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肠道微生物研究进展范文1
关键词 白蚁；纤维素酶；纤维素；降解
中图分类号 Q556.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）21-0235-02
纤维素是自然界中分布最广、蕴藏最多的一种天然可再生聚合体。自然界年产量纤维素超过1011 t的，按能量换算约等于近7×1011 t石油，而且纤维素无污染可再生，能循环环保使用[1]。白蚁遍布于除南极洲外的六大洲，全世界已知有3 000多种白蚁，初步统计总量超过3.5×1017头，纤维素年均消耗量约7×108 t。目前制约纤维素广泛应用的主要因素是纤维素酶的酶稳定性差、催化效率低、人工提取和表达的酶纯化难度较大、进行工业化大规模经济生产较难。白蚁纤维素酶对纤维素的开发利用具有特别重要的意义，已成为国内外研究的热点。本文就白蚁纤维素酶的研究进展作一简述。
1 白蚁纤维素酶简介
纤维素酶是一组能够水解纤维素的葡萄糖苷键并转化成葡萄糖的多组分酶的总称。纤维素酶包括内切酶、葡萄糖苷酶和外切酶。纤维素需要这些酶的共同出现并且协同作用共同催化才能完全被降解。到目前为止，纤维素酶降解纤维素的催化降解机理仍未得到完全阐明。微生物（包括原生动物、细菌、真菌和放线菌等）、植物和节肢动物等都能分泌产生纤维素酶[2]，但白蚁是分泌产生纤维素酶的最大群体。
白蚁纤维素酶主要包括外源纤维素酶和内源纤维素酶。外源纤维素酶由白蚁消化道特别是中、后肠共生的微生物包括原生动物和细菌及高等白蚁巢体真菌分泌产生。目前，还有部分白蚁暂无内源纤维素酶发现的报道。一直以来，人们认为动物自身不含纤维素酶，以纤维素为食的动物是通过体内共生微生物来降解纤维素的。1963年，Marshall et al首次检测到动物能分泌产生内源纤维素酶。1998年，Watanabe et al在白蚁中克隆到内源纤维素酶，从而证实了白蚁自身也能分泌产生内源性纤维素酶[3]。
到现在，研究发现白蚁内源纤维素酶包括内切酶和糖苷酶，主要在白蚁中肠的上皮细胞和唾液腺分泌产生[4]，暂时还没有关于外切酶的报道。一些研究发现：白蚁纤维素酶的酶学特性、稳定性、含量、组成成分及其分泌部位等与白蚁的品级、产地和种类等相关。白蚁体内的纤维素酶存在着动态的协调平衡。绝大部分白蚁通过内源和外源纤维素酶的协调催化降解作用，在体内形成高效地纤维素酶降解催化体系，在其独特的肠道结构和共生微生物的帮助下，将纤维素转为葡萄糖等营养物质以维持自身和共生微生物的生长。白蚁内源纤维素酶与外源纤维素酶的相互协同降解机制，白蚁与其体内微生物的共生关系现未得到完全阐明。
2 白蚁纤维素酶研究进展
至今，纤维素酶的研究已经历酶的提取纯化和克隆表达2个发展阶段。目前，人们主要集中在对纤维素酶的结构功能研究以及纤维素酶的高表达加以经济应用方面，并已在催化机理、生物合成调控及工业生产应方面用取得较大进展。人们对白蚁纤维素酶的研究，首先是从其共生微生物分泌的外源纤维素酶开始的。
1925年，Cleveland et al指出白蚁共生原生动物在白蚁消化降解纤维素中起着重要作用[5]。1932年，Trager[6]发现白蚁肠道共生的鞭毛虫能够分泌纤维素酶。1938年，Hungate et al发现内华达古白蚁进食的纤维素1/2以上被其共生原生动物降解[7]。
2005年，Inoue et al在家白蚁共生原生动物中克隆到了纤维素酶基因[8]，从分子角度证明白蚁体内存在着原生动物分泌的外源纤维素酶。Knig H、Drge S和Tamburini E et al先后分别在白蚁中分离获到具有纤维素酶活性的细菌[9]。
2007年，Warneck et al [10]对高等白蚁后肠共生微生物进行研究，发现大量纤维素酶基因，表明白蚁肠道细菌对白蚁纤维素的水解具有重要的作用。高等白蚁则能利用蚁巢共生真菌食取纤维素酶来催化纤维素。Martin et al发现撒哈拉大白蚁通过食巢真菌间接获取外切葡聚糖酶[11]。
1998年，Watanabe et al通过试验在白蚁的唾液腺中克隆到纤维素酶，从而证实了白蚁内源性纤维素酶的存在。随着研究的不断深入，越来越多的内源纤维素酶基因得以发现，内源纤维素酶在白蚁降解纤维素过程中的作用越来越为重要。
1925年科学家发现了白蚁共生微生物降解纤维素的现象，但纤维素酶基因方面的研究始于20世纪70年代末。1982年，Whittle et al [12]首次在微生物中克隆到纤维素酶基因。1998年，Watanabe et al首次克隆出白蚁内源纤维素酶基因。1999年，Tokuda et al克隆到纤维素酶全长基因并在大肠杆菌中得到表达[13]。
迄今为止，人们已经在白蚁肠道共生微生物中得到外源纤维素酶基因近1 000个，主要分属于糖基水解酶家族第45家族、第7家族和第5家族[14]，并已在大肠杆菌中成功表达近100个。白蚁内源纤维素酶基因已有20余种得到克隆，主要分属于糖基水解酶家族第9家族，目前也有不少在原核表达成功表达的报道。
目前，纤维素酶基因原核表达存在着产量低、活性弱、稳定性差和纯化难等的缺点，不适于工业大规模经济化生产。人们正尝试用真核表达系统来进行纤维素酶基因的表达研究，主要集中在酵母表达系统，并取得了一定的进展。同时，随着动物内源纤维素酶的发现的不断增多，为克服微生物分泌的纤维素酶原核表达的不足，白蚁内源纤维素酶的真核高效表达成为研究的热点。马斯科马公司发明一项白蚁纤维素酶在酵母中的异源表达的专利，能有效提高表达效果。
