的微生物組成與母豬陰道和乳頭皮膚上的相似，表明這兩處是豬上呼吸道早期定植微生物的重要來源［6］。Slifierz 等［7］研究顯示仔豬在出生后的7 周內(nèi)，鼻腔微生物群落的組成和結(jié)構(gòu)變化顯著，在斷奶后2～3 周逐漸穩(wěn)定。健康仔豬扁桃體的微生物群取決于圈舍環(huán)境，在3周齡時總體趨于穩(wěn)定，受外部影響較少［6］。目前母體遺傳因素在豬呼吸道微生物構(gòu)成中的重要性尚不明確。

1.2 呼吸道微生物群形成的影響因素 斷奶對仔豬體內(nèi)早期微生物組成有重要影響。健康哺乳仔豬腸道主要微生物群落的改變與更換飼料有關(guān)［8］。上呼吸道的微生物群落同樣受斷奶影響，鏈球菌屬的相對豐度增加，而莫拉菌屬的豐度降低，飼料、飼養(yǎng)條件和抗菌藥物的使用均可能導(dǎo)致這種變化［6］。

喂養(yǎng)方式和地面環(huán)境也會影響豬上呼吸道微生物群落的組成。據(jù)報道，與傳統(tǒng)日糧飼喂的豬相比，用液體料飼喂的豬鼻腔中某些常見菌的相對豐度顯著增加，如假單胞菌屬、棒狀桿菌屬和纖維桿菌屬。Megahed 等［9］提出，復(fù)雜的生態(tài)更利于有害菌群生長，而抑制有益菌群的生長繁殖，因此，與稻草墊料相比，單純使用地板更利于構(gòu)建平衡的呼吸道和腸道微生物群落。

飼養(yǎng)環(huán)境中氨氣的濃度會影響豬呼吸道健康。體內(nèi)試驗表明，氨濃度高于0.002 5%時，豬的氣管黏膜和肺泡會受到損害，生長性能降低；同時，乳酸桿菌等有益細菌的定植減少，鼻腔內(nèi)莫拉氏菌和鏈球菌的數(shù)量增加［10］。

抗生素是早期影響仔豬上呼吸道微生物群落的關(guān)鍵因素之一，尤其是在被廣泛應(yīng)用于治療斷奶仔豬腹瀉后［11］。當(dāng)使用泰樂菌素、頭孢噻呋、土拉霉素、土霉素或青霉素等抗菌藥時，豬上呼吸道微生物群落的穩(wěn)態(tài)都會受到干擾。但是，微生物群落對不同抗生素的變化顯示出特異性，在某些情況下會導(dǎo)致某些菌群種屬類別的相對豐度發(fā)生很大變化。例如，給健康豬胃腸道外使用頭孢噻呋，會增加鼻腔內(nèi)梭狀芽孢桿菌屬的相對豐度，降低莫拉氏菌屬、鏈球菌屬和奈瑟菌屬的相對豐度。胃腸道外給藥土拉霉素后也可觀察到相似的情況，而胃腸道外給藥土霉素后，對豬鼻腔內(nèi)梭狀芽孢桿菌屬和鏈球菌屬的影響較小。有研究表明，在飼料中添加土霉素后，豬扁桃體和鼻腔內(nèi)微生物群落的多樣性呈顯著下降，放線桿菌屬和鏈球菌屬的數(shù)量增加［12-13］。

2 健康豬呼吸道的菌群

2.1 上呼吸道菌群 健康豬鼻腔內(nèi)存在的細菌通常為變形桿菌門和厚壁菌門，擬桿菌和放線菌雖然也存在，但流行率較低［14-15］。在整個生產(chǎn)周期中，莫拉氏菌屬也是健康豬鼻腔內(nèi)的常見菌，其次是鏈球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和乳桿菌屬［16］。

成年豬扁桃體的微生物群落組成與鼻腔內(nèi)的相似，主要是變形菌門和厚壁菌門，但與鼻腔微生物群落不同的是，其主要微生物群落是放線桿菌屬、巴氏桿菌屬和嗜血桿菌屬，莫拉氏菌屬較少［17］。健康仔豬口、咽中的微生物群落與扁桃體的相似，主要是鏈球菌屬、放線桿菌屬和乳桿菌屬［18］。鏈球菌屬是健康育肥豬喉部的常在菌［19］，但由于缺少基因?qū)用娴纳钊敕治觯须y區(qū)分是共生性的還是致病性的。

