消化道微生物對豬和大鼠氨基酸代謝的影響.pdf

1、近幾年研究表明，腸道微生物參與腸道對氨基酸的代謝。氨基酸在動物機體內(nèi)存在腸道首過代謝(first pass metabolism)。研究發(fā)現(xiàn)，日糧中約有30％～60％的必需氨基酸在腸道代謝中被腸上皮細胞直接分解利用，無法吸收進入血液。有研究報道，豬小腸上皮細胞只能代謝支鏈氨基酸，無法氧化其他必需氨基酸;我們推測，腸道細菌可能參與了這些氨基酸的分解過程。最新的體外研究結(jié)果顯示，豬小腸的腸腔微生物具有降解必需氨基酸的能力。然而，腸道微生物不

2、僅含有腸腔微生物，還包括腸壁松散連接微生物和緊密連接微生物，它們的組成與數(shù)量各不相同，這被稱為腸道微生物的區(qū)室化(compartmentlization)。不同區(qū)室微生物對氨基酸的代謝是否一致，目前還不清楚。相對于小腸，大腸微生物在數(shù)量和組成上都不同，其對氨基酸的代謝也不同。而目前關(guān)于大腸微生物對大腸氨基酸發(fā)酵影響的研究較少。本研究以斷奶仔豬和大鼠為研究對象，結(jié)合體外培養(yǎng)和動物試驗，旨在研究小腸微生物在氨基酸代謝和大腸微生物在氨基酸發(fā)酵

3、過程中發(fā)揮的重要作用。
　　1.不同區(qū)室小腸微生物對氨基酸的體外代謝
　　選取了4頭出欄杜長大豬的空腸和回腸，分別從食糜、腸壁沖洗物和腸段上分離出腸腔微生物、松散連接微生物和緊密連接微生物的接種物，并將其接種至只含單一氨基酸的厭氧培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h，測定0，6，12，24 h培養(yǎng)基中氨基酸的濃度。然后，以24h的培養(yǎng)液作為接種物進行繼代培養(yǎng)，連續(xù)培養(yǎng)30代，測定第10，20，30代0和24 h培養(yǎng)基中氨基酸的濃度。結(jié)果顯

4、示:在腸腔微生物組中，除苯丙氨酸以外的所有氨基酸在回腸中均有所消失，同時氨的含量升高;而在空腸中，谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和賴氨酸的濃度降低了60-95％。在緊密連接微生物組中，所有的氨基酸在開始的12h內(nèi)逐漸增加，隨后逐漸降低，同時，氨的水平呈先降低后增高的趨勢，提示腸壁微生物對氨基酸的代謝是先合成后分解的。其中，空腸和回腸組的谷氨酸、空腸組的組氨酸和回腸組的賴氨酸在前12h顯著增加(P＜0.05)，在24 h有所降低。谷氨酰胺和精氨

5、酸濃度在前12h沒有顯著變化，隨后顯著降低?？漳c賴氨酸和回腸蘇氨酸在前6和12h顯著增加(P＜0.05)。在松散連接微生物組中，氨基酸的代謝沒有規(guī)律?？漳c谷氨酸、蛋氨酸和賴氨酸濃度在24 h顯著降低(P＜0.05)，空腸的谷氨酰胺和蘇氨酸以及回腸的谷氨酰胺和賴氨酸濃度在12 h顯著增加(P＜0.05）。繼代培養(yǎng)中，微生物對氨基酸的代謝，無論是分解還是合成作用，都降低了約20-40％，但對支鏈氨基酸幾乎不代謝。各區(qū)室微生物對賴氨酸的代謝率

6、始終維持在90％，提示各區(qū)室的微生物均可大量利用賴氨酸。對24 h培養(yǎng)液中微生物的組成進行分析發(fā)現(xiàn)，空腸中不同區(qū)室微生物在組成上有明顯差別，而在回腸中差別較小。對于異亮氨酸和亮氨酸，腸腔微生物的多樣性與緊密連接微生物相近，但顯著高于松散連接微生物(P＜0.05)。對于谷氨酰胺和纈氨酸，腸腔微生物的多樣性與松散連接微生物相近，但是顯著低于緊密連接微生物(P＜0.05)。繼代培養(yǎng)30代后，精氨酸、纈氨酸、谷氨酰胺和亮氨酸組中各區(qū)室微生物的多

7、樣性不盡相同，然而在回腸中卻較穩(wěn)定。這些結(jié)果表明，腸腔微生物優(yōu)先利用氨基酸，而腸壁緊密連接微生物具有合成氨基酸的能力，并且小腸微生物對支鏈氨基酸代謝的貢獻很少。
　　2.抗生素影響豬小腸微生物對氨基酸的利用
　　選用16窩24日齡斷奶仔豬，隨機分為兩組，分別飼喂基礎(chǔ)無抗日糧和添加了抗生素（土霉素、喹乙醇與吉他霉素，各50 mg/kg）的日糧，飼養(yǎng)18天后測定血液生化指標、器官指數(shù)、空腸、回腸和血液氨基酸濃度以及空腸和回腸總菌