纤维素酶的最核心问题是酶稳定性差、催化效率低、人工提取和表达的酶纯化难度较大、工业化经济生产较难进行。因此纤维素酶的生物合成调控、降解催化机理和空间结构功能的基础理论研究，以及克隆和筛选出表达高活性纤维素酶的基因和利用分子生物学技术构建改造活性高、耐高/低温、耐酸/碱的纤维素酶生物工程菌的应用研究成为当今的主要研究方向。
近年兴起了基因重排、分子模拟和定点突变等技术，这些技术主要对蛋白质分子结构进行三维模拟，通过同源建模等手段进行理性分子设计，对天然酶蛋白的催化活性、稳定性、底物特异性、耐热性和耐酸碱性等进行合理化改造，具有较强的预见性和可操作性。
2002年，Attila Nemeth et al [15]对通过突变技术有效提高了纤维素酶的耐热性。2005年，JinFeng NI et al[16]对4种白蚁纤维素酶基因进行改造，酶活性提高了10倍以上。2009年，Kim Y S et al [17]通过定向进化有效提高了纤维素酶的活性，Liu W J et al [18]则提高了纤维素酶的热稳定性。2011年，Liang Chaoning et al [19]将内切葡聚糖酶进行改造，酶活性增加了近2倍。华南理工大学对白蚁 Nasutitermes takasagoensis的纤维素酶和来源于Thermom-onospora fusca 的纤维素酶进行同源建模，并将重组后的纤维素酶在毕赤酵母中成功表达[20]。广西大学对家白蚁内切葡聚糖酶进行饱和突变，并取得一定结果[21]。
3 展望
白蚁是自然界中纤维素的最主要消耗者，白蚁主要通过内源和外源纤维素酶的协同作用分解纤维素，最终转化为葡萄糖，白蚁体内就是一个微型的生物发酵器。若能模拟白蚁的纤维素酶降解系统，工业化纤维素-葡萄糖-酒精-燃料的生产体系，必是解决当前环境问题、能源危机的一条重要途径。纤维素酶的结构与催化机理、白蚁与其共生微生物的协同降解机制以及定向设计并高表达活性高、稳定性强的纤维素酶以便工业应用是当前白蚁纤维素酶研究面临的主要任务。随着研究的不断深入，白蚁纤维素酶将在人类生活中发挥出更大的作用。
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肠道微生物研究进展范文2
【关键词】益生菌；临床应用；肠道菌群平衡
目前益生菌属于一种生物制剂，临床上对于益生菌的有效性和危险性数据不够完善；但目前临床上对于应用益生菌后的效果满意，对于早产儿的益生菌应用更是突出。其改善宿主肠道菌群平衡，一定程度地激发早产儿自身免疫反应，带给早产儿有益作用。目前早产儿都会伴有一些或大或小的消化性疾病比如小儿腹泻、肠道炎症等，若是疾病严重可能会导致早产儿营养不良、心脏胃肠道疾病甚至死亡；所以对早产儿的疾病防治是很有必要的。益生菌作为利于人体的生物制剂，对此类消化性疾病防治有着满意的效果，尤其是在促进肠道消化，改善肠道平衡方面效果突出已经在临床上投入使用。
一、益生菌的基本作用及作用机制
1.益生菌首要作用是调节肠胃道菌群平衡：早产儿的消化系统主要是由微生物构成，而大部分微生物是厌氧菌；机体的新陈代谢、免疫反应、抵抗力等都与人体微生态平衡密切相关。而机体的菌群是相互依赖、相互抑制的，要是微生态平衡被破坏，则机体的菌群就会受影响从而导致菌群失调、有害菌增多等。益生菌在一定程度上可以是有益菌繁殖，使有益菌和有害菌数量相同，使肠道菌群平衡和促进肠道微生态平衡；这样就有效地改善肠道消化功能，防止腹泻腹胀等肠道疾病。肠道疾病有时候是突发性的，临床上需要对其及时诊断与治疗，口服益生菌则可以起到缓解肠道疾病，再配合一定的药物治疗，可以得到比较满意结果。
2.其次就是益生菌在机体免疫方面的作用：机体免疫系统是一个复杂的系统，尤其是细胞吞噬方面，机体具有免疫外界细菌还有吞噬有害细菌，对于肠道菌群平衡有着一定的作用。随着人体受药物影响而改变了细胞吞噬作用，还有抗生素的频繁使用带来一些副作用。在益生菌的应用中可以促进淋巴细胞增生，这就增加了免疫细胞进而改善细胞吞噬作用；同时也可以增加抗炎因子，促进肠道炎症治疗效果。再者就是益生菌可以促进肠黏膜的免疫球蛋白的分泌；肠道每天都会有许多免疫球蛋白分泌进入肠道内，而此蛋白可以保护肠黏膜不受炎症破坏，防止其他蛋白水解。益生菌则有着保护肠黏膜的功能，使肠粘膜修复损伤上皮，保护其不受细菌感染。
3.益生菌的其他作用
益生菌可以作为受体来和病原体竞争受体结合点，因为益生菌在肠上皮上有着与致病菌相同的复合糖结合点，如果一定量的使用益生菌则可以起到抑制致病菌结合定植从而改善肠道疾病。同时益生菌还可以促进损伤上皮修复，阻止致病菌再次移位定植，减少炎症的发生率。益生菌可以改善肠道酸碱平衡，促进肠道代谢平衡，对病原菌有抑制作用，还可合成各种维生素如维生素B1、B2等，促进肠道营养吸收。
二、益生菌在早产儿重要疾病中的临床应用
1.坏死性小肠结肠炎的有效预防与治疗：早产儿的坏死性小肠结肠炎主要是因为小儿肠黏膜损坏从而发生局部坏死，是新生儿非常严重的消化疾病。这最大的引起原因是肠道有害菌增多感染和肠道供血不足导致肠道坏死；服用益生菌则可以预防疾病的发生。益生菌具有改善肠道菌群平衡作用，则可以抑制有害菌感染，防止肠道黏膜破坏，则有效地起到防治小肠结肠炎发生。
