无菌猪的研究进展

无菌猪是采用现有微生物检测技术,检测不出活的微生物(包括细菌、真菌、寄生虫和病毒等)的一种悉生物,在现代畜牧生产和医学生物学研究中具有重要的科学价值。无菌猪最早用于畜牧生产的疫病净化,研究肠道菌群、动物疫病之间的关系。无菌猪和人在解剖、生理及遗传上具相似性、无微生物背景干扰,目前在医学生物学研究肠道菌群与生长发育与疾病发生发展等方面发挥着重要作用,也作为以肠道菌群为靶点的预防、诊断及治疗新技术研究的特殊动物模型。本文主要综述无菌猪的特性、研究进展及未来的发展方向。     

无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用

无菌动物是指通过现代技术手段在其体内外的任何部位均检测不出细菌、真菌、放线菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体、病毒、原生动物和寄生虫的动物。无菌动物因其不携带任何微生物,可转化为携带特定微生物的动物,同时因其免疫系统处于休眠状态,对微生物感染异常敏感,可建立多种悉生动物模型,用于特定微生物感染实验和致病机制研究。此外,无菌动物作为关键工具,是研究菌群与疾病关系的核心,在微生物与宿主健康、疾病和感染机制研究过程中,起着不可替代的作用。本文将对无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用进行简要综述。     

建立我国规模化无菌动物高效研究应用体系

无菌动物与宏基因组技术是驱动人体健康微生物组研究的两大动力。没有无菌动物菌群(株)移植模型,就无法确立菌群与疾病的因果关系;没有无菌动物,就没有菌群与人体疾病研究飞速发展的今天与明天。无菌动物应用已形成有菌与无菌动物比较、菌群(株)移植、基因工程动物无菌化、无菌动物发育四种通用研究模式,研究模式的标准化将加大无菌动物研究应用规模及速度。本课题组经过十几年努力,已建成国内体量大、技术体系稳定、服务单位多、具有较大影响力的无菌动物平台,为国内生物医学、畜牧、食品微生物组科学问题解决提供了有力支撑。但是,目前我国无菌动物规模小、效率低、供用平台与应用条件分离,无菌动物基础理论与技术体系尚待发展,难以满足日益增长的应用需求。亟待建立规模化无菌动物高效研究应用体系,以适应我国微生物组研究高速发展。     

基于无菌动物研究肠道微生物与类风湿关节炎发病相关性

肠道微生物与宿主的生长发育、免疫、代谢等方面均密切相关,但肠道菌群与宿主之间复杂的相互作用在很大程度上仍然是未知的。目前无菌动物已成为探索肠道微生物与宿主相互作用的重要工具,多项研究使用无菌动物模型探讨肠道菌群在宿主代谢、机体免疫系统的发育和成熟等方面的作用,其中包括肠道菌群在自身免疫性疾病发病及预后中的作用。研究发现,肠道菌群作为环境因素之一可能参与类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)发病,然而其因果关系未明。本文将对使用无菌动物探讨肠道微生物参与类风湿关节炎发病的相关性研究作一综述,为进一步深入研究肠道菌群在RA发病中的作用及机制研究提供理论依据。     

无菌动物在饮食干涉肠道菌群研究中的应用

膳食干涉对肠道菌群与健康的影响已成为医学健康领域的研究热点,从发展来看,肠道菌群有可能会成为研究饮食方式、保健食品、中药制剂等对人体健康影响的重要靶标。然而,肠道菌群由于其复杂性,研究它和饮食干涉的关系对动物模型有高标准的要求,无菌动物体内外不携带任何活的微生物和寄生虫,在生物医学及人体疾病和健康等方面均有一定的应用和研究,是当前肠道菌群研究中应用最多的基础动物模型。采用无菌动物构建人源菌群动物是研究饮食、菌群与健康关系的常用方式。本文主要综述无菌动物构建人源菌群动物的研究应用及饮食干涉对肠道菌群的影响。     

