微生物群落定植规律及其对产蛋鸡内分泌和生殖健康的影响.pdf
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1、动物营养学报,():微生物群落定植规律及其对产蛋鸡内分泌和生殖健康的影响王庆凤 米金秋 马秋刚 黄世猛(中国农业大学动物科学技术学院,动物营养学国家重点实验室,北京)摘 要:消化道和生殖道微生物群落对饲粮营养物质的消化和代谢过程、动物生长发育、免疫功能成熟以及内分泌和生殖系统健康等具有重要作用。蛋鸡消化道和生殖道内寄居着数量庞大且种类丰富的微生物,这些微生物参与了维持宿主内环境的稳态。微生物群落演替集合了随机性过程和确定性过程的平衡,当前对产蛋鸡消化道和生殖道微生物群落稳态及其在宿主内分泌和生殖系统中的作用认识仍不够全面和深入。本文综述了产蛋鸡消化道和生殖道微生物群落的组成和功能,及其对宿主内
2、分泌和生殖系统的影响,旨在为寻找应用精准营养干预调控微生物群落共生网络,实现蛋鸡内分泌和生殖系统的健康以及营养物质的高效利用提供参考。关键词:蛋鸡;微生物群落;消化道;生殖道;内分泌;生殖健康中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:国家蛋鸡产业技术体系()作者简介:王庆凤(),女,四川茂县人,硕士研究生,从事动物营养与饲料科学研究。:通信作者:黄世猛,副教授,硕士生导师,:肠道微生物群落为定居于宿主的细菌、真菌、古细菌、病毒和原生动物等微生物的集合。人和动物身体各处都存在微生物,皮肤表面、消化道、呼吸道和生殖道等均黏附或寄居着微生物,其中 以上的微生物都寄居在肠道,这些微生物
3、统称为共生微生物。越来越多的研究表明,微生物存在于宿主整个生命周期。等和 等研究发现,微生物之间通过影响机体免疫和内分泌细胞等来建立宿主微生物的相互作用,帮助宿主维持内环境稳态。因此,稳定的微生物群落对于维持免疫、内分泌和神经系统的正常功能,代 谢 循 环 以 及 生 殖 系 统 的 健 康 至 关 重要,。等研究表明,微生物群落的组成和功能变化会导致宿主表观遗传学修饰、体内生理过程和基因表达的改变。肠道菌群失调导致宿主代谢紊乱、免疫失调、炎症反应和氧化应激,进而损伤生殖系统,增加疾病易感性,从而对生殖能力和妊娠产生不利影响,。例如,等和 等研究阐明了肠道和生殖道微生物与宿主雌激素、雄激素和胰
4、岛素等的相互作用,如肠道微生物紊乱时,会引起多囊卵巢综合征,导致子宫内膜异位症等生殖内分泌疾病的发生、发展及转移。因此,维持消化道和生殖道微生物群落稳态能保护宿主免受病原体侵害,改善机体内分泌代谢和提高生殖潜力,并减少生殖相关疾病的发生。此外,随着微生物研究手段的丰富,菌群及其次级代谢产物对宿主肠道和生殖道健康的直接或间接作用研究已成为热点。因此,本文综述了产蛋鸡消化道(嗉囊、肌胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠、泄殖腔和粪便)和生殖道(漏斗部、膨大部、峡部、子宫和阴道)微生物群落的定植规律,并对稳态失调引起的内分泌和生殖相关疾病进行系统总结和归纳,深入解析了微生物群落的作用及其与宿主内分泌
5、之间的互作规律,旨在为提高产蛋鸡生产性能和蛋品质提供参考,并且为精准调控蛋鸡微生物群落提供理论依据,助力实现蛋鸡 期王庆凤等:微生物群落定植规律及其对产蛋鸡内分泌和生殖健康的影响绿色健康高效养殖。产蛋鸡消化道和生殖道微生物群落 蛋鸡消化道和生殖道内寄居着数量庞大且复杂多样的微生物,菌群参与宿主的正常生理代谢与发育过程,微生物群落的稳态不仅关系着宿主的饲粮营养物质的消化吸收和能量平衡,而且影响着宿主正常的生理代谢功能与疾病的发生和发展。基于因果推理和相互作用等方法解析其消化道和生殖道微生物群落的互作网络,并借助微生物的相互作用建立动态干预模式,相关内容受到学术界和产业界的广泛关注。等、等和 等研