8、、擬桿菌門和厚壁菌門的數(shù)量。結(jié)果顯示:抗生素顯著提高了飼料轉(zhuǎn)化率(P=0.02)，但對采食量和日增重無顯著影響(P＞0.05)?？股仫@著降低了空腸和回腸腸腔氨基酸濃度(P＜0.05)，提高了血液氨基酸和尿素氮的濃度(P＜0.05)。抗生素組仔豬回腸總菌和厚壁菌數(shù)量顯著降低(P＜0.05)，空腸大腸桿菌顯著上升(P＜0.05)?？股氐奶砑訉ψ胸i器官指數(shù)沒有顯著影響(P＞0.05)。試驗結(jié)果提示，日糧添加抗生素可顯著改變小腸微生物菌群結(jié)

9、構(gòu)和氨基酸的代謝，這也證明了小腸微生物和宿主間存在對氨基酸代謝的競爭關(guān)系。
　　3.抗生素對仔豬胃與小腸微生物的影響
　　本章在第二章動物試驗的基礎(chǔ)上，利用高通量測序技術(shù)測定仔豬胃、十二指腸、空腸和回腸腸腔微生物以及十二指腸、空腸和回腸黏膜微生物的組成。結(jié)果顯示:抗生素顯著改變了胃、十二指腸和空腸的菌群結(jié)構(gòu)，但對回腸無顯著影響。日糧添加抗生素顯著降低了食糜和黏膜中潛在有益菌的數(shù)量，如Clostridium和Lactobaci

10、llus(P＜0.05)，同時還增加了條件致病菌的數(shù)量，如大腸桿菌和Streptococcus(P＜0.05)。此外，抗生素還能抑制黏膜與腸腔微生物之間的互作。Eubacteria contortum、Gemmiger formicilis、E.biforme和E.coprostanoligene這四種微生物同回腸腸腔氨基酸濃度顯著正相關(guān)(P＜0.05)，提示這可能是腸道中主要的氨基酸降解菌。綜上，抗生素不僅能改變小腸腸腔和黏膜微生物的

11、數(shù)量與組成，還能影響它們之間的互作交流，這些都有可能增加病原菌定植腸道的風險。
　　4.抗生素影響仔豬結(jié)腸微生物對氨基酸的發(fā)酵
　　本章在第二章動物試驗的基礎(chǔ)上，利用高通量測序技術(shù)分析了抗生素對結(jié)腸微生物的影響，同時測定了蛋白質(zhì)在大腸的微生物發(fā)酵產(chǎn)物。結(jié)果顯示:日糧添加抗生素可影響個別微生物的相對豐度，但對微生物菌群整體沒有顯著影響。飼用抗生素可顯著增加仔豬結(jié)腸戊酸和異戊酸的含量(P＜0.05)，增加結(jié)腸丙酸、丁酸、戊酸、異

12、丁酸和異戊酸的相對含量(P＜0.05)?？股剡€可顯著增加氨基酸脫羧產(chǎn)物生物胺（腐胺、尸胺和亞精胺）的含量(P＜0.05)以及苯酚和吲哚的濃度(P＜0.05)，結(jié)腸中的氨態(tài)氮濃度在抗生素組中也有顯著增高(P＜0.05）。提示，抗生素可增加大腸微生物對氨基酸的代謝，并產(chǎn)生大量的有害代謝物質(zhì)，影響大腸健康。
　　5.結(jié)腸細菌的抑制對大鼠大腸氨基酸代謝的影響
　　選取20只健康SPF wistar大鼠，隨機分為2組:基礎(chǔ)日糧組和飲

13、水飼喂BCM組。于BCM飼喂42d后，宰殺大鼠，分別采集血液和盲腸、結(jié)腸食糜，進行指標測定。結(jié)果顯示:BCM對大鼠生長性能沒有影響，但顯著降低了血液中的葡萄糖和尿酸濃度(P＜0.05)。經(jīng)BCM處理后，大鼠盲腸中甲胺、腐胺、苯乙胺、色胺和糞臭素的濃度顯著增加(P＜0.05)，提示蛋白質(zhì)代謝增強。BCM可顯著降低結(jié)腸脂肪酸和碳水化合物的水平(P＜0.05)。BCM顯著降低了甲烷菌的數(shù)量，同時升高了硫還原菌的數(shù)量(P＜0.05）。此外，BC