2016年动物胃肠道微生物组研究十大亮点成果

动物胃肠道微生物对生产性能提高具有重要的作用,因此营养、微生物组与生产表型的互作研究已经成为国际研究热点。综述了2016年动物胃肠道微生物组学研究取得的十项重要成果,这些成果通过组学方法,研究了瘤胃纤维分解菌和尿素分解菌的功能基因多样性,揭示了微生物群落与日粮营养素、宿主基因型、环境的互作关系,阐明了反刍动物生产表型相关的瘤胃微生物种类和功能;首次构建猪肠道微生物组参考基因集,解析猪全肠道黏膜微生物组成,阐明了猪增重相关肠道微生物种类。这十大亮点成果将为国内动物营养学家开展动物胃肠道微生物组学研究提供参考。     

组学视角下养殖动物消化道微生物组结构与功能研究进展北大核心

养殖动物消化道中含有大量的微生物,不仅参与动物对营养物质的消化和吸收,还对宿主生长发育及免疫起重要调节作用。动物消化道微生物组研究是目前国内外的热点领域,取得了一系列重要研究进展。深入了解养殖动物消化道微生物组的结构与功能,将为今后调控和应用消化道微生物、提高动物生产性能、改善动物胃肠道健康和实现绿色健康养殖奠定理论基础。本文以4种代表性养殖动物(牛、羊、猪和鸡)为主体,对组学视角下其消化道微生物群落结构、功能等研究进展进行总结和分析;并对未来研究方向进行展望。     

无菌动物在肠-肝轴研究中的应用前景

肠道和肝之间通过肠-肝轴紧密相连,肠道疾病可以影响肝功能,肝疾病也可以诱发肠道菌群和功能的改变。无菌动物是一种身体所有部位都没有任何活的细菌、真菌、病毒及寄生虫的动物,无菌动物的出现为研究微生物与宿主之间的相互作用提供了有力的实验工具。同时,由于无菌动物缺乏正常肠道菌群的特点,它在肠-肝轴的研究中也起到了极大的推进作用。本文将对无菌动物在肠-肝轴中的应用前景做简要综述。     

移植不同饲料利用效率猪的粪便可定向改变伪无菌小鼠的生长性能

目的通过将不同饲料利用效率猪的粪便移植至伪无菌小鼠,探讨其对受体小鼠生长性能的影响规律,并初步揭示其机制。方法使用36头28 kg左右的杜×长×大阉公猪进行42 d单笼饲养(自由采食)并测算其饲料转化效率。实验结束时将36头猪根据饲料转化效率分为高、中、低3组,采集三组猪的新鲜粪便,通过灌胃移植到经广谱抗生素处理过的小鼠中,监测粪便移植后小鼠的生长性能变化。采用全收粪法测定饲料利用效率高、中、低三组猪的营养物质消化率,并采用16S rRNA V3-4可变区扩增测序对猪和小鼠的粪便微生物组成进行分析比较。结果将不同饲料利用效率猪的粪便移植至广谱抗生素处理的伪无菌小鼠后,小鼠重现了猪的生长性能表型;在肠道微生物的组成结构方面,高饲料转化效率猪及其高生长性能的受体鼠,肠道微生物的物种丰富度和微生物多样性相对较高;高饲料利用效率猪的总能消化率(P=0.01)显著增加,产气短杆菌的丰度显著提高,且其粪便移植后受体小鼠的肠球菌和阿克曼氏菌丰度也显著高于低饲料利用效率的受体小鼠,表明肠道微生物在能量的高效利用方面起着重要的作用。结论移植不同饲料利用效率猪的粪便可定向改变伪无菌小鼠肠道微生物的物种丰富度、微生物多样性及其生长性能。高饲料利用效率猪的优势主要在于能量消化利用效率较高,肠道中与能量高效利用相关微生物丰度相对较高。     

猪肠道微生物与机体脂质代谢研究进展

肠道微生物在调控宿主脂质代谢中发挥重要作用.猪是一种易沉积脂肪的动物,但其很少发生代谢性疾病,其肠道核心菌群及代谢产物被认为是主导该生理现象的原因之一.本文系统综述了猪肠道微生物与脂质代谢的关系,分析了微生物代谢产物包括短链脂肪酸、胆碱代谢物和胆汁酸等对脂质代谢影响作用,以期洞悉肠道微生物调控宿主脂质代谢的潜在机制.旨在为猪生产中机体脂质沉积调控提供思路,为人类脂质代谢紊乱所引起的代谢性疾病研究提供可用模型和借鉴.     

