家禽肠道菌群对机体免疫功能影响的研究进展

汉可欣，郭怡，姜美盈，汉丽梅

（沈阳农业大学动物科学与医学学院，辽宁 沈阳 110866）

肠道作为机体消化、吸收营养物质的主要场所，不仅能够直接参与机体的消化、吸收，还可参与机体的免疫调节，抵御致病微生物的侵袭。近年来，有关肠道菌群的研究不断深入，人们对于肠道菌群在人类及动物健康中所发挥的重要作用认识更加深入。肠道微生物不仅影响宿主营养代谢，甚至影响自身免疫功能，对致病微生物如病毒、细菌等入侵产生拮抗或促进作用。文章就肠道菌群构成的肠道微生态系统与家禽免疫功能的关系进行综述，为肠道微生物对宿主健康影响的相关研究及家禽常见疫病防控和健康养殖提供参考。

1 家禽肠道菌群特征

1.1 维持菌群平衡对家禽健康的重要意义

肠道菌群构成肠道微生态系统，其构造复杂，数量庞大。肠道菌群通过与宿主间进行相互作用维持相对稳定的状态，肠道菌群的微生物稳态与机体的健康状态密切相关。家禽肠道微生物数量远超家禽体细胞总量[1]，微生物群在与宿主之间进行长期的相互作用中发生一系列的适应性变化，对调节宿主生理生化反应，加快其吸收营养物质的速度，提高机体免疫力等方面具有重要意义[2-3]。

家禽消化道中存在庞大且稳定的微生物群落，只有保障菌群的多样性以及稳定性，才能够确保家禽肠道微生物平衡[4]。肠道菌群不仅能够导致营养代谢性疾病、慢性病、自身免疫病等，还可有效拮抗或促进病毒、细菌或寄生虫等传染疾病的发生[5]，其中病毒感染可使机体肠道菌群组成与丰度显著改变，而当肠道菌群变化后可直接影响机体生理功能，不利于机体健康[6]。

肠道菌群在家禽免疫系统发育以及稳态方面具有重要作用。正常情况下，动物机体肠道菌群与宿主间保持相对稳定的动态平衡，菌群结构相对稳定，促进宿主肠道健康。当内外因素发生变化影响引起肠道菌群出现异常时，打破机体肠道内部的微生态平衡状况，影响机体的免疫与肠道功能，引起代谢紊乱及疾病，对机体健康造成严重威胁[7]。菌群失衡可通过调节家禽的细胞免疫应答影响疫苗的免疫功能，一般情况下，注入疫苗后，其诱导的免疫应答多为体液免疫，产生特异性抗体、记忆性B淋巴细胞。因此，当菌群对B细胞分化、成熟进行调控后，加之抗体的功能，可对注入疫苗的效果造成直接影响，如机体出现肠道菌群紊乱时，可能会影响灭活流感疫苗作用[8-9]。

1.2 家禽肠道菌群免疫特征

正常肠道菌群和家禽抗病能力能够随着家禽日龄不断增长，雏鸡的肠道菌群愈发成熟，可增强家禽肠道的竞争性保护力。鸡肠道菌群具有免疫屏障作用，肠道菌群与肠道免疫屏障可以相互作用。肠道黏膜屏障主要包括物理屏障和化学屏障，其中化学屏障黏膜构成肠道免疫系统，肠道菌群可借助代谢产物及免疫，刺激动物调节肠道免疫系统的功能。肠道菌群的形成是在阻止共生细菌穿越肠上皮屏障转移的肠道免疫反应中产生作用[10]，肠道菌群与家禽生理功能相适应而建立，参与机体营养代谢，调节肠道功能，并通过形成生物被膜等方式形成免疫屏障，辅助保证家禽肠道健康。

有研究表明，在日粮中添加芽孢杆菌、葡萄糖氧化酶、天然益生元菊粉等饲料添加剂或营养成分，可调节宿主肠道菌群的组成以及丰度，提高宿主十二指肠以及空场绒毛的高度/隐窝深度，提高能量利用率，还可改善肠道消化功能，增强肠道免疫屏障功能，提高其生长性能[11]。宿主的免疫防御屏障与共生菌群之间存在互惠关系，能够相互作用，同时借助反馈信号调节免疫系统，维持生物以及上皮物理屏障分隔。肠道菌群也可与肠道其他共生菌协同调节机体免疫能力，免疫活性不仅可增强局部免疫功能，更利于调节整体免疫功能，从而提升整体抗体水平，有效抑制病原微生物的生长发展。由此可见，肠道菌群与免疫屏障的关系对畜禽健康生长和生产意义重大。