2.有效地预防黄疸：黄疸可以说是常见的新生儿症状；是由于早产新生儿血脑屏障不够完善，随着各种因素的影响引起胆红素增多，使新生儿出现不同程度的黄疸。早期轻度黄疸是不会引发新生儿病理性症状，然而重度黄疸则会引发核黄疸（胆红素脑病）；核黄疸会影响新生儿神经系统，不仅会给新生儿带来一定的神经性疾病甚至会危及新生儿生命。据相关实验证明，早产新生儿通过口服益生菌制剂可以明显降低血胆红素，促进胆红素肝肠循环及其排泄，有效地预防和改善黄疸症状。
3.益生菌对小儿各类腹泻防治的作用：
早产新生儿常常会发生腹泻疾病，而且大部分是肠道菌群不平衡导致的。在一定意义上，益生菌不但可以增加腹泻肠道内的有益菌数量，还可以改善其活力，从而抑制致病菌的生长，使肠道菌群平衡，缓解消除腹泻症状；这对新生儿来说是非常有利的，益生菌同时可以对小儿细菌性腹泻、感染性腹泻等腹泻疾病进行早期预防，为早产儿的营养发育作出一定的作用。还有一类腹泻是临床上常见的就是抗生素使用引起的腹泻，不能有效避免，因为一些早产新生儿患有感染性疾病需要一定的抗生素治疗，也就不可避免地发生此类腹泻。而益生菌可以一定程度地抑制抗生素的肠道破坏，从而缓解腹泻疾病。
三、益生菌的新生儿临床研究进展
单方面使用益生菌对新生儿腹泻、黄疸和肠道改善等疾病的预防治疗有着满意的效果。同时临床上也正在研究益生菌联合其他药物联合治疗新生儿黄疸等疾病：茵栀黄，是属于中成药，有着清热解毒退黄的作用；目前临床上主要针对新生儿黄疸做研究，配合益生菌适量融合母乳制成口服液（混合母乳是为了预防小儿出现不良反应），定期给新生儿服用。据临床结果资料表示，在常规的治疗基础上，茵栀黄配合益生菌制剂可以有效快速地减少新生儿胆红素，从而在短时间内实现消除黄疸症状。临床上也在尝试不同的联合用药，益生菌的作用将会不断地开发出来，给新生儿疾病治疗带来更好的效果。
四、小结
据国外早产新生儿服用益生菌效果研究表示服用益生菌可以减少早产儿呕吐、腹泻、腹胀、胃潴留等消化道疾病的发生，说明益生菌利于早产儿胃肠正常运作，可以有效避免各类消化性疾病导致早产儿发育不良、后遗症等。早产儿自身消化系统发育未成熟导致胃肠道消化功能弱，还有早产儿肠道菌群定植也是影响早产儿消化系统疾病的。一般情况下，早产儿肠道菌群定植较迟，肠道菌群较少，尤其是乳酸杆菌，对小儿的消化、蛋白分解是很不利的；因此使一些致病菌繁殖导致感染。进一步说明了早产儿及时补充益生菌可以调节肠道菌群平衡，防治腹泻、感染的发生。
【参考文献】
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肠道微生物研究进展范文3
关键词：快速 检测 食品 微生物
随着人们生活水平不断提高，食品安全问题越来越受到人们的重视，微生物对食品的污染问题也相应地备受关注。在食品生产、加工、储存、运输、销售等各个环节中都有污染微生物的可能。一旦污染，微生物将大量繁殖而引起食品腐败变质，或导致食源性感染和食物中毒。传统的检验方法，主要包括形态检查和生化方法，其准确性、灵敏性均较高，但涉及的实验较多、操作烦琐、耗时长、准备和收尾工作繁重。所以，准确、省时、省力和省成本的快速检验方法是社会的迫切需要。本文对食品中微生物的快速检测方法进展情况进行综述，以利于对食品进行筛选和检测，最终达到预防肠道传染病和食物中毒的发生的目的。
1、即用型纸片法
3M公司的perrifilmTMPlate系列微生物测试片，可分别检测菌落总数、大肠菌群计数、霉菌和酵母计数。由RCP Scientific Inc公司开发上市的Regdigel系列，除上述项目外还有检测乳杆菌、沙门菌、葡萄球菌的产品，这两个系列的产品与传统检测方法之间的相关性非常好。如用大肠菌群快检纸片检测餐具的表面，操作简便、快速、省料，特异性和敏感性与发酵法符合率高，已经被列为国标方法。使用时应正确掌握操作技术和判断标准，从而达到理想的检测效果[1]。美国3M公司生产的PF（Petrifilm）试纸还加入了染色剂、显色剂，增强了菌落的目视效果，而且避免了热琼脂法不适宜受损细菌恢复的缺陷。在大肠菌群检测方面，国标方法报告的是MPN值而不是每克食品中的大肠菌群数，PF法则可以得出精确数据。霉菌快速检验纸片，应用于食品检验中的霉菌具有操作简便，仅需36℃培养，不需要低温设备；快速，仅需2 d就可观察结果，比现在的国家标准检验方法缩短3 d～5 d，大大提高了工作效率。纸片法与国标法在霉菌检出率上差异无显著性，且菌落典型，易判定。纸片荧光法利用细菌产生某些代谢酶或代谢产物的特点而建立的一种酶底物反应法。只需检测食品中大肠菌群、大肠杆菌的有关酶的活性，将荧光产物在365 nm紫外光下观察即可。同时纸片可高压灭菌处理，4℃保存，简化了实验准备、操作和判断[3]。
2、生物化学技术
2.1 PCR技术 PCR技术采用体外酶促反应合成特异性DN段，再通过扩增产物来识别细菌。由于PCR灵敏度高，理论上可以检出一个细菌的拷贝基因，因此在细菌的检测中只需短时间增菌甚至不增菌，即可通过PCR进行筛选，节约了大量时间，但PCR技术也存在一些缺点：食物成分、增菌培养基成分和其他微生物DNA对Taq酶具有抑制作用，可能导致检验结果假阴性；操作过程要求严格，微量的外源性DNA进入PCR后可以引起无限放大产生假阳性结果；扩增过程中有一定的装配误差，会对结果产生影响。最近，美国快力康公司推出了全球第一台PCR全自动检测仪BAX系统，克服手工操作PCR的缺点，能用于检测细菌，敏感性和特异性都非常好[4]。
