大肠菌群与氮营养素互作及其对机体健康的影响

蛋白质不仅是构建机体组织的主要原料,而且对动物新陈代谢活动至关重要。数目庞大的肠道细菌在机体营养素,尤其是氮营养素的代谢过程中发挥重要作用。小肠细菌能代谢部分氨基酸,进而影响宿主整体氨基酸的代谢。与小肠相比,大肠拥有更为丰富的菌群和更长的蠕动时间。一方面,进入大肠的氮营养素会影响大肠菌群的代谢和群落结构;另一方面,大肠菌群也能广泛参与氮营养素的代谢与利用,生成许多代谢产物,进而影响机体健康。本文主要综述了日粮蛋白质对大肠菌群的影响、大肠菌群代谢氨基酸的产物及其对肠道生理和机体健康的影响。     

一株瘤胃源乳酸利用菌的分离鉴定及其体外代谢特性

【目的】从饲喂高精料的本地山羊瘤胃内分离到一株利用乳酸并能产生大量丙酸的菌株L9,并进一步研究了该菌在调控瘤胃微生物发酵中的作用。【方法】采用厌氧培养技术,结合形态、生理生化特性和16SrRNA基因序列分析结果。【结果】该菌株被鉴定为反刍兽新月形单胞菌（Selenomonas ruminantium）。该菌株体外代谢特性研究表明,L9可利用乳酸作为唯一碳源,该菌在24h内可对90mmol／L的乳酸完全降解。体外摸拟瘤胃急性酸中毒的发酵试验结果表明,以淀粉为底物时,与对照组相比,添加菌株L9可显著降低瘤胃微生物体外培养体系中乳酸浓度,提高pH值,提高总挥发性脂肪酸和丙酸浓度,并显著降低乙酸与丙酸的浓度比（P〈0．05）。【结论】结果显示,菌株L9是一株可代谢乳酸,促进丙酸生成,提高总挥发性脂肪酸浓度的有益瘤胃细菌。     

体外法研究猪后肠道对芳香族氨基酸的发酵特性

【目的】采用体外发酵技术探究芳香族氨基酸在猪后肠的发酵特性。【方法】以杜×长×大育肥猪回肠、盲肠和结肠食糜为接种物,接种于10 mmol/L单一氨基酸的培养基中,37 o C培养24 h,测定4、8、12、16和24 h的产气量(GP),采集0 h和24 h样品,测定样品中的氨氮(NH3-N)和微生物蛋白(MCP)浓度,利用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和Real-time PCR定量技术分析体外培养中参与代谢特定氨基酸的细菌组成及数量。【结果】不同芳香族氨基酸的发酵液中NH3-N和MCP浓度存在极显著差异(P0.01),肠段对GP、NH3-N和MCP影响极显著(P0.01),且芳香族氨基酸与肠段对GP、NH3-N和MCP浓度均存在交互作用(P0.01)。定量PCR表明,芳香族氨基酸和肠段均显著影响发酵液中总菌数量(P0.05)。DGGE分析显示,同一肠段不同芳香族氨基酸组的细菌群落结构具有高度的相似性,其中回肠Phe组和Tyr组、结肠Tyr组和Trp组的相似性分别高达87.9%和80.5%,盲肠和结肠微生物香农指数变化显著(P0.05)。【结论】不同芳香族氨基酸的肠道代谢菌具有差异性,与Trp和Phe相比,Tyr的盲肠和结肠代谢菌多样性较低,与Trp和Tyr相比,Phe更多地合成菌体;特定芳香族氨基酸的不同肠道发酵去向不同,与回肠和盲肠比,结肠中芳香族氨基酸更多地合成菌体。     

灌喂植物乳杆菌和干酪乳杆菌增加仔猪肠道菌群多样性及短链脂肪酸生成

【目的】研究断奶前给仔猪饲喂植物乳杆菌和干酪乳杆菌对断奶前、后肠道菌群组成、数量和短链脂肪酸(SCFA)浓度的影响,分析仔猪生长性能与肠道形态、微生物菌群及SCFAs的相关性,探讨测试菌株缓解仔猪断奶应激的可能机制。【方法】选取15窝7 d龄杜长大仔猪,随机分为3组,分别灌喂2 mL去离子水(对照组)、0.5×10~9 CFU/mL植物乳杆菌(LP组)或干酪乳杆菌(LC组)的菌液,每组以窝为单位5个重复,于21 d(断奶)、24 d和35 d屠宰,采集回肠和结肠食糜,分析菌群组成和数量的变化,测定SCFAs浓度。【结果】测试菌株均能显著提高断奶2周后回肠、结肠菌群多样性(P0.05),促进乳酸杆菌和双歧杆菌增殖;显著促进断奶前回肠和结肠中乙酸、丙酸、丁酸和总SCFA生成,促进断奶后乙酸和总SCFA产生;相关分析显示,测试菌株组仔猪腹泻率下降与SCFAs浓度上升、回肠绒毛高度增加和总菌数量上升显著相关,日增重提高与结肠乙酸和TSCFA浓度增加显著相关。【结论】测试菌株促进乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌增殖,增加肠道菌群多样性,促进肠道SCFAs生成。     