2.2 下呼吸道菌群 對健康豬下呼吸道微生物組成的研究結(jié)果各有不同。某些研究報道豬下呼吸道的主要微生物是變形菌門和厚壁菌門，其次是擬桿菌門和軟壁菌門，但有些則報道主要是厚壁菌門，而變形菌門和擬桿菌門僅為健康豬肺部微生物群的一小部分。此外，細菌種屬層面的差異更大，有的報道肺部主要微生物有甲基嬌養(yǎng)桿菌屬（Methylotenera）、普雷沃氏菌屬（Prevotella）、鞘脂菌屬（Sphingobium）、乳酸桿菌，有的報道主要是大腸桿菌、支原體、乳球菌屬和巨球菌屬（Macrococcus），另有人則報道主要是厭氧芽孢桿菌屬（Anoxybacillus）和喜熱菌屬（Caloramator）［20-21］。差異的產(chǎn)生可能是由于樣本動物的年齡差異、采樣和數(shù)據(jù)分析方法不同所致，養(yǎng)殖環(huán)境也可能有影響。目前尚缺少對豬呼吸道真菌群落的研究，且豬上呼吸道的病毒群落也極具復(fù)雜性。

3 豬呼吸道微生物群與呼吸道疾病的關(guān)系

比較健康豬和PRDC患病豬的呼吸道微生物群落，發(fā)現(xiàn)病豬的肺部支氣管肺泡灌洗樣本中有更多的病原微生物，如鏈球菌、嗜血桿菌、巴氏桿菌和博德特氏菌，同時乳酸桿菌等有益菌減少。PRDC患病豬的口、咽部有較多的莫拉氏菌、韋榮氏球菌和卟啉單胞菌，證明呼吸道疾病與上呼吸道微生物組成的變化相關(guān)［18，20］。正如呼吸系統(tǒng)疾病患者呼吸道中微生物的豐富度和多樣性降低一樣［22］，患革拉瑟氏?。ǜ必i嗜血桿菌病，一種通常與肺炎相關(guān)的全身性疾?。┑淖胸i上呼吸道的微生物群也有同樣的變化［14］。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是豬上呼吸道微生物研究的另一個重要方面，該菌是一種新興人畜共患病原體。一項對丹麥養(yǎng)豬場金黃色葡萄球菌的縱向研究表明，包括明串珠菌屬和毛螺菌屬等在內(nèi)的20 類鼻腔微生物都與金黃色葡萄球菌的存在有關(guān)。鼻腔MRSA的定植與鏈球菌屬的存在呈負相關(guān)，說明二者可能為拮抗作用［23］。為減少抗生素耐藥性，益生菌（如乳酸桿菌屬）因其能增加自然殺傷細胞的活性、減少促炎細胞因子的產(chǎn)生和保護生物生態(tài)位，已被倡導(dǎo)用作微生態(tài)制劑［8］。盡管乳酸桿菌對豬呼吸道的作用尚不明確，但從PRDC患病豬口、咽部和肺部中乳酸桿菌的相對豐度顯著降低來看，乳酸桿菌對于機體抵抗呼吸道病原體具有積極作用。

4 結(jié)論和展望

新技術(shù)的發(fā)展使我們能夠了解呼吸道不同部位的微生物組成差異，以及微生物群與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)作的關(guān)聯(lián)。健康豬的呼吸道微生物群比患病豬的更豐富、均勻，表明微生物群失衡增加了PRDC的易感性。不穩(wěn)定的微生物群有利于致病菌在上呼吸道定植，并進一步入侵下呼吸道，最終導(dǎo)致肺部疾病。病毒和真菌雖然在人和動物的呼吸道中占有重要地位，但關(guān)于豬呼吸道病毒和真菌的研究很少，幾乎沒有。通過全基因組鳥槍法等手段將呼吸道微生物分析擴展到非細菌部分，將有助于我們形成對整個呼吸道微生物群的整體認知。

然而，有關(guān)豬呼吸道微生物與健康和疾病之間復(fù)雜關(guān)聯(lián)的研究還處于早期階段，共生微生物與條件致病菌之間的相互作用需要更多的探究?，F(xiàn)在有關(guān)微生物在PRDC中作用的研究大多是基于健康肺和病變肺的比較，故有必要對疾病發(fā)展過程中肺部的微生物群變化做縱向研究，并探究抗生素使用所產(chǎn)生的影響。