2.2 基因探针技术 基因探针技术利用具有同源性序列的核酸单链在适当条件下互补形成稳定的DNARNA或DNADNA链的原理，采用高度特异性基因片段制备基因探针来识别细菌。基因探针的优点是减少了基因片段长度多态性所需要分析的条带数。如法国生物一梅里埃公司的GENPROBE基因探针检测系统，对于分离到的单个菌落，30 min完成微生物的确证试验[4]，基因探针的缺点是不能鉴定目标菌以外的其他菌。
3、选择、鉴定用培养基法
在培养基中加入特异性的生化反应底物、抗体、荧光反应底物、酶反应底物等，可使目标培养物的选择、分离、鉴定一次性完成。如生物一梅里埃公司的BP+RPF（兔血浆+纤维蛋白原）培养基，可在24 h内鉴定金黄色葡萄球菌[5]。Merk公司的chromocult Coliform Agar培养基上，大肠杆菌为墨绿色至紫色菌落，沙门菌为淡绿色至蓝绿色菌落。柠檬酸杆菌和克雷伯杆菌为橙红色至红色菌落，其他肠道菌为无色菌落。
4、细菌直接计数法
主要包括流式细胞仪（FCM）和固相细胞计数（SPC）法。FCM通常以激光作为发光源，经过聚焦整形后的光束垂直照射在样品流上，被荧光染色的细胞在激光束的照射下产生散射光和激发荧光。光散射信号基本上反映了细胞体积的大小；荧光信号的强度则代表了所测细胞膜表面抗原的强度或其核内物质的浓度，由此可通过仪器检测散射光信号和荧光信号来估计微生物的大小、形状和数量。流式细胞计数具有高度的敏感性，可同时对目的菌进行定性和定量。目前已经建立了细菌总数、致病性沙门菌、大肠埃希氏菌等的FCM检验方法。固相细胞计数可以在单个细胞水平对细菌进行快速检测。滤过样品后，存留的微生物在滤膜上进行荧光标记，采用激光扫描设备自动计数。每个荧光点可直观地由通过计算机驱动的流动台连接到ChemScan上的落射荧光显微镜来检测，尤其对于生长缓慢的微生物，检测用时短使该方法明显优于传统平板计数法[6]。
5 、全自动微生物分析系统（AMS）
AMS是一种由传统生化反应及微生物检测技术与现代计算机技术相结合，运用概率最大近似值模型法进行自动微生物检测的技术，可鉴定由环境、原料及产品中分离的微生物。AMS仅需4 h～18 h即可报告结果，以常规法鉴定细菌，只能得到是或不是某种菌，要想知到是哪种菌还要做大量、烦琐的生化试验，而AMS则可以直接报告是什么菌[7]。法国生物梅里埃集团公司出品的VitekAMS自动微生物检测系统属当今世界上最为先进、自动化程度最高的细菌鉴定仪器之一。Vitek对细菌的鉴定是以每种细菌的微量生化反应为基础，不同种类的Vitek试卡（检测卡）含有多种的生化反应孔，可达30种，可鉴定405种细菌[8]。用AMS明显缩短肠道菌生化鉴定的时间，如鉴定沙门菌属只需4 h，鉴定志贺氏菌属只需6 h，鉴定霍乱弧菌等致病性弧菌亦只需4 h～13 h[6]。
总之，随着现代科技的发展，可以预料在不远的将来，传统的微生物检测技术将逐渐被各种新型简便的微生物快速诊断技术所取代。近年来兴起的基因探针技术及全自动微生物检测系统，将从根本上改变微生物的检测方法，具有非常广阔的应用前景。
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肠道微生物研究进展范文4
1仔猪腹泻的主要原因及常见防治对策
1.1仔猪腹泻的主要原因
仔猪腹泻主要有传染性腹泻和非传染性腹泻两种。
传染性腹泻分为细菌性腹泻和病毒性腹泻，细菌性腹泻主要是由致病性大肠杆菌引起的仔猪黄痢、白痢和水肿病，由沙门氏菌引起仔猪副伤寒等，多发难控。病毒性腹泻常见于传染性肠胃炎、猪流行性腹泄以及轮状病毒感染等。非传染性腹泻的发生主要是由于仔猪消化机能发育不全、日粮抗原过敏、营养因子缺乏以及饲养管理不当等，造成仔猪免疫力下降，肠道内的致病性微生物大量繁殖，导致仔猪腹泻。
1.2仔猪腹泻的常见预防对策
仔猪腹泻的防治主要是疫苗预防和抗菌药物治疗。
目前预防仔猪细菌性腹泻最有效的措施是采用疫苗对怀孕母猪免疫接种。另一种是直接免疫仔猪，使其产生主动抗体。
抗菌药物预防仔猪腹泻仍然是常用方法，例如长效土霉素、头孢噻呋等进行三针保健，阿莫西林、氟苯尼考等预防性投药。近几年推广的微生态制剂和中草药，有利于肠道菌群的建立与恢复，在仔猪腹泻防治方面发挥着重要作用。
2仔猪腹泻预防的困惑
由于大肠杆菌血清型众多,接种疫苗的实际保护率一直不够理想。长期以来，大量使用和滥用抗生素造成细菌耐药性的产生和转移，致使许多抗生素无效，而不断开发出抗菌谱更广的复合制剂，进一步加剧了这种恶性循环。郑世伦早在1981年的调查表明，大肠杆菌耐药菌株达76%以上，有些菌株同时耐受多种药物。另一方面，由此造成的畜产品中药物残留，既影响了出口也损害了人类健康。
3微生物溶菌酶预防仔猪腹泻的应用研究
1922年，Fleming将人体液中具有溶菌作用因子命名为溶菌酶（lysozyme）。1959～1963年，Salton等人通过大量研究弄清了溶菌酶是一种能够切断N-乙酰壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间β-1，4糖甘键的酶。1960年以后，有关微生物溶菌酶的研究进展很快，大大促进了溶菌酶的开发应用。