无菌动物无菌检测的探讨

近年来,肠道微生物在人类的健康和疾病中的应用受到了广泛关注.无菌动物在肠道微生态中的模型应用越来越广泛,为人类的生理、病理研究提供了非常有效的研究工具.为保证实验动物的质量,必须对无菌动物频繁的进行无菌检测.但无菌检测受到诸多因素的干扰.目前传统的检测方法 主要是细菌、真菌培养及革兰染色镜检.随着高通量测序的发展,现在...     

无菌动物与微生态学专题教学改革实践

根据研究生教学特点,为适应肠道菌群与人类疾病关系研究成为新研究热点与前沿的形势,对其无菌动物与微生态学专题教学进行改革实践。根据菌群与疾病关系研究的最新研究进展、研究生科研能力培养规律,在研究生《医学实验动物学》课程的无菌动物与微生态学专题教学中设置微生态学理论与研究技术简介、无菌动物培育原理及特点、无菌动物实验设计方法、国内外无菌动物资源简介等4部分内容。力争紧跟学科发展动态,强调知识的前沿性、实用性、综合性和交叉性,促进研究生课题设计能力培养和科研思路的开拓,创建研究生无菌动物与微生态学专题教学的新模式。     

香坊肠球菌和罗伊氏乳杆菌在无菌猪肠道中的定殖

【背景】已有研究表明,微生物在宿主肠道中的定殖受宿主、肠道环境、微生物物种特性和菌株来源等多个因素的影响。一般认为,来源于同类宿主的微生物菌株,在该类宿主肠道中具有定殖优势,但缺乏在物种和菌株水平上研究微生物自身特性在宿主肠道中定殖的研究报道。【目的】将不同来源(同类宿主肠道、非同类宿主肠道和非肠道环境)、具有不同生物学特性的3株香坊肠球菌(Enterococcus xiangfangensis)和4株罗伊氏乳杆菌(Lactobacillusreuteri)对无菌猪肠道进行定殖,在物种和菌株2个水平上探究物种特性和菌株来源对宿主肠道定殖的偏好性,揭示影响微生物定殖效率的关键因素。【方法】在本项研究中,将从藏猪(Tibetan pigs)、小鼠(ob/ob mice)、食蟹猴(Macaca fascicularis)和发酵食品中分离得到的多株香坊肠球菌和罗伊氏乳杆菌,制成混合菌剂对无菌巴马香猪(Bama miniature pig)进行为期4周的饲喂,并通过实时荧光定量PCR方法检测这7株菌在无菌猪肠道中的定殖情况。【结果】在物种水平上,香坊肠球菌和罗伊氏乳杆菌在无菌猪体内具有相近的定殖...     

贵州小型猪主要病原微生物与寄生虫的控制

封闭群实验用贵州小型猪Sus scrofa domestica var. mino guizhounensis Yu是目前国内最主要的实验用小型猪种群之一(甘世祥, 1994).开展实验动物微生物与寄生虫的控制与监测,对保证实验动物和动物实验的质量和维护人类健康具有重要意义(孙靖,2005).本研究探索了环境消毒、体内外驱虫、疫苗接种等措施对贵州小型猪病原生物的携带和免疫状况的影响.     