猪不同肠段微生物体外培养对蛋氨酸的代谢特性

【目的】旨在通过微生物体外发酵技术,以回肠微生物为参照,研究猪盲肠及结肠微生物对在小肠微生物中代谢率较低的蛋氨酸的代谢特性。【方法】采集4头健康100 kg左右杜×长×大杂交猪的盲肠、结肠与回肠食糜作为接种物,分别接种于10 mmol/L蛋氨酸的培养基中,37°C体外培养24 h。分别设含蛋基酸溶液和含各肠段食糜接种物的空白对照组。【结果】(1)不同肠段微生物以蛋氨酸为底物体外发酵,盲肠组蛋氨酸消失率(21.9%)显著高于结肠组(16.7%)与回肠组(16.3%)(P0.05)。盲肠组总SCFA量显著高于结肠与回肠组(P0.05),伴随着p H值下降程度最高;盲肠组MCP产量也显著高于结肠与回肠组(P0.05);在产气量与NH3-N浓度上,盲肠组与结肠组均显著低于回肠组(P0.05)。(2)以蛋氨酸为底物体外发酵,门水平上,总菌、厚壁菌门含量在各肠段组间无显著差异(P0.05),拟杆菌门含量在盲肠组最高;与不加蛋氨酸底物的对照组比较,三个肠段试验组总菌、厚壁菌门含量均显著高于对照组(P0.05),而拟杆菌门含量在试验组与对照组间差异不显著(P0.05)。属水平上,盲肠组和结肠组大肠杆菌属数量显著低于回肠组(P0.05),而柔嫩梭菌属和梭菌XIV属数量在盲肠组和结肠组均高于回肠组;各肠段组间双歧杆菌数量无显著差异(P0.05)。【结论】以蛋氨酸为底物,体外培养猪盲肠微生物对蛋氨酸代谢率高于回肠微生物,伴随着其他发酵参数的变化,并且发酵产生更多的菌体蛋白。相比于回肠微生物发酵,大肠微生物发酵后,柔嫩梭菌属和梭菌XIV属数量较高,而大肠杆菌属数量较低。     

猪小肠微生物对不同蛋白源的体外发酵特性比较

【目的】采用体外发酵技术比较小肠微生物对不同蛋白源的发酵规律。【方法】以成年猪的十二指肠、空肠和回肠内容物为接种物,以豆粕、菜粕或鱼粉水解物上清液为氮源底物,于发酵的0、4、8、12 h分别测定发酵液p H、微生物蛋白、氨氮和挥发性脂肪酸含量,同时提取细菌DNA并进行定量分析。【结果】添加含氮底物的空肠组和回肠组氨氮浓度和菌体蛋白浓度均相对增加,尤其是酶解菜粕组菌体蛋白合成量较高;十二指肠组菌体蛋白浓度以及氨氮含量不断减少。各发酵组乳酸和挥发酸快速积累,4–8 h积累量最大;8 h后空肠组和回肠组乳酸和挥发酸含量相对稳定,而十二指肠组后期丙酸含量增加约2 mmol/L,并伴随着乳酸含量的相对减少。同时,各组中总细菌、拟杆菌门、厚壁菌门和乳酸杆菌数量相对增加,且略高于无氮组,但不同蛋白源组间无显著差异。【结论】在体外培养条件下,空肠和回肠微生物具有相似的发酵规律,均能快速利用培养液中的含氮物质合成菌体蛋白;十二指肠微生物具有较强的产挥发酸能力,能够转化乳酸并大量产生丁酸和丙酸,这有利于宿主营养功能和肠道健康。     