溶菌酶安全、独特的作用，在仔猪腹泻预防中逐渐显现出来。谢佚勋等报道，溶菌酶能与其他生物活性物质如补体增强抗体的活性，从而杀灭细菌，对仔猪腹泻有防治作用。王飞报道，溶菌酶具有溶解细菌细胞、迅速清理粘膜、加快仔猪痊愈及抗感染的能力。邵春容等（1996）报道，7～60日龄的仔猪饲喂溶菌酶制剂后，其腹泻发病率显著降低。包承玉等（1997）经饲喂肉仔鸡、犊牛、仔猪等证明，溶菌酶可用于防治胃肠炎、消化不良等疾病。溶菌酶能与带负电荷的病毒蛋白直接作用，与DNA、RNA和脱辅基蛋白形成复盐使病毒失活，显著减轻轮状病毒等对仔猪的危害。
4微生物溶菌酶预防仔猪腹泻的应用效果观察
选取本地5家仔猪繁育场的15窝共计186头7日龄仔猪，微生物溶菌酶（50万IU/g）由杭州易泰生物工程有限公司提供。设计五组处理，Ⅰ组为高溶菌酶剂量（300PPM），共39头；Ⅱ组为低溶菌酶剂量（100PPM），共37头；Ⅲ组为中剂量溶菌酶+抗敌素（150PPM+100PPM），共38头；Ⅳ组为抗敌素(200PPM)，共37头；Ⅴ组为空白对照(不添加任何药物)，共35头。试验在2010年8月至11月间完成，试验期为83d。结果见表1。
通过试验观察，溶菌酶组、药物对照组各项指标都明显优于空白对照组；中剂量溶菌酶+抗敌素组完全预防了仔猪腹泻，溶菌酶高剂量组比药物对照组仔猪腹泻率下降86.2%，差异极显著（P
肠道微生物研究进展范文5
【关键词】畜牧业；非常规饲料资源；营养价值评价
近年来我国畜牧产业持续增长，畜禽的饲养量在逐年增加。在满足人们日益增长的消费需求的同时，畜牧产业也面临着饲养资源匮乏的问题。我国非常规饲料资源及其丰富，但开发利用率较低，利用微生物发酵技术可以改善我国非常规饲料资源，是解决我国畜牧产业饲料资源不足的有效途径之一。
1.微生物发酵非常规饲料资源的种类和营养价值评价
1.1微生物发酵非常规饲料资源的种类
非常规饲料资源主要包括两大类，一类是以植物性原料为主，包括农作物的秸秆与秕壳，树叶、树籽、嫩枝等林业副产物，工业生产过程中产生的糟渣和废液，芝麻饼、花生饼、向日葵饼等植物饼粕类，还包括海带和紫菜等海藻类。另一类是以动物性原料为主，包括皮革制造、水产品加工等工业下脚料，禽畜粪便和酵母、真菌等微生物细胞或菌体蛋白。以植物和动物非常规饲料资源为原料开发新型饲料都可以通过微生物发酵技术得以实现[1]。
1.2几种非常规饲料资源的营养价值评价
1.2.1秸秆饲料资源
我国秸秆资源丰富，产量巨大，是世界第一秸秆大国，2005年秸秆产量达84183.12万吨,并且秸秆总产量总体上呈不断增长之势[2]。秸秆中蕴藏着巨大的养分资源，作物吸收的养分将近一半要留在秸秆中。秸秆的化学成分中粗纤维为主要成分，但其中不能被家畜利用的木质素含量较高；粗蛋白含量较低，且品质较差；粗灰分含量较高，但对动物有营养价值的矿物质和维生素含量较低。微生物发酵可以破坏农作物秸秆细胞壁，使与木质素交联在一起的纤维素和半纤维素游离出来，同时菌体自身生物量的增长又可以提高秸秆的蛋白含量，进而提高的秸秆饲料的营养价值和家畜对秸秆的消化利用率[3]。
1.2.2糟渣饲料资源
糟渣种类广泛，价格低廉，是良好的发酵饲料资源。糟渣主要包括酒糟、酱油糟、醋糟、玉米淀粉工业下脚料、粉丝尾水、果酒、柠檬酸滤渣、糖蜜等。糟渣一般含水率高，通常可达30%～80%，在烘干时淀粉易黏结成团，物理形状和酸碱性差异较大，同时部分糟渣仍含有抗营养因子和毒性物质，简单的加工工艺无法将这些成分去除，如豆渣中含有抗胰蛋白酶[4]。通过微生物发酵技术处理糟渣类原料，不仅可以改变糟渣中的营养成分含量，增加糟渣中适口性好的物质，还可以直接用来生产高蛋白饲料添加剂。
1.2.3饼粕类饲料资源
饼粕是油料作物的籽实压榨后的副产品。油料作物本身不但含油脂和蛋白质较高,而且无氮浸出物较低,特别是经压榨后蛋白质含量更高, 再加上剩余的一部分植物油残存，因此饼粕的营养价值较高，是目前使用最普遍的植物性蛋白质饲料原料。常用的饼粕类饲料有大豆饼粕、菜籽饼粕、棉籽饼粕、花生饼粕等，但这类饲料中含有多种抗营养因子，例如大豆饼粕中含有胰蛋白酶抑制剂、植物红细胞凝集素、皂甙、植酸、胃肠胀气因子等有害物质，使用不当容易引起畜禽中毒，应限制其在生产中的大量应用[3]。
1.2.4单细胞蛋白饲料
单细胞蛋白（SCP）又称菌体蛋白或微生物蛋白，是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微型藻等获得的微生物蛋白。单细胞蛋白饲料不仅蛋白质含量高（40%～80%），还含有脂肪、碳水化合物、核酸、维生素、无机盐以及动物机体所必需的各种氨基酸，特别是植物饲料中缺乏的赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量较高，生物学价值大大优于植物蛋白饲料[6]。
2.微生物发酵技术开发非常规饲料资源的特点与优势
通过微生物发酵技术开发非常规饲料资源已成为一种主要的处理方法和手段。它的特点和优势主要体现在以下几个方面：
2.1改善饲料性状，提高饲料商品价值
微生物发酵技术可以改变植物性、动物性非常规饲料的物理性状，发酵后饲料具有天然的发酵香味，良好的诱食效果，可以显著地提高饲料的适口性和在日粮中的使用比例，改善非常规饲料的外观状况，提高商品价值。
2.2消除饼粕类饲料毒性
饼粕类饲料一般都含有多种抗营养因子和毒性物质，畜禽直接食用后会影响消化吸收，同时具有毒害作用。微生物发酵技术可以明显地降低毒素及饲料抗营养因子等有害物质的作用，减轻其对动物的伤害，同时避免了化学添加剂和物理法对饲料蛋白质功能性质的影响[7]。
