PCR-DGGE技术在动物肠道微生物多样性分析中的应用

<正>动物肠道中存在丰富的微生物,在肠道中形成微生物区系。这些微生物与宿主之间形成复杂的相互依存关系,并对宿主的营养代谢和免疫等生理功能起到重要调节作用。因此,研究肠道微生物的结构,探索肠道微生物多样性与宿主之间的关系,对提高动物生产性能和开发治疗疾病的新型药物具有重要意义。用传统的培养计数方法研究菌群结构具有一定的局限性,分析出的种类很少。近年来,随着分子生物学技术的不断发展,利用菌群原位杂交、DNA序列测定     

环境温度对动物肠道微生物菌群影响的研究进展

温度是一个重要的非生物环境变量,能够驱动动物谱系的适应轨迹和动物群落的组成。环境温度作为影响动物肠道微生物菌群变化的众多因素之一,能够影响肠道微生物菌群的组成及丰度,进而调控宿主生长、发育、繁殖、免疫等生物学过程及功能。动物肠道核心菌群的组成及其代谢产物在不同温度下存在显著差异,在单胃动物、反刍动物等中都有相应的报道。极端温度主要通过诱导肠道微生物菌群产生结构和功能上的差异,进而对宿主表型产生影响。目前,对于温度如何影响动物肠道菌群的了解仍非常有限。本文针对不同环境温度条件下,肠道微生物菌群结构和功能的差异及相关研究进行了总结及综述。探讨由环境温度引起的肠道微生物菌群与宿主适应机制之间的关系,包括对宿主产热机制、消化系统和免疫系统等其他方面的影响并开展研究,将为肠道微生物对宿主健康的调节提供参考和思路。     

宏基因组学在哺乳动物肠道微生物中的应用

哺乳动物的肠道内栖息着庞大复杂的微生物群体，其微生物群体与宿主的消化吸收、物质的营养代谢和免疫功能密切相关，是影响机体健康的重要因素之一。随着分子生物学技术在肠道微生物领域的应用，特别是新一代测序技术的快速发展，使得人们对复杂的肠道微生物的研究更加深入。基于宏基因组学技术不仅能够研究肠道微生物组的多样性、揭示消化道微生物对宿主生理代谢的影响，还能进一步深入挖掘新的功能基因，并揭示宿主基因与微生物组间的互作关系和共同进化。作者综述了宏基因组学技术在哺乳动物肠道微生物中的主要应用和存在的不足，并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景，从而加深人们对肠道微生物影响宿主肠道健康作用的认识。     

宏基因组学在哺乳动物肠道微生物中的应用

哺乳动物的肠道内栖息着庞大复杂的微生物群体,其微生物群体与宿主的消化吸收、物质的营养代谢和免疫功能密切相关,是影响机体健康的重要因素之一。随着分子生物学技术在肠道微生物领域的应用,特别是新一代测序技术的快速发展,使得人们对复杂的肠道微生物的研究更加深入。基于宏基因组学技术不仅能够研究肠道微生物组的多样性、揭示消化道微生物对宿主生理代谢的影响,还能进一步深入挖掘新的功能基因,并揭示宿主基因与微生物组间的互作关系和共同进化。作者综述了宏基因组学技术在哺乳动物肠道微生物中的主要应用和存在的不足,并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景,从而加深人们对肠道微生物影响宿主肠道健康作用的认识。     

动物肠道乳酸菌的分离鉴定技术研究进展

乳酸菌是可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称,是对人和畜禽有益的益生菌。动物肠道中的乳酸菌耐受胃酸有更好的适应性,更易于在肠道中定植抵抗病原微生物的黏附,并且耐酸性好易于生存。论文综述了动物肠道乳酸菌分离培养的几种方法,总结出更适合分离乳酸菌的培养基。归纳了动物肠道乳酸菌的鉴定方法,包括形态鉴定、生化鉴定以及分子生物学的鉴定,重点介绍了16SrDNA的分子生物学鉴定方法。这对建立动物肠道中乳酸菌分离鉴定的方法,研究动物肠道中的微生物菌群组成有重要意义。     

肠道菌群的组成、调节及其对宿主健康的影响

在过去的10~15年,由于新的"组学"技术的发展对微生物群落的遗传和代谢谱进行大规模的分析,人们对肠道菌群组成和功能的认识呈指数增长,从而为揭示肠道菌群的调节及其对机体的影响提供参考。肠道菌群像一个免疫系统与宿主协同工作,促进健康,但有时可能引发疾病。研究对肠道菌群领域现有观点进行总结和梳理,就菌群对宿主健康的潜在影响以及益生菌、益生元和多酚对肠道菌群的调节作用展开综述。     

微生物特异性代谢产物对机体健康和疾病的影响

微生物菌群及其基因组在动物机体健康中起着关键作用。宿主和微生物间的相互作用和微生物产生的代谢产物对宿主的免疫、代谢、发育和行为有所影响,并可能通过肠道菌群失调导致疾病。尽管不同条件下微生物菌群的变化仍在研究中,宿主和微生物间的信号机制仍然难以捉摸。因此,对微生物代谢产物的合成、吸收及对宿主生理的潜在影响进行综述。     

