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。     

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。     

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。     

浅析反刍动物胃肠道微生物通过肠道－脑轴对宿主的影响

反刍动物胃肠道中存在着众多微生物,如细菌、真菌、原虫和古细菌等。胃肠道微生物对于动物的能量代谢发挥着重要作用,同时对于动物的中枢神经正常功能的发挥也扮演着重要角色。肠道微生物可以与肠道细胞直接接触,不仅产生激活内源性中枢神经系统信号传导机制的代谢物,还可以独立地产生或促成许多神经活性分子的产生。微生物代谢产物和神经活性分子通过神经信号通路、胃肠道内分泌信号通路、免疫系统等关键途径共同形成一个复杂的反射网络,即胃肠道微生物与代谢产物通过传入神经元将信号传导至中枢神经系统。胃肠道微生物与宿主之间通过主要的信号通路相互作用,影响机体胃肠道屏障、营养代谢、免疫应答等生理机能和摄食行为。作者主要从反刍动物胃肠道微生物的种类、微生物通过肠道-脑轴的"自下而上"的传导途径、微生物及其代谢产物通过肠道-脑轴对宿主疾病和行为起到的作用、胃肠道微生物-肠道-脑轴可能的影响因素进行浅析,并对反刍动物胃肠道微生物-肠道-脑轴的研究进行了展望。     

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。     

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。     

源于肠道菌群的γ-氨基丁酸对机体的调节机制

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)作为中枢神经系统主要的抑制性神经递质,一直被认为在大脑中合成。但是,近年来的研究发现肠道菌群也能够产生GABA,并通过神经通路、血液循环和免疫等方面调节机体,在焦虑抑郁、内脏疼痛、功能性肠病和代谢性疾病中发挥不可忽视的作用。现从GABA作用于机体的不同途径出发,主要阐述了源于肠道菌群的GABA对机体的调节机制,为GABA、肠道菌群的基础研究以及临床、生产应用提供参考和依据。     

肠道微生物与应激的相互影响及其调节机制

在养殖业中,应激从多方面限制了家畜的生产性能,且各种应激因子对动物的危害也不尽相同。在近期的研究中发现,肠道微生物与应激存在着双向的影响机制,肠道微生物可通过脑-肠轴等途径与中枢系统,特别是与应激相关的下丘脑-垂体-肾上腺轴之间相互联系。本文综述了肠道微生物与应激在生产上的相互影响及其调节机制。     

脑-肠轴及其在动物摄食调控中的作用

摄食是动物的一种反射性活动,动物摄食行为的调节与脑-肠轴密切相关。动物摄食后,营养物质接触胃肠道从而刺激脑肠肽的释放,通过迷走传入神经元将信号传递给中枢神经系统,神经中枢将信号整合后经传出神经到达效应器官以促进或抑制摄食。脑-肠肽是参与食物摄取的重要的胃肠激素,在脑-肠轴调控摄食行为中起关键的作用,本文就脑-肠轴参与摄食调节作用方面的研究进展作一综述。     

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.     

应激与免疫

本文论述了各种应激引发机体免疫功能抑制的机理，这种机制是通过脑对免疫功能的调控，肾上腺皮质激素和交感神经的免疫修饰作用来实现的。大脑受到应激刺激乃至破坏时，可导致机体免疫器官、组织和细胞功能抑制。淋巴因子在脑内合成，脑内的一些激素也参与免疫功能的调节，这是脑向免疫器官传递信息的体液途径，以脑垂体为中心，经垂体－肾上腺途径进行调节，交感神经系统也通过其对脾脏、淋巴结、胸腺及骨髓等免疫组织器官的肾上腺     

肠道微生物与大脑间联系的研究进展

肠道菌群不仅能调节肠道,还能影响脑活动甚至行为。肠道菌群和宿主相互作用,并通过肠-脑轴影响动物行为。为更好地了解肠道微生物菌群及其与动物大脑和行为的关联,对动物健康和福利水平的提高及饲料中微生态制剂的选择提供理论指导。     