2.3提高饲料蛋白质含量，改变蛋白质的品质
秸秆、秕壳类非常规饲料蛋白质含量低，虽然饼粕类、动物性非常规饲料蛋白质含量高，但其品质较差，不利于禽畜的消化吸收。微生物发酵技术可以改善非常规饲料中蛋白质的含量和品质，饲料中可溶性蛋白的比例可提高20%～30%，并可以将植物性、动物性原料中品质较差的蛋白质转化为活性肽、寡肽等品质较好的蛋白质。
2.4降低饲料中粗纤维的含量
非常规饲料中一般含有禽畜难以利用的木质素、纤维素等碳水化合物，仅适合于饲养草食动物，且利用率较低。采用细菌、酵母、丝状真菌等微生物发酵非常规饲料，可以降低饲料中木质素的含量，转化为可吸收利用的碳水化合物，提高饲料的适口性。
3.微生物发酵技术开发非常规饲料资源在禽畜生产中的应用
3.1在肉鸡生产中的应用
在肉鸡生产中，适当增加日粮中发酵饲料的比例，不仅可以降低饲料，改善肉鸡生产性能，而且还可以改善肉质品质。张伟伟等研究发酵苹果渣对肉鸡生产的影响，发现利用发酵苹果渣饲喂肉鸡能显著提高白肉鸡日增重，提高白肉肉中蛋白质含量，降低脂肪含量，且对白肉鸡的肝、肾、脾无损伤[8]。夏素银等利用发酵蛋白饲料替代30%豆粕饲喂肉仔鸡，不仅降低了饲料的成本，而且可以显著降低肉仔鸡的腹泻率[9]。
3.2在家猪生产中的应用
猪比家禽能更好地利用非常规饲料，但利用效果不如反刍动物，发酵后的非常规饲料更加利于家猪的消化吸收。Kobashi等给仔猪饲喂液体发酵非常规饲料，发现其可引起肠道内的乳酸菌数目的增加，减少有害菌的滋生，提高仔猪对饲料的消化利用[10]。郭志明等利用发酵玉米秸秆饲料饲喂试验组和对照组三元杂交猪，结果显示，试验组较对照组出栏体重增重率提高3.75％，每头多获利56.74元，经济效益显著[11]。
3.3在肉牛生产中的应用
肉牛属于大型的反刍类动物，对非常规饲料的消化吸收要优于其他单胃动物。肉牛一般可以直接食用秸秆、稻草等非常规饲料，但消化利用率较低，微生物发酵技术可以提高非常规饲料的利用率。邓志平等采用分别占日粮的85%、90%、95%发酵稻草饲喂3个试验组，与未经处理的稻草饲喂的6头牛进行对照, 试验期90d。试验结果表明，处理组平均日增重和利润有大幅提高, 料肉比/饲料成本大幅下降, 差异均极显著[12]。
3.4在水产养殖中的应用
微生物发酵非常规饲料在水产养殖中也有一定的应用。孔丽等研究发酵饼粕饲料对异育银鲫的影响，在异育银鲫饲料中用3%氨基酸粉、6%发酵棉粕和6%发酵菜粕分别等量替代鱼粉、棉粕和菜粕，显著提高了异育银鲫的生长性能以及对氨基酸的吸收效果[13]。施安辉等用微生物脱毒强化棉籽饼代替罗非鱼饲料中的豆饼和花生饼, 实验结果显示罗非鱼的增重率或成活率都有所提高, 还可降低饲料成本[14]。日本濑户水产研究所的试验报告表明，将海藻发酵后作为饲料添加剂可大大提高鱼、贝类对病毒的抵抗力，减少对抗生素和疫苗的依赖。
4.微生物发酵技术在非常规饲料资源开发中存在的问题与展望
微生物发酵非常规饲料虽然具有诸多优势，但在开发和应用的过程中也存在着一些问题。第一，饲料生产菌种资源没有得到充分开发，非常规饲料原料利用率和可再生率还较低。第二，饲料生产工艺还不够成熟，缺少科学的加工处理方法。第三，饲料产品稳定性较差，缺少饲料产品营养价值的评价标准，销售市场不规范。以上这些问题都有待进一步的研究和解决。
畜牧业是国民经济的重要组成部分，是一项关联广泛的重要基础产业，目前饲料资源的匮乏已成为制约我国畜牧业发展的重要因素，积极开发利用新型饲料资源已迫在眉睫。利用微生物发酵技术开发非常规饲料资源，不仅可以解决饲料资源紧缺的问题，还可以生产高附加值的新型饲料，对发展我国绿色畜牧业具有一定的推动作用。
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肠道微生物研究进展范文6
【关键词】 组胺;老龄大鼠;肠黏膜屏障;肠道细菌易位
【摘要】 目的 观察组胺对老龄大鼠肠道细菌易位的影响。方法 将老龄大鼠随机分为对照组、肠道感染组和肠道感染+组胺组。除对照组外，其他大鼠均从肠道灌注3×1011/l标准大肠杆菌o75菌液0.4 ml。菌液灌注后，肠道感染+组胺组立即给予小肠内100 ng/ml浓度的组胺，对照组和肠道感染组大鼠用同样方法向小肠内灌注等量生理盐水，4 h后在无菌条件下取出肝、肾、肠系膜淋巴结进行细菌培养。结果 对照组大鼠肝、肾、肠系膜淋巴结平均细菌含量分别为1.02×105、0.62×105、0.38×105 cfu/g;肠道感染组分别为8.35×105、7.16×105、5.68×105 cfu/g，肠道感染+组胺组分别为5.25×105、4.06×105、3.58×105cfu/g。肠道感染+组胺组大鼠肝、肾、肠系膜淋巴结中的细菌含量明显低于肠道感染组(p<0.05)。结论 小剂量组胺小肠内灌注有保护老龄大鼠肠黏膜屏障、阻止肠道细菌易位的作用。
【关键词】 组胺;老龄大鼠;肠黏膜屏障;肠道细菌易位