斑马鱼胚胎的简易无菌培养体系及单增李斯特菌感染试验北大核心CSCD

【目的】斑马鱼的生活环境中微生物众多,会激活其先天免疫系统,从而影响相关试验结果,因此需建立适合于感染与免疫研究的斑马鱼无菌培养体系。【方法】建立了基于受精卵短时消毒和温控正压无菌隔离器的培养流程;根据无菌动物标准对斑马鱼胚胎及其生活环境进行微生物检测;并通过定量PCR检测无菌斑马鱼先天免疫相关基因(TLRs)表达水平;利用无菌斑马鱼胚胎模型进行了单增李斯特菌感染试验。【结果】本研究成功建立了斑马鱼培育的无菌操作系统,无菌检验结果显示其生活环境及体内不含病原微生物,先天免疫分子TLRs表达量较低或不表达,而常规培养斑马鱼以及浸泡感染单增李斯特菌的无菌斑马鱼中这些基因转录水平较高。无菌斑马鱼对单增李斯特菌强毒株EGDe静脉注射感染很敏感,100 CFU感染量能导致鱼在1周内全部死亡,而其mpl或plc B基因缺失株感染后致死率显著下降(分别为70%和40%)。巨噬细胞在亲本株EGDe浸泡感染的鱼肠道周围聚集,而mpl或plc B基因缺失株感染的鱼中几乎观察不到这一聚集现象。【结论】通过简易培养体系获得的无菌斑马鱼胚胎可用于先天免疫和病原感染机制等研究。     

肠道微生物与认知功能

近年来大量研究表明肠道微生物的改变与认知行为之间存在明显的相关性。通过无菌动物、细菌感染以及益生菌或抗生素干预等方式改变宿主的肠道菌群,可以调节宿主的认知行为,包括学习和记忆能力。应激和饮食结构的变化也会改变宿主的肠道微生物,进而影响宿主行为。同时在胃肠道疾病和某些非肠道疾病状态下也会伴随着宿主认知行为的改变。本研究将重点讨论在人类和动物研究中发现的肠道微生物多样性的改变如何影响大脑功能和认知行为。     

模式动物在共生微生物研究中的作用

共生微生物是一类定殖于宿主体表或体内, 可执行宿主本身无法完成的功能, 并依赖于宿主所提供的生长环境的微生物。众多研究表明, 人体肠道共生微生物与免疫、营养、代谢, 甚至精神健康等生理功能密切相关, 是重要的“微生物器官”。在早期的肠道微生物研究中, 模式动物就已经作为研究工具被使用。随着肠道微生物研究的不断深入, 模式动物作为不可替代的研究对象发挥了越来越重要的作用。本综述主要对几种重要的模式动物如斑马鱼(Danio rerio)、小鼠(Mus musculus)、猪(Sus scrofa domesticus)和猕猴(Macaca mulatta)在肠道微生物研究中的应用进行了总结, 介绍了各种模式动物的发展过程及特点, 各自在应用于研究时的优缺点, 以及利用这些动物模型在共生微生物领域所取得的一些标志性的科研成果。同时, 也就近年来在共生微生物领域新兴的一些模式生物如蜜蜂(Apis)、果蝇(Drosophila)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)等进行了一些探讨。旨在让该领域的研究者们了解模式动物与人体在共生微生物方面的异同, 为更好地利用这一研究工具提供参考。     

影响人肠道微生物菌群结构的因素

肠道微生物与人类健康状况直接相关。目前,微生物研究者已对影响人及模式动物(主要为鼠和猪)肠道微生物菌群结构的因素展开了广泛研究,取得了较大研究进展。本文综述了影响肠道微生物菌群结构的因素,主要有年龄、宿主基因型、宿主所处环境、食物和抗生素等,以使人们了解和控制这些因素,从而保持良好的健康状态。     

肠道微生物菌群对脑及行为的影响

肠道微生物菌群组成的变化对正常生理的影响及其在疾病中的作用逐渐成为研究热点。肠道微生物菌群通过脑肠轴影响宿主生理学的各个方面,包括脑-肠交流、脑功能甚至行为。对无菌动物、被致病细菌感染的、使用益生菌或用抗生素药物的动物研究表明,肠道微生物菌群可以调节宿主焦虑样症状及行为。研究表明对肠道微生物菌群的调节可能是治疗复杂中枢神经系统失调症的新策略。     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...