微生物营养物质代谢与微生物-肠-脑轴互作研究进展

微生物在人和动物胃肠道内含量极为丰富,其在肠道与脑之间的交流通信过程中发挥着重要影响。微生物、肠道和脑之间存在神经、体液和免疫途径双向通信的系统,即微生物-肠-脑轴,其参与调控胃肠道微生物稳态和大脑功能及机体行为。本文通过总结与微生物-肠-脑轴相关的微生物营养物质代谢、能量稳态、作用途径和宿主健康的研究成果,旨在为动物营养物质代谢调控提供一定的参考。     

猪的肠道微生物与宿主营养代谢

肠道中栖息着数量庞大复杂多样的微生物菌群,肠道微生物在宿主健康中发挥着重要作用,既影响着饲料消化、营养物质吸收和能量供应,又调控着宿主正常生理功能及疾病的发生与发展.动物胃肠道不仅是消化器官,还是感应器官,肠道对营养物质的感应可以通过脑肠轴调节机体生理活动.肠道微生物还能代谢蛋白质产生宿主细胞不能合成的肽类物质,并通过小肠上皮的肽类转运系统影响机体代谢,因此可能存在微生物-肠道-大脑轴.肠道微生物还可以与机体形成宿主-微生物代谢轴,对动物机体营养物质代谢和免疫稳态起重要作用.饲粮对宿主代谢的改变,常伴随有肠道微生物区系的变化,肠道微生物的代谢可能通过微生物-肠道-大脑轴以及宿主-微生物代谢轴调节宿主很多生理过程,进而影响机体整体代谢.本文概述了猪肠道微生物区系与宿主肠道营养物质代谢的关系,以加深关于肠道微生物对机体代谢贡献的认识.     

肠道微生物-肠-脑轴与猪营养代谢

肠-脑轴是肠道与大脑通过神经和内分泌介导的一种双向应答系统,越来越多的研究表明,肠道菌群在此轴中发挥着关键作用。因此,微生物-肠-脑轴之间的双向交流关系逐渐成为动物营养代谢以至人类健康和疾病中热门的研究方向。肠道微生物群与宿主相互作用,从而控制体内平衡。本文从微生物与宿主肠道以及脑神经系统之间的相互关系入手,综述了微生物-肠-脑轴在猪营养代谢中的研究进展。     

微生物-肠-脑轴调控蛋鸡应激性异常行为的研究进展

现代养禽业采用的高密度笼养体系、分阶段饲养、断喙等管理措施可引起禽的过度应激,使它们出现啄羽、攻击或同类相食等异常行为。肠道菌群被视为一种跨物种的虚拟内分泌器官,通过肠-脑轴的双向通讯整合来自代谢、免疫、内分泌和神经通路发出的信号,并通过肠神经和迷走神经等外周神经系统、5-羟色胺和短链脂肪酸等微生物代谢产物以及免疫系统等途径调控动物应激反应及相应异常行为。本文系统地总结了蛋鸡饲养管理措施所造成的禽过度应激行为,并对微生物-肠-脑轴对鸡应激及其相关行为调控的可能机制进行论述,旨在为益生菌在蛋鸡饲养管理的推广应用提供参考依据。     

色氨酸及其代谢产物在动物肠-脑轴中的作用研究进展

色氨酸是动物生长发育中所必需的氨基酸。色氨酸及其代谢物在肠道免疫、肠道蠕动、细胞分泌、调节神经反应、调控情绪、抗氧化等方面具有重要作用。肠-脑轴平衡是维持宿主体内平衡的关键,而色氨酸作为一些生物活性分子的前体,作用于宿主和微生物群之间,是肠-脑轴双向交流系统的基础。本文主要综述了色氨酸及其代谢产物与肠-脑轴联系的机制及未来研究中的展望,为氨基酸在动物生产中的应用及研究提供参考。     

家畜肠道微生物代谢组学研究进展

家畜肠道微生物群落之间、微生物与宿主之间不断相互作用,形成动物肠道内复杂的微生物生态环境。肠道微生物及其代谢产物对维持家畜正常生长发育、营养代谢、繁殖性能等方面有着重要作用。微生物-脑-肠轴是中枢神经系统和肠道微生物之间的双向调节渠道。利用代谢组学对微生物代谢物进行检测能对微生物多样性分析数据进行补充,从而进一步揭示肠道微生物与宿主之间相互作用关系。该文综述了家畜肠道微生物代谢物的种类、代谢组学在肠道微生物研究中的应用以及肠道微生物代谢物对家畜动物的影响等内容,有助于了解微生物代谢物与家畜之间的相互作用以及研究的现状。     