【abstract】 objective to observe the effects of histamine on the translocation of intestinal bacteria by determining the bacteria content in the liver, kidney and mesenteric lymph nodes of aged rats. methods 30 rats aged 24 months were randomly divided into control, intestinal infection and intestinal infection with histamine groups. rats except those in control group were infused with standard escherichia coli o75 bacterium fluid (3×1011/l) 0.4 ml into the intestines through an infusion pump. after that, histamine solution (100 ng/ml) was immediately infused into the small intestine of the rats in intestinal infection with histamine group, at an infusion speed of 1.5 ml/h for 4 hours. the same volume of normal saline was given to the rats in control group and intestinal infection group. after 4 hours from the infusion, the liver, kidney and mesenteric lymph node of the rats were dissected out under aseptic conditions for cell culture. results the average value of bacteria content in liver, kidney and mesenteric lymph node from the control group was 1.02×105, 0.62×105, 0.38×105 cfu/g, respectively. the value from the intestinal infection group was 8.35×105, 7.16×105, 5.68×105 cfu/g, respectively. and the value from the intestinal infection with histamine group was 5.25×105, 4.06×105, 3.58×105 cfu/g, respectively. the average bacteria content in liver, kidney and mesenteric lymph node of the intestinal infection with histamine group was obviously lower than that of the intestinal infection group (p<0.05). conclusions the perfusion of histamine at small dose has a role in protecting the intestinal mucosa barrier and preventing the translocation of intestinal bacteria in aged rats.
【key words】 histamine; aged rats; intestinal mucosa barrier; bacterial translocation
生理情况下，肠道通过诸多屏障机制有效地防止肠道细菌及其毒素越过肠黏膜屏障，侵入肝、肾和肠系膜淋巴结等器官〔1〕。但在肠道感染时，肠黏膜屏障可受到损伤，引起肠道细菌易位〔2〕。walser等〔3〕报道，组胺受体阻断剂可降低肠黏膜屏障的保护作用，增加肠道细菌易位的发生。本实验旨在通过小剂量、低浓度组胺肠道内灌注，对肠道感染大鼠肠道细菌易位的影响来探索组胺对肠黏膜屏障是否有保护作用。
1 材料与方法
1.1 材料
24月龄雄性sd大鼠30只，体重260～270 g，购于河北医科大学实验动物中心，实验前进行适应性饲养48 h，均未发现异常。组胺为sigmaaldrich公司产品。大肠杆菌o75购于上海harmony公司。
1.2 方法
1.2.1 实验前准备
实验前24 h取大肠杆菌o75单菌落放入20 ml肉汤培养液中培养，24 h后离心15 min(5 000 r/min)去上清，加生理盐水10 ml，再离心去上清，重复3次后，再加生理盐水10 ml，取其中1 ml菌液在分光光度计(波长600 nm)监测下，加生理盐水稀释至吸光度为0.4止，此时菌液的大肠杆菌浓度为3×1011/l。组胺配制成100 ng/ml浓度，遮光低温保存备用;戊巴比妥钠用蒸馏水配置成1%浓度备用。
1.2.2 动物模型制备