6、究发现,肠道菌群对提高蛋鸡对营养物质的消化吸收、肠道屏障功能、生产性能和蛋品质起着至关重要的作用,而饲粮、日龄、环境和宿主遗传是蛋鸡肠道微生物群落变化的主要驱动力,但是目前对于产蛋鸡消化道和生殖道微生物群落的系统研究较为缺乏,有待进一步探索。同时,等和 等研究发现,微生物可以产生和分泌激素,而微生物与激素互作会影响宿主的新陈代谢、免疫应答和神经调控,菌群紊乱对生殖内分泌系统有着不可估量的影响。因此,系统解析蛋鸡微生物群落不同生态位的演替规律,全面认识蛋鸡消化道和生殖道微生物的功能基因,是建立调控微生物群落共生网络、靶向调节宿主内分泌、促进生殖健康和营养物质高效利用营养干预体系的关键。产蛋鸡消化
7、道微生物群落的组成和功能 产蛋鸡消化道微生物群落的分布 蛋鸡消化道不同部位的酸碱度、氧化还原电位、氧气浓度、营养底物以及宿主和微生物代谢产物等均会影响微生物分区定植效率,最终造成蛋鸡不同消化道段落微生物群落存在明显差异化定植。其中,蛋鸡嗉囊、腺胃和肌胃的 均在 以下,十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠的 均在 以上,酸碱度的不同影响着消化道不同部位优势菌群的组成和多样性,。此外,蛋鸡消化道不同段落的微生物群落是一个持续变化、保持动态平衡的结构,当前国内外大部分关于家禽消化道微生物群落定植规律的研究以肉鸡为研究对象,而产蛋鸡消化道不同段落微生物群落变化的研究不够全面。因此,本文综述了近些年来成年蛋
8、鸡消化道微生物群落定植规律的研究结果(图 和表)。等研究表明,日龄的东乡绿壳蛋鸡嗉囊微生物群落中乳杆菌属()占,未鉴别的叶绿体属()占 ,鸡 杆 菌 属()占,微小杆菌属()占。前期大量研究表明,乳酸杆菌作为鸡肠道菌群的重要组成,有助于维持宿主微生态平衡。等研究发现,乳酸杆菌主要定植于鸡的嗉囊、回肠和盲肠。等研究表明,鸡前肠段乳酸杆菌主要包括唾液乳杆菌()、罗伊氏乳杆菌()和嗜酸 乳 杆 菌()。等研究发现,家禽的嗉囊不仅可以通过软化食糜和微生物分泌消化酶对饲粮进行初步消化,而且以乳酸杆菌为主的嗉囊还具有良好的适应性和先天免疫功能,能够抵抗病原微生物侵染。定植于嗉囊的乳酸杆菌通过分泌大量酸性物
9、质乳酸和短链脂肪酸(),将嗉囊 维持于,从而有助于提升饲粮营养物质的消化吸收。同时,等研究发现,从鸡肠道中分离的 株乳酸杆菌可以通过分泌乳酸等代谢物抑制消化道内的大肠杆菌()和沙门氏菌()定植。由此,等研究发现,饮水 中 添 加 适 量 嗜 酸 乳 杆 菌 ()能够显著改善鸡嗉囊和盲肠微生物的组成和功能基因。等研究发现,日龄的东乡绿壳蛋鸡肌胃中未鉴别的叶绿体属占,乳杆菌属占,微小杆菌属占,未鉴别的丹毒 丝 菌 科()占。近年来研究发现,乳酸杆菌属于肠道优势菌群,乳酸杆菌发酵能够产生大量酸性物质,与宿主分泌的代谢产物共同维持肌胃的酸性环境,有利于激活胃蛋白酶原,活化胃蛋白酶,促进蛋白质的消化和吸
10、收。宋滢研究发现,日龄的罗曼粉蛋鸡十二指肠微生物群落主要由埃希氏志贺氏菌属()、乳杆菌属、拟杆 菌 属()、脱 硫 孤 菌 属()、粪杆菌属()、瘤胃球菌属扭矩群()、毛螺菌科 群()等组成,空肠微生物群落主要由乳杆菌属、动 物 营 养 学 报 卷布鲁氏菌属()、螺杆菌属()、埃希氏 志贺氏菌属、鞘氨醇单胞菌属()、罗姆布茨菌属()和肠杆菌属()等组成。在蛋鸡空肠微生物中乳杆菌属为优势菌属,参与宿主的营养物质消化吸收、氨基酸代谢、能量代谢、免疫调节、菌群感应和胃肠蠕动等过程。等研究发现,周海兰褐蛋鸡回肠中肠杆菌属()占,乳杆菌属占,苏黎世杆菌属()占,狭义梭菌属()占,螺杆菌属占,不动杆菌属(