肠脑轴中胆汁酸功能研究进展

胆汁酸不仅有助于消化和营养吸收,近年来还被证实是一种信号分子,可通过激活相应受体参与调节多种生理功能,如脂质代谢、葡萄糖代谢和能量代谢等。肠脑轴是胃肠道和中枢神经系统共同构成的双向信号系统,不仅能整合肠道和中枢神经系统功能,还能将两者有机联系起来。胆汁酸和肠道存在一定的相互作用,其中肠道微生物是两者相互作用的关键因素,也是肠脑轴的重要因素。不同浓度的胆汁酸对肠道的影响有差异,其对肠道的影响主要体现在对肠道微生物的影响上,同样,肠道对胆汁酸的作用大部分也体现在肠道微生物。目前相关研究多集中于胆汁酸和肠道微生物的相互影响。此外,在大脑中也发现了胆汁酸和胆汁酸受体,这说明胆汁酸可能在中枢神经系统中发挥一定的生理作用。胆汁酸可通过直接或间接途径向中枢神经系统发出信号,从而影响大脑各项功能。各种肠道激素、迷走神经和胆汁酸受体都参与了这个过程,其中胆汁酸受体发挥了不可忽视的作用。越来越多研究表明,胆汁酸、大脑、肠道及肠道微生物间存在复杂的相互作用,胆汁酸可能是肠道和大脑间直接沟通渠道之一,对肠脑轴有潜在影响。笔者综述了胆汁酸及其受体在肠道和大脑中的影响,介绍了肠脑轴中胆汁酸功能的研究进展。     

微生物代谢产物调控胃肠道发育的机制

动物胃肠道中栖息着大量微生物,这些微生物通过代谢产物参与调控宿主新陈代谢、生理免疫和发育过程等。深入了解胃肠道微生物及代谢产物的调控机制,有利于人们采用相应技术手段促进胃肠道健康发育,提高动物生产性能。文章综述了胃肠道微生物产生的不同种类的代谢产物,介绍了这些代谢产物在调控宿主发育中的作用及其机制,以期为通过营养途径调节微生物代谢产物促进动物胃肠道发育提供理论依据。     

微生物-肠-肌轴调节骨骼肌代谢和功能的研究进展

骨骼肌的质量不仅影响着人或动物机体的运动能力和健康状态,还影响着畜禽的肌肉产量和品质。随着对微生物功能的深度挖掘,肠-脑轴、肠-肝轴、肠-脂轴等由微生物及其代谢产物介导的信号途径均被证实参与了机体的能量代谢。近年来,微生物-肠道-骨骼肌轴也被证实,因此通过调控肠道菌群或其代谢产物进而调节机体骨骼肌代谢为改善肌肉产量和品质提供了新的思路。本文主要综述了肠道微生物及其关键代谢产物在骨骼肌功能和糖脂代谢等方面的潜在作用和机制,并简要总结了菌群介导的调控骨骼肌功能的潜在手段,为畜禽养殖中改善肉质提供了一定的参考和新思路。     

Effects of Melatonin on Gastrointestinal Tract Physiological Function of Ruminant北大核心CSCD

褪黑素(MT)是调节胃肠道运动、免疫功能及微生物菌群结构等的胺类激素,其前体物质(色氨酸)是微生物群-肠-脑轴的信号递质。目前有关MT的研究多集中于单胃动物,鲜见MT对反刍动物的综述报道。因此,本综述将从MT对反刍动物胃肠运动、摄食行为、生产性能以及胃肠道微生物的作用机制进行阐述,以期为MT作为反刍动物治疗辅助剂、饲料添加剂的价值提供参考。     

肠道内分泌与营养素感应系统

动物肠道内消化代谢产生的各种营养素或其他化学物质,能够通过肠道内分泌和营养素感应系统发挥生理效应。作为肠道内分泌和营养素感应系统重要的组成部分,肠道内分泌细胞通过表面的感应受体(氨基酸感应受体、脂肪酸感应受体和葡萄糖感应受体等),识别感应肠道内各类营养素,不仅调节营养素吸收和代谢,同时能够分泌脑肠肽(胰高血糖素样肽-1、酪酪肽、胆囊收缩素等)。脑肠肽通过由中枢神经系统、自主神经系统以及肠神经系统构成的脑肠神经网络,参与调控机体摄食行为及其他生理功能。本文就动物肠道内分泌系统、脑肠轴以及营养素感应受体等方面研究进展进行综述。     

脱氧雪腐镰刀菌烯醇导致厌食和呕吐的机制研究进展

由镰刀菌产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)广泛存在于谷物及其加工产品中,对动物和人类健康有着潜在的危害。DON具有多方面的毒性作用,而厌食和呕吐是机体摄入DON后出现的最典型症状,厌食和呕吐的产生主要归因于DON对中枢神经系统和胃肠道食欲因子的影响。DON可直接作用于中枢神经系统的呕吐中枢产生呕吐反射,同时激活下丘脑神经元分泌食欲调节因子影响采食;DON可诱导肠内分泌细胞分泌肽YY、胆囊收缩素等食欲调节因子从而引发厌食;DON对中枢神经系统和胃肠道分泌的影响又可通过肠-脑轴产生关联;此外,细胞因子及肠道微生物也部分参与了反应的介导。本文综述了DON诱发机体出现厌食和呕吐的可能机制,以期为找到相应解决措施提供理论指导。     

单胃动物肠道菌群与宿主肠道免疫系统的互作关系及可能机制

单胃动物的肠道中存在着庞大而复杂的菌群,它们与宿主肠道免疫系统协同进化。肠道细菌及其代谢产物在维持肠道稳态方面发挥着重要的作用。正常的肠道菌群能促进免疫系统发育,参与维持宿主免疫功能,协同拮抗病原菌的增殖和入侵。反过来,宿主肠道免疫系统对肠道菌群又有制约和调控作用,如对正常共生菌表现为免疫耐受,对病原菌表现为免疫排斥。一旦这种动态平衡被破坏,就会导致疾病的发生。本文综述了单胃动物肠道菌群与宿主肠道免疫系统的相互关系,并基于现有的研究结果,对其可能的互作机制做了较为系统的总结。     

Insights into host-microbe interaction:What can we do for the swine industry?