30只大鼠称重、编号后，随机分为对照组、肠道感染组和肠道感染+组胺组，每组10只。所有大鼠实验前12 h禁食，采用戊巴比妥钠腹腔注射麻醉(40 mg/kg)，上腹部正中切口，在空肠上端插管接微泵。除对照组外，其他大鼠均从空肠上端灌注浓度3×1011/l大肠杆菌液0.4 ml。菌液灌注后肠道感染+组胺组大鼠立即用微泵向小肠内灌注100 ng/ml组胺，灌注速度第1小时2 ml，以后1.5 ml/h，灌注4 h，对照组和肠道感染组用同样方法向小肠内灌注等量的生理盐水，4 h后处死全部大鼠。以上操作均在无菌条件下进行。
1.2.3 细菌培养
在无菌条件下分别取出肝、肾和肠系膜淋巴结，称重后添加10倍量生理盐水研磨成匀浆，各取0.2 ml匀浆均匀涂于普通营养琼脂培养基上放入37℃温箱内培养，24 h后计算菌落数，并换算成每克组织含菌量(×105 cfu/g)。每份标本均做两份培养。
1.3 统计学处理
所有数据用x±s表示，数据分析均采用两样本均数比较的t检验，方差不齐者采用t检验，采用spss 16.0软件进行统计分析。
2 结 果
对照组10只大鼠中，有3只大鼠肝匀浆培养基有细菌生长、2只大鼠肾匀浆培养基有细菌生长，1只大鼠肠系膜淋巴结匀浆培养基有细菌生长;肠道感染组全部大鼠肝、肾和肠系膜淋巴结匀浆培养基均有细菌生长;对照组与肠道感染组各组织间含菌量两两比较，均呈显著性差异(p<0.01)，表明肠道感染大鼠模型可靠。肠道感染+组胺组10只大鼠中，有10只大鼠肝匀浆培养基有细菌生长、7只大鼠肾匀浆培养基有细菌生长，5只大鼠肠系膜淋巴结匀浆培养基有细菌生长;与对照组和肠道感染组比较差异有统计学意义(p<0.01，p<0.05)。见表1。表1 各组大鼠各组织细菌培养平均含菌量
3 讨 论
肠黏膜屏障是机体抵御外来病原微生物入侵的第一道防线。生理情况下，肠道通过肠黏膜上皮细胞及周围紧密连接构成的上皮屏障;黏膜表面的黏液及不移动水层构成的黏液屏障;正常微生物群构成的生物屏障;肠黏膜免疫系统中各种免疫细胞以及它们所产生的免疫球蛋白、淋巴因子构成的免疫屏障;肠腔内胃酸、胆汁及各种消化酶、激素等构成的化学屏障来维持肠黏膜屏障的功能完整，以有效地防止病原微生物及毒素通过肠黏膜侵入机体〔1〕。但是，在严重创伤、全身及肠道严重感染、缺血及缺血再灌注、营养障碍及全胃肠外营养、肠道内微生态失调、休克等情况下，可引起肠黏膜屏障损伤。肠道内原籍菌或外来菌以及它们的毒素就可突破肠黏膜屏障引起细菌易位〔4〕。正常情况下，肠道细菌也可通过门静脉到达肝、肠淋巴系统到肠系膜淋巴结，但很少有肠道细菌通过血液循环到达肾。陈吉等〔5〕报道肠系膜淋巴结有5%～10%的概率可以检测到肠道细菌，这种自发性细菌易位，可能是机体全身免疫应答反应调节过程中的一种重要刺激源。杨书良等〔6〕报道10月龄正常大鼠肝、肠系膜淋巴结组织中可见少量肠道细菌易位，肾组织中未发现肠道细菌易位。本实验除发现老龄大鼠肝、肠系膜淋巴结组织中有少量肠道细菌易位外，肾组织中也发现了少量肠道细菌易位，这可能与老龄大鼠全身组织器官萎缩，肠黏膜各种屏障功能减弱有关。分泌型iga(siga)是人类肠黏膜免疫屏障的主要抗体，它与多种疾病的发生、发展密切相关，特别和肠道感染、慢性鼻窦炎、呼吸道感染、泌尿生殖系统感染等关系密切。siga在肠黏膜局部免疫中发挥着重要作用，它们占据着黏膜表面，阻止细菌在肠黏膜表面停留、黏着、形成菌落〔7〕;可以和抗原结合形成大分子的复合物，阻止其进入细胞内;siga作为调理素与抗原结合，使细菌等微生物发生调理素化，增加黏膜表面单核巨噬细胞、中性粒细胞的表面吞噬作用;siga还能在小肠内结合和阻挡没有经过消化的大分子蛋白质穿过肠黏膜，避免引起机体的变态反应〔8〕。
组胺是一种作用广泛的单胺类物质，是肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒的标志物，在胃肠道的含量尤为丰富。它可通过其h1r、h2r、h3r、h4r4种受体参与多种生理功能调节，如胃肠分泌与蠕动、神经内分泌调节、免疫反应调节等。小剂量的组胺进入肠道后，可激活肠道中的肥大细胞使其脱颗粒释放组胺，释放的组胺又可激活邻近的肥大细胞脱颗粒，形成自身放大机制进行调节〔9〕。老龄大鼠各种组织和器官都会出现不同程度的萎缩、功能下降，特别是免疫系统的功能下降明显。席丰等〔10〕研究证明，小剂量组胺肠道灌注后可增加老龄大鼠肠黏膜对siga的分泌，增强肠黏膜免疫屏障的保护作用。
大肠杆菌o75进入小肠后，可在肠黏膜表面大量生长繁殖，导致肠黏膜上皮细胞变性、坏死，肠黏膜屏障受损，肠道内的细菌即可突破肠黏膜屏障进入门静脉、肠淋巴系统引起肠道细菌易位。本实验肠道感染组大鼠肝、肾、肠系膜淋巴结匀浆培养均有大量细菌生长，而肠道感染加组胺治疗组肝、肾、肠系膜淋巴结匀浆培养细菌明显减少，可能是因为组胺通过以下机制对肠黏膜屏障进行保护：①组胺具有扩张细小动脉改善肠道血液循环;②促进液体的渗出和白细胞的趋化作用，渗出液中的免疫球蛋白、补体、杀菌肽、溶菌酶、纤维素等，可中和毒素、杀灭细菌及增加白细胞的吞噬功能〔11〕;③促进肠蠕动、减少致病菌在肠道中停留的时间;④促进胃酸、胆汁和各种消化酶的分泌，抑制致病菌的生长;⑤促进黏液分泌维持肠道内正常微生态;⑥激活抗原提呈细胞，增强其提呈抗原、合成促炎细胞因子〔12〕参与细胞免疫和体液免疫〔13〕。
本研究提示，肠道感染时小剂量组胺肠内灌注，有减轻老龄大鼠肠黏膜屏障损伤、保护肠黏膜屏障、阻止肠道细菌易位的作用。
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