一株乳酸利用、丁酸产生菌的分离与鉴定及代谢特性的初步研究

利用改进型Hungate技术从猪粪中分离到一株乳酸利用、丁酸产生双重功能菌株LB01。常规生化检测表明菌株LB01为革兰氏阳性、严格厌氧菌,能利用葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳酸等碳源,并产生大量的气体;16S rRNA序列比对表明其与GenBank中的Megasphaera hominis与Uncultured rumen bacterium 3c3d-18的同源性最高,同源性高达99%。菌株LB01可以利用乳酸,并将其主要转化为丁酸和丙酸,在有葡萄糖的情况下,菌株LB01尚能够利用乙酸并生成丁酸。与乳杆菌K9共培养时,菌株LB01有效地利用了乳杆菌K9代谢过程中产生的乳酸,减缓了由于乳酸积累而造成的pH值下降,并且将乳酸转化为丁酸和丙酸。这些代谢特征表明菌株LB01是一株具有潜在应用价值的肠道益生菌,它能够利用乳酸和乙酸(补充额外能量),能有效地防止乳酸和乙酸的积累,同时生成包括丁酸在内有益的短链脂肪酸,调控后肠道pH,营造着微酸的环境。     

共存于厌氧真菌分离培养液中瘤胃甲烷菌的检测及其多样性分析

对分离自山羊瘤胃的真菌分离培养液中甲烷菌进行16SrDNA扩增、DGGE分析、RFLP及测序分析,研究共存于真菌分离培养液中甲烷菌的种类及其多样性。DGGE结果显示:从厌氧真菌分离至第45代,甲烷菌多样性指数由1·32降至0·99,相似性最低为34·7%;第45代至62代,多样性指数由0·99升至1·15,相似性最低为89·2%。RFLP多态性分析69个克隆共得到5个操作分类单元,选择其中6个具有代表性的序列进行测序。序列及系统进化分析表明,属于其中3个操作分类单元的克隆最相似菌都是UnculturedarchaealsymbiontPA202,相似性均为95%,没有与这些克隆相似性较高的已培养甲烷菌;属于另外2个操作分类单元的克隆最相似菌都是Unculturedrumenmethanogen956,相似性均为97%,最相似已知菌为Methanobrevibactersp.NT7,相似性为97%。结果表明,真菌培养液中存在目前尚未分离培养的瘤胃甲烷菌。     

分子生物学技术在胃肠道微生态中应用研究进展

哺乳动物胃肠道中栖息着大量的微生物(主要为细菌),它们在营养、生理、免疫等方面对宿主起着有益作用。传统上,胃肠道菌群研究主要依靠培养技术。近来,一些基于16S rRNA(DNA)的分子生物学技术已被广泛应用于胃肠道菌群的研究,这些技术主要有16S rDNA克隆基因文库、16S rDNA指纹技术、定量PCR技术、荧光原位杂交技术及基因芯片技术等。对这些用于胃肠道微生态研究的分子生物学技术作一综述。     

T-RFLP分析厌氧真菌传代频率对共存产甲烷菌菌群的影响

【目的】建立瘤胃产甲烷菌T-RFLP多样性分析方法,并研究厌氧真菌与产甲烷菌共培养液在不同时间传代对共存产甲烷菌菌群的影响。【方法】利用产甲烷菌mcrA基因特异性引物PCR扩增后,选择合适内切酶对扩增产物进行内切,分析内切后末端片段长度多态性,测定共培养液在不同传代频率时共存产甲烷菌多样性的变化。【结果】利用Msp I内切酶分析发现,末端片段长度约为470 bp的产甲烷菌为共培养液中的优势甲烷菌,共培养液传代至第15代时,片段长度约为130 bp和200 bp的产甲烷菌也成为共培养中的优势菌株;比较发现,Taq I能更好地内切共培养液中甲烷菌mcrA基因序列,瘤胃内容物及3 d传代共培养液中产甲烷菌主要为末端片段长度约为70、100、200、270、300、330和470 bp的菌株,共培养液在体外传代培养过程中,末端片段长度约为70、100、270和470 bp的产甲烷菌变化更为显著。Taq I比较分析不同传代频率(3、5和7 d)对共培养液中产甲烷菌菌群结构的影响表明,3 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群与瘤胃内容物较为相似,而5 d和7 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群间差异较小,但与瘤胃内容物差异较大,导致不同传代频率的共培养液中产甲烷菌菌群间显著差异的最主要菌株为末端片段长度约为100 bp的产甲烷菌,其次为末端片段长度约为70 bp和270 bp的产甲烷菌。【结论】利用建立的快速可行的瘤胃产甲烷菌T-RFLP方法分析表明,传代频率显著影响厌氧真菌与产甲烷菌共培养液中产甲烷菌的菌群结构,3 d传代共培养液内产甲烷菌菌群与瘤胃内容物更相似。