Recent discoveries have underscored the cross-talk between intestinal microbes and their hosts. Notably, intestinal microbiota impacts the development, physiological function and social behavior of hosts. This influence usually revolves around the microbiota-gut-brain axis (MGBA). In this review, we firstly outline the impacts of the host on colonization of intestinal microorganisms, and then highlight the influence of intestinal microbiota on hosts focusing on short-chain fatty acid (SCFA) and tryptophan metabolite-mediated MGBA. We also discuss the intervention of intestinal microbial metabolism by dietary supplements, which may provide new strategies for improving the welfare and production of pigs. Overall, we summarize a state-of-the-art theory that gut microbiome affects brain functions via metabolites from dietary macronutrients.     

反刍家畜瘤胃及肠道微生物研究进展

反刍家畜瘤胃及肠道微生物处于一个复杂的微生态系统,其多样性及营养代谢与该系统中的各项因素存在紧密联系。了解反刍家畜瘤胃及肠道微生物多样性变化和营养代谢机制,是通过人为干预手段改善动物福利、提高动物生产效率、提升动物产品质量、减少温室气体排放的基础。关于反刍动物瘤胃及肠道微生物多样性及营养代谢与单个环境因子的关系得到了广泛的研究并取得了一些进展,对指导生产实践和保护环境起到了一定作用。综述了近年来国内外反刍家畜瘤胃及肠道微生物多样性,以及微生物与宿主动物、日粮结构、环境因子相互作用及机制方面的研究进展,以期为探索瘤胃及肠道微生物在反刍动物营养代谢中的作用及其机制提供参考。     

多组学技术在奶牛瘤胃微生物与宿主互作机制中的研究进展

对于反刍动物而言,瘤胃对宿主的新陈代谢、机体免疫调节具有重要的意义。作为瘤胃内强大而丰富的群落,瘤胃微生物结构紊乱不仅会导致生产性能下降,还会引发机体全身炎症反应。近年来,多组学技术分析瘤胃微生物与宿主的关系及其调控机制已逐渐受到研究者的关注。本文从瘤胃微生物的影响因素、多组学技术在瘤胃微生物中的应用及瘤胃微生物紊乱对宿主的影响等多方面进行综述,以通过调节瘤胃微生物来提高奶牛生产性能、增强机体免疫力以及预防疾病等新的视角为奶牛养殖者提供参考。     

肠道对共生微生物的免疫耐受机制

动物体肠道中存在数以亿计的微生物,这些共生的微生物能辅助动物体消化代谢和维持肠道稳态。但微生物及其代谢产物同样可以作为抗原影响肠道的正常功能。正常情况下,肠道免疫系统能准确辨识共生微生物及其代谢产物,对其做出免疫耐受,维持内环境稳态;此外,肠道免疫系统还可以避免由于对无害抗原产生反应而造成免疫资源的浪费。免疫耐受已被广泛应用于临床医学,用于减少器官移植后排斥现象的发生,降低子宫对胎儿的免疫排斥反应等。但就如何利用免疫耐受机制减缓反刍动物瘤胃酸中毒,提高瘤胃微生物蛋白质的合成和利用效率,完善益生素的饲用规程仍鲜有报道。为此,本综述就免疫耐受的一般概念和应用、肠道免疫系统的组成和功能、肠道共生微生物的免疫原性以及肠道免疫耐受的形成机制进行了阐述。     

Pattern recognition receptors in companion and farm animals - the key to unlocking the door to animal disease?

The innate immune system is essential for host defence and is responsible for early detection of potentially pathogenic microorganisms. Upon recognition of microbes by innate immune cells, such as macrophages and dendritic cells, diverse signalling pathways are activated that combine to define inflammatory responses that direct sterilisation of the threat and/or orchestrate development of the adaptive immune response. Innate immune signalling must be carefully controlled and regulation comes in part from interactions between activating and inhibiting signalling receptors. In recent years, an increasing number of pattern recognition receptors (PRRs), including C-type lectin receptors and Toll-like receptors (TLRs), has been described that participate in innate recognition of microbes, especially through the so called pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). Recent studies demonstrate strong interactions between signalling through these receptors. Whereas useful models to study these receptors in great detail in the murine and human system are now emerging, relatively little is known regarding these receptors in companion and farm animals. In this review, current knowledge regarding these receptors in species of veterinary relevance is summarised.