鸡肠道微生物研究进展

定植于宿主肠道的复杂菌群结构对宿主健康具有非常重要的作用。非培养分子技术的发展使人们越来越深入了解肠道微生物菌群组成和多样性。在分析相关文献和生物信息数据基础上,本文旨在概述不同日龄鸡肠道微生物菌群组成和多样性、肠道菌群作用、饲粮与肠道菌群的关系,并总结饲喂抗生素对鸡肠道微生物的影响,讨论益生菌对鸡肠道菌群以及使用抗生素所造成的微生物生态失衡的调节潜能,为鸡肠道菌群研究提供参考。     

益生元与鸡肠道微生物的关系和研究进展

益生元是非消化饲料原料由特定的肠道微生物菌群代谢为宿主提供能量,并通过调节肠道微生物菌群防止病原体黏附宿主细胞来影响肠道健康。对鸡只肠道微生物菌群和益生元调节肠道微生物菌群和免疫功能的研究现状进行综述,以便我们更好地了解家禽肠道微生物菌群,对动物健康和生产能力的提高提供理论指导。     

肥育猪肠道微生物的研究进展

猪肠道中存在大量的微生物菌群,这些微生物菌群结构复杂种类繁多,参与宿主的代谢,在宿主的消化吸收和免疫调控方面均发挥了重要作用,对猪的生长肥育有很大影响。为此对肥育猪肠道内微生物菌群做一论述,希望能为更高效率更健康环保的动物生产提供新思路。     

微生物菌群培养组学在动物医学中的应用

实验室条件下可培养的微生物约占自然界中微生物总数的1%，这限制了人们对99%未知微生物的认识和利用，而研究表明，那些“不可培养的微生物”是可以被开发和利用的，未能被纯培养的微生物才是未知微生物的主体。微生物培养组学探索利用多种培养条件和长时间的培养，结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法（MALDI-TOF-MS）和16S核糖体RNA（rRNA）测序可以大规模鉴定各种微生物，同时利用全基因组测序和宏基因组测序手段对未知微生物进行深入分析。本文综述了国内外近年来微生物菌群培养组学在反刍动物胃肠道、禽类盲肠及家畜鼻腔微生物菌群研究中的最新进展，探讨将动物体内菌群培养组学方法应用于动物疾病防治领域的可行性。作为一个新兴的研究方法，尽管该培养组学还存在一些不够成熟的方面，但它的发展前景十分广阔，微生物菌群培养组学方法和其他研究方法的互补已经逐渐成为发展兽医微生物学新的突破口。     

The Application of Microbiome Culturomics in Veterinary Medicine

Under laboratory conditions, the number of cultured microorganisms accounts for about 1% of the total number of microorganisms in nature, which limits people's understanding and utilization of 99% of the unknown microorganisms. However, relevant researches show that those "uncultured microorganisms" can be developed and utilized, and the uncultured microorganisms are the main body of the unknown microorganisms. The microbial culturomics explored the application of multiple culture conditions and long-term culture, it was combined with Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS) and 16S ribosomal RNA (rRNA) sequencing to identify all kinds of microorganisms on a large scale. At the same time, whole-genome sequencing (WGS) and Metagenomics sequencing technology were used to analyze unknown microorganisms in depth. In this paper, the latest progress of culturomics in the ruminant gastrointestinal tract, poultry cecum, and livestock nasal microflora in recent years was reviewed, and the feasibility of applying the method of microflora culturomics in animal disease prevention and control was discussed. As a new research idea, culturomics has some immature aspects, but its development prospect is very broad. The complementary of microflora culturomics and other research methods have gradually become a breakthrough in the development of veterinary microbiology.     

哺乳仔猪断奶前后肠道微生物培养组学研究

近年来国内外研究人员通过下一代测序和分离培养技术,结合宏基因组学相关的生物信息学手段证实了猪肠道微生物的组成及其代谢物活性对宿主的健康具有重要作用。受限于传统培养方法,猪肠道中大多数细菌仍无法培养,因此,为了突破研究人员研究宿主-菌株相互关系及益生菌株开发应用的限制,本研究对仔猪断奶前后回肠和结肠内容物微生物进行高通量培养组学研究。结合需氧和厌氧条件、不同培养时间以及25种不同培养基,共筛选获得1385株厌氧、好氧和兼性厌氧菌株,并全部进行了16S rRNA全长测序鉴定和菌株保存,共计获得5个门、29个属和86个种菌,其中包含梭杆菌、拟杆菌等在以前的研究中较难分离获得的菌株,以及一些如乳酸菌等具有潜在应用价值的益生菌,更为重要的是其中包含116株疑似新菌种。本研究获得的菌株信息可以进一步完善猪肠道微生物物种数据库,为后续宿主-菌株相互关系研究垫定了基础,对猪饲用益生菌相关产品开发研究具有重要意义。     