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。     

肠道及肺脏微生物与肠-肺轴的研究进展

肠道微生物群在宿主免疫系统的发育中发挥重要作用,不仅对宿主的黏膜免疫产生影响,对其他组织器官也有远端调控作用。肺脏内也存在大量的微生物,并且与疾病的发生发展存在一定的相关性。调节肠道微生物群可影响肺脏的损伤,同时,肺脏发生损伤时也会导致肠道菌群失调或者肠道疾病的发生。肠道和肺脏相互作用被称为肠道-肺轴。目前很多研究发现肠-肺轴在肠道疾病和呼吸道疾病中扮演重要角色,也是很多呼吸道疾病治疗的潜在靶点。综述肠道微生物、肺脏微生物以及对肠-肺轴的研究的最新进展,讨论其在此类疾病中可能的作用,为更好地了解肠道和肺脏微生物与肠道-肺轴在疾病中的作用机制提供参考。     

益生菌通过肠-脑轴调控动物骨代谢的研究进展

近来,国内外研究发现肠道微生物与骨代谢密切相关,基于微生物-肠-脑轴研究益生菌对机体骨代谢的研究逐渐成为热点。本文基于肠-脑轴影响机体骨骼代谢,对益生菌通过调节肠道菌群结构产生神经递质、调节细胞免疫因子等影响代谢进行总结梳理,为相关骨骼疾病研究提供理论支撑,为动物生产提供参考。     

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。     

热休克蛋白90在糖皮质激素受体信号通路中的分子伴侣作用

在应激反应时,下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)在机体的调节方面起主要作用,而糖皮质激素(GC)是HPA轴中的关键物质,因此在考量急性和慢性应激反应时,GC及其受体(GR)的变化常常是首选的研究内容.而GR正常构象的形成、激活、功能发挥与其分子伴侣-热休克蛋白90 (HSP90)关系密切.综述了HSP90的结构和功能、GC-GR信号通路中GC和GR的作用机制以及HSP90在GR信号通路中的分子伴侣作用.     

后生元的益生机制及其在动物生产中的应用前景

后生元是指对宿主健康有益的无生命微生物体和/或其代谢产物的总称,其主要成分包括磷壁酸、肽聚糖、有机酸、细菌素、胞外多糖和神经递质类物质等,这些物质具有调节肠道菌群平衡、增强肠粘膜屏障和免疫功能以及调节肠-脑轴等益生功能。相较于益生菌,后生元的化学结构明确、安全性更高、稳定性更强以及耐贮存等,因而逐渐被应用于医学和食品等领域,对其作用机制的研究也已成为热门。本文概述了后生元的定义、主要活性成分及益生机制研究进展,并展望其在动物生产上的应用前景。     

Leptin及其在动物繁殖方面的研究进展

Leptin（瘦蛋白）是肥胖基因（ob基因）表达的蛋白质产物，主要产生于脂肪组织，向大脑反馈能量储存的信息并激活下丘脑中枢，调节进食和能量的消耗，Leptin还可以通过直接或间接地影响了丘脑-垂体-性腺轴来调控动物的繁殖性能。本文从Leptin的生物学基础，作用机制及繁殖调控等方面予以综述。并指出了其在动物繁殖上的应用前景。     

奶牛肝脏功能及其免疫调节作用的研究进展

肝脏是机体免疫的重要器官,在奶牛疾病发生、发展和防御过程中发挥着重要作用。肝脏免疫相关细胞通过受体分泌免疫相关活性物质发挥免疫调节作用,这些由肝脏合成和分泌的免疫相关活性物质直接参与构成免疫系统。此外,肝脏还参与构成肝-脑轴,调控血糖水平,进而调节奶牛的免疫功能。本文重点讨论了肝脏中的免疫相关细胞、肝细胞合成并分泌入血的免疫相关活性物质、肝-脑轴在奶牛疾病中的作用,以期强调肝脏健康在奶牛养殖中的巨大作用。