11、)占,肠球菌属()占,鸡杆菌属占,卡多维亚氏菌属()占。从上述研究结果可以看出,成年蛋鸡的十二指肠、空肠和回肠食糜中微生物区系组成相似。回肠是蛋鸡消化道微生物研究最多的部位之一,回肠作为营养物质消化和吸收的主要部位,其中乳杆菌属和狭义梭菌属()参与宿主营养代谢和黏膜免疫(表)。等研究发现,周龄京红蛋鸡盲肠中拟杆菌属占,另枝菌属()占,巴恩斯氏菌属()占,乳杆菌属占,考拉杆菌属()占,胃瘤球菌属扭矩群()占,占,粪杆菌属占,互养菌属()占,克里斯滕森菌科 群()占。蛋鸡盲肠位于小肠后段和大肠交接处,有 条伸向 侧的盲管分支,与肠道蠕动活跃的小肠相比,盲肠运动节律较低,黏稠的半液态食糜在缓慢节律蠕
12、动中发酵,被盲肠中丰富的微生物发酵利用。盲肠中定植了绝对数量最多和种类最丰富的微生物,且主要由厚壁菌门()和拟杆菌门()组成。研究表明,成年蛋鸡盲肠菌群中厚壁菌门和拟杆菌门的数量相近,各占总菌丰度的。等研究发现,在肉鸡肠道中含有大量的具有多糖和寡糖降解酶编码基因的厚壁菌门和拟杆菌门,并通过表达和分泌 岩藻糖异构酶和木糖异构酶,降解肉鸡本身不可消化的碳水化合物,产生大量乳酸、丙酸、丁酸和细菌素等,进而调控宿主机体物质代谢、营养物质转化与合成及胆汁酸代谢,并且作为肠道上皮细胞能量底物,促进肠道上皮黏液合成和分泌,。宋滢研究发现,日龄的罗曼粉蛋鸡结肠微生物群落主要由拟杆菌属、乳杆菌属、巨单胞菌属()
13、、埃希氏志贺氏菌属、胃瘤球菌属扭矩群、肠球菌属、粪杆菌属和理研菌科 肠道群()等组成。等研究发现,周洛岛红纯系蛋鸡泄殖腔中肠球菌属占,埃希氏志贺氏菌属占 ,棒 杆 菌 属()占,放线菌属()占,葡萄球菌属()占 ,库 特 氏 菌 属()占,丛毛单胞菌属()占,梭杆菌属()占,不动杆 菌 属 占 ,气 球 菌 属()占。刘继泽研究发现,周海兰褐蛋鸡粪便中未指明的梭菌目()占,乳杆菌属占,未指明的拟杆菌目()占,苏黎世杆菌属占,未指明的消化链球菌科()占 ,肠 球 菌 属 占,拟杆菌属占。前人研究发现,蛋鸡肠道菌群稳态直接影响宿主的营养代谢、免疫调控和健康,不同肠段的微生物群落演替对于蛋鸡的健康尤
14、为重要,微生物多样性动态演替与宿主生长发育、肠道疾病息息相关。综上所述,尽管上述研究结果来源于不同日龄和不同品种成年蛋鸡生物样品,但结果表明蛋鸡消化道微生物群落呈现特定的分区定植规律,其中前肠段主要由乳杆菌属组成,随着后肠 的变化,食糜微生物主要由拟杆菌属和肠球菌属等组成。消化道微生物对产蛋鸡内分泌的影响 肠道微生物与宿主互作是当前研究热点之一,蛋鸡卵泡的发育编程和繁殖性能主要通过下丘脑的促性腺激素释放激素、垂体的促黄体生成素和 促 卵 泡 激 素 以 及 性 腺 的 雌 激 素 调 节。等研究发现,不同生产性能蛋鸡的肠道菌群定植规律存在显著差异。等研究发现,以高产蛋鸡的粪便微生物作为供体,通
15、过粪菌移植传递给受体低产蛋鸡,可显著改善受体低产蛋鸡的生产性能。等研究发现,饲粮中补充中链 甘油单酯可以促进肠道微生物丰度和血清促卵泡激素、黄体生成素和雌二醇含量的提 期王庆凤等:微生物群落定植规律及其对产蛋鸡内分泌和生殖健康的影响高,表明微生物和激素共同调节了蛋鸡的生产性能。等研究发现,肠道微生物及其代谢物,如、胆汁酸和吲哚衍生物,通过肠内分泌细胞和肠染色质细胞发出信号,调节神经肽的分泌。此外,它们可以直接与肠道迷走神经建立联系,调节氨基丁酸和 羟色胺等神经递质。等研究表明,下丘脑通过改变雌二醇的分泌来调节输卵管壶腹部和峡部的蛋白质分泌,调控鸡蛋中蛋白质的形成,由此可见,脑生殖道轴调节蛋鸡的
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