短链脂肪酸介导的肠上皮和抗炎调节研究进展

哺乳动物体中的肠道菌群是细菌生态系统的组成部分,从动物出生时起,这些微生物就对免疫系统的发育、功能和调节起着非常重要的作用。当前,越来越多的研究集中在微生物对宿主细胞代谢的影响上。短链脂肪酸(SCFA)作为肠道菌群的一种代谢产物,对肠道稳态的维持具有重要作用。SCFA是肠道上皮细胞的重要燃料,能增强肠屏障功能。作为信号分子,SCFA可以通过细胞表面G蛋白偶联受体(GPCR)发出信号,从而激活控制免疫功能的信号级联反应;还可以通过底物转运蛋白进入细胞,抑制组蛋白脱乙酰化酶(HDAC),最终达到降低肠道炎症反应。本文综述了微生物SCFA的产生及其对肠道黏膜的影响,并通过激活细胞表面GPCR以及抑制组蛋白去乙酰化酶(HDACs)来调节免疫反应的作用。     

Gut health:The results of microbial and mucosal immune interactions in pigs

There are a large number of microorganisms in the porcine intestinal tract. These microorganisms and their metabolites contribute to intestinal mucosal immunity, which is of great importance to the health of the host. The host immune system can regulate the distribution and composition of intestinal microorganisms and regulate the homeostasis of intestinal flora by secreting a variety of immune effector factors, such as mucin, secretory immunoglobulin A (sIgA), regenerating islet-derived III (RegIII)γ, and defensin. Conversely, intestinal microorganisms can also promote the differentiation of immune cells including regulatory T cells (T_reg) and Th17 cells through their specific components or metabolites. Studies have shown that imbalances in the intestinal flora can lead to bacterial translocation and compromised intestinal barrier function, affecting the health of the body. This review focuses on the composition of the pig intestinal flora and the characteristics of intestinal mucosal immunity, discusses the interaction mechanism between the flora and intestinal mucosal immunity, as well as the regulation through fecal microbiota transplantation (FMT), dietary nutritional composition, probiotics and prebiotics of pig intestinal microecology. Finally, this review provides insights into the relationship between intestinal microorganisms and the mucosal immune system.     

宏基因组学揭示瘤胃微生物多样性及功能

反刍动物瘤胃内栖息着庞大和复杂的微生物群体,这些微生物与宿主的消化吸收、营养代谢和免疫功能息息相关,宿主及其微生物共同组成了一个"超级生物体"。由于绝大部分瘤胃微生物不可培养,因此以厌氧培养为基础的传统研究方法存在明显的弊端。宏基因组学通过高通量的测序方法,能够全面展示微生物多样性,准确发现新的功能基因。此外,宏基因组学揭示了宿主基因和微生物组之间的互作关系。随着组学技术的不断发展,宏基因组学在瘤胃微生物组研究方面具有广阔的应用前景。     

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。     

The Gastrointestinal Microbiome: A Review

The gastrointestinal microbiome is a diverse consortium of bacteria, archaea, fungi, protozoa, and viruses that inhabit the gut of all mammals. Studies in humans and other mammals have implicated the microbiome in a range of physiologic processes that are vital to host health including energy homeostasis, metabolism, gut epithelial health, immunologic activity, and neurobehavioral development. The microbial genome confers metabolic capabilities exceeding those of the host organism alone, making the gut microbiome an active participant in host physiology. Recent advances in DNA sequencing technology and computational biology have revolutionized the field of microbiomics, permitting mechanistic evaluation of the relationships between an animal and its microbial symbionts. Changes in the gastrointestinal microbiome are associated with diseases in humans and animals including inflammatory bowel disease, asthma, obesity, metabolic syndrome, cardiovascular disease, immune‐mediated conditions, and neurodevelopmental conditions such as autism spectrum disorder. While there remains a paucity of data regarding the intestinal microbiome in small animals, recent studies have helped to characterize its role in host animal health and associated disease states. This review is intended to familiarize small animal veterinarians with recent advances in the field of microbiomics and to prime them for a future in which diagnostic tests and therapies will incorporate these developments into clinical practice.     

宏基因组技术在鸡肠道微生物中应用的研究进展

鸡肠道中生存着丰富的微生物,这些微生物在宿主的营养代谢与免疫方面有重要作用。高通量测序技术的发展为肠道微生物的研究提供了新的思路,文章简要介绍了宏基因组学,阐述肠道微生物结构变化对宿主的影响及不同饲养条件、宿主生理特征改变对肠道微生的影响,并重点从宏基因组的层面透析鸡肠道微生物菌落结构、营养代谢特征、免疫功能与鸡的健康生长之间的关联性,以期为鸡肠道微生物的研究提供思路。     

肠道微生物及代谢产物对动物肠道免疫的研究进展

动物肠道内栖息着大量微生物,肠道微生物及其代谢产物积极参与肠道免疫稳态的建立,对防控肠道疾病具有积极影响,在动物健康中发挥不可或缺的调节作用。本文对肠道微生物及其代谢产物对宿主肠道免疫的影响进行综述,旨在为调控肠道免疫、治疗动物疾病及保障机体健康提供思路和参考。