刘作华

重庆市畜牧科学院

研究员

导读：数量庞大，种类繁多的肠道微生物影响着宿主动物的代谢稳态、生理活动和健康生长。近年来，随着宏基因组等高通量组学分析技术的普及，对于猪肠道微生物的认识有了长足的进步。通常认为胚胎期的仔猪是无菌状态，仔猪出生后消化道内立即定植了大量细菌。不同生长阶段的猪肠道菌群组成存在明显差异。本期重庆市畜牧科学院刘作华研究员对仔猪早期阶段的肠道菌群的组成变化特点，以及相关饲养管理措施进行阐述，并且提出了进一步需要拓展的研究方向，为生猪健康养殖提供理论依据。全文已在《饲料工业》年第19期刊出。

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猪的肠道微生物及其生理功能

动物肠道中寄生着大量的微生物，包括细菌、病毒和真菌等，它们与宿主形成稳定的共生关系。作为最主要的消化道微生物，细菌在宿主肠道中发挥着重要的生理调控作用，很大程度上决定了宿主的消化能力、肠道免疫和健康水平[1]。

近年来，随着宏基因组等高通量组学分析技术的普及，我们对于猪肠道微生物的认识有了长足的进步。通常认为胚胎期的仔猪是无菌状态，仔猪出生后消化道内立即定植了大量细菌。不同生长阶段的猪肠道菌群组成存在明显差异[2]。新生仔猪消化道中拟杆菌门占主要地位，随着猪的生长厚壁菌门比例增加，拟杆菌门比例减少[3]。成年后，猪的肠道微生物数量达到CFU/g以上，90%以上的细菌来自厚壁菌门（Firmicutes），拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形菌门（Proteobacteria）[4-5]。在猪的消化道不同部位微生物的数量和种类也有明显区别。猪大肠（结肠、直肠和盲肠）中微生物的绝对数量、丰富度和多样性都显著高于小肠（十二指肠、空肠和回肠），并且小肠的微生物组成更易波动和变化[6]。通常，大肠中优势菌是厚壁菌门和变形菌门，而小肠中厚壁菌门和拟杆菌门占绝对优势[4-5]。不同品种的猪肠道菌群也有差异，研究发现金华猪肠道中特有Roseburiaintestinali与Eubacteriummoniliforme两种产丁酸菌，而长白猪独有加氏乳杆菌NCC（LactobacillusjohnsoniiNCC）和罗伊氏乳杆菌（Lactobacillusreuteri）两株乳酸菌[7]。

肠道菌群可以为宿主动物提供许多有益的功能，包括：降解宿主不可消化的纤维和多糖、产生挥发性脂肪酸、回收胆盐，合成维生素K和外源性碱性磷酸酶，刺激肠道黏膜免疫系统的发育和成熟等[8-9]。肠道微生物的组成与猪生理稳态和代谢平衡密切相关。肠道菌通过“微生物-肠-脑”的交流直接或间接地影响宿主食欲（采食量）、能量周转平衡、器官发育（肌肉和脂肪等）和疾病的发生[10-12]，决定了猪的饲料转换率、体重、体脂、肉品质等生长和生产性能。一些研究报道了体重较大的猪体内厚壁菌门的相对丰度较高，可能是由于厚壁菌与营养吸收相关。人上的研究发现胖人的厚壁菌门比例较瘦人增加20%，其能量吸收能力可增加约kcal[13-14]。而拟杆菌门在体重较轻的猪中丰度较高，其中普雷沃氏菌属（Prevotella）和猪的体重增长正相关。肠道中的Christensenellaceae、Oscillibacter、losilyticum等微生物类群可能与猪的饲料转换率、体脂沉积有关[15]。

随着人们对肠道微生物组成和功能认识的不断深入，科学家们根据肠道菌群组成特点提出“肠型”的概念。肠型分为拟杆菌型（Bacteroidetes）、普雷沃氏菌型（Prevotella）和瘤胃球菌型（Ruminococcus）3种。在猪上，肠型主要分为两类：有的研究分析仔猪断奶过程中会出现普雷沃氏菌型和大肠杆菌型两种不同肠型，以普雷沃氏菌、乳酸菌和链球菌为主的普雷沃氏菌型与猪的日增重和背脂厚度显著相关[16]，大肠杆菌型的存在可能表明断奶时肠道健康可能受到破坏[17]。也有研究阐述，断奶早期仔猪的肠型主要分为普雷沃氏菌型和瘤胃球菌型[18]。不同肠型的微生物类群对于肠道中的食物消化和代谢有明显的倾向性。拟杆菌型的微生物主要从碳水化合物和蛋白质中获取能量，与猪的生长、健康、能量周转和饲料利用效率等相关[12]；普雷沃氏菌型和瘤胃球菌型的微生物可以降解肠道中的糖蛋白物质[19]，有利于降解植物性饲料中的半乳糖[4，20]。不同试验中仔猪肠型的差异可能是由于宿主遗传背景的不同，具体如何还有待深入研究。基于上述研究，专家们提出在生产中可以根据猪的不同肠道微生物组成特征（肠型）来制定更为精细的营养和饲养管理方案[21-22]。

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仔猪早期肠道菌的定植与变化

早期生长阶段（出生到断奶后两周）是仔猪器官发育和免疫机能成熟的关键时期，肠道菌群的定植与初步成熟也主要在这个时间段。早期阶段肠道菌的定植和固化很大程度上影响了猪后期的生长和生产性能[23-25]。在生长早期，猪肠道菌群的定植和变化十分剧烈，菌群组成受到内外复杂因素的共同影响，例如，饲养环境、食物类型、与同伴的接触互动、断奶应激[26-27]。

仔猪在出生过程中和出生后会随机接触并获取母猪产道、皮肤、粪便、母乳以及环境中的微生物，并迅速在自身肠道内定植[18，28]。仔猪出生后12h，肠道内的细菌数量就增加了上万倍。仔猪肠道最早定植的微生物有链球菌（Streptococcus）和葡萄球菌（Staphylococcus）等兼性厌氧菌，氧气消耗后迅速被双歧杆（Bifidobacterium）、棒状杆菌（Corynebacterium）、乳酸杆菌（Lactobacillus），以及瘤胃球菌（Ruminococcus）等厌氧菌替代[29]，一周后基本建立了以厚壁菌门为主的肠道微生物群落[10]。小肠中的微生物在仔猪出生后3~35d内逐渐稳定，而大肠微生物要在出生35d后才被母体粪便微生物大量替代。在仔猪出生后的前30d，肠道内27.7%的微生物来源于母乳，10.4%来自于母体乳房表面微生物。出生35d后，仔猪肠道内微生物逐渐稳定后，90%来自母乳的微生物定植下来[30-31]。哺乳期内仔猪肠道中乳酸菌属（Lactobacillus）占相当大的比例，它们有利于维持肠道内环境，刺激肠黏膜的形成，断奶后乳酸菌的比例迅速降低，以普氏菌属为代表的拟杆菌门丰度明显增[4，20，25]（见图1）。

重庆市畜牧科学院建成了国内唯一的无菌猪培育和应用基地，为研究猪的肠道微生物定植提供了十分便利的条件。我们研究团队利用无菌猪模型，研究了仔猪早期肠道微生物定植及其对免疫和肌肉发育的影响。我们的研究发现肠道菌的早期定植有合适的窗口期，出生一周内的细菌定植显著影响了仔猪的肠道微生物区系的形成和早期发育[32]。我们利用转录组测序技术比较了无菌猪和普通猪多个组织的基因表达差异，发现微生物的缺失对肠道组织中转录因子的表达影响最大；与普通仔猪相比，无菌仔猪免疫相关基因表达水平显著下调，说明肠道菌群会影响免疫系统功能和发育相关基因的表达[33]。此外，无菌猪的肌肉和脂肪发育迟缓，功能失调；给无菌猪定植肠道微生物后可以部分修复这些器官的生长和功能。

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对于仔猪早期肠道菌群的管理和干预

在仔猪生命早期肠道微生物的定植和演替至少有两个关键时间节点：出生后第一周和断奶后几天[34]。断奶后随着生长，猪的肠道菌群迅速趋于稳定。目前，在仔猪早期阶段，主要通过母体营养调控、益生菌、菌群移植等技术改善肠道菌群[35]。

3.1动物管理

在仔猪早期阶段需要重点