2 肠道菌群对家禽肠道免疫作用的影响

肠道菌群与家禽机体免疫屏障能够相互作用，其相互作用的机制复杂。禽类属于卵生动物，其获取肠道菌群的最初途径，与哺乳动物存在较大差别。其中，哺乳动物出生时会与阴道中的微生物接触，但破壳而出的雏鸡肠道内为无菌环境，免疫系统并未发育完全[12]。随后在日粮、日龄、饲养环境等综合因素的影响下，从外界环境中带入细菌，其肠道内出现大量的细菌定植，逐步建立复杂且稳定的微生物区系，促进全身免疫系统的形成[8]。大量微生物栖息于动物的肠道内，形成肠道特有的微生态系统，在长期进化发展后，肠有关淋巴组织对正常存在的共生菌固有炎症处于低反应状态，从而处于防御状态，利于维持动物肠道的稳定[13]。正常鸡成熟肠道菌群体系建立后，外来入侵的病原菌无法有效接近肠黏膜上的附着位点，会随粪便排泄。家禽嗦囊上皮表面的优势菌群主要为乳酸杆菌，能够产生大量乳酸；小肠主要进行食物的消化和吸收，定植菌以兼性厌氧菌居多，其中乳杆菌属为优势菌群[14]。盲肠中细菌的种类和数量最多，以厌氧菌为主，梭菌属、乳杆菌属等厌氧菌为优势菌群。正常鸡成熟肠道菌群与营养吸收联系密切，正常肠道菌群参与机体物质代谢以及营养的转化与合成，可能产生多种酶以及维生素，利于营养物质的分解、吸收与转化，提升饲料的转化率，促进动物生长，保证家禽健康。

3 肠道免疫受菌群的影响

3.1 肠道菌群对肠道免疫的促进作用

家禽在建立肠道菌群时存在明显特征。一般情况下，刚出生阶段雏鸡肠道内部并无细菌，通过空气、饲料以及饮用水等外界环境中的细菌进入雏鸡体内，其中部分细菌定居于肠道中，经长时间的繁殖后，转化为正常菌群，该类菌群在消化道中密度较高，大部分为专性厌氧菌[15]。饲料是影响肠道菌群组成的最大影响因素，包括饲料类型、饲料内部碳水化合物、粗纤维以及蛋白质含量等，均可影响机体肠道微生物菌群。日龄对家禽肠道菌群组成也具有一定的影响，随着家禽日龄的不断增长，其肠道的微生物种类以及数量也会产生一定的改变[16-17]。

一般情况下，由于肠道具有屏障结构，不会因肠腔之中的细菌或毒素造成侵袭。家禽肠道内部的部分寄生菌主要依赖肠道屏障的保护效果，该部分优势菌群主要为专性厌氧菌，包括双歧杆菌与乳酸杆菌等，具备较高的生态稳定性，能够对外源性致病菌的入侵以及肠黏膜细胞的侵袭起到有效的抵御作用[18]。肠道免疫屏障是由免疫细胞以及屏障所形成的防护网，可对因严重创伤所导致的免疫屏障受损问题进行有效防护，避免机体因肠道菌群移位，产生多器官功能衰竭等问题[19]。肠道菌群定植可促进机体淋巴组织发育，增强机体的非特异性及特异性免疫[20]。

非特异性免疫也称固有免疫，是机体在面对各类异物时，进行识别以及清除的第一道防线，在固有免疫中肠道菌群具有重要意义。肠道菌群也参与特异性免疫[21]，主要由于胃肠黏膜固有层以及周围淋巴结中的淋巴组织，如淋巴、树突状、巨噬细胞等，可共同参与肠道免疫应答反应。其中巨噬细胞包含：机体骨髓钙细胞在发育成熟后进入续页中，随后定位在肠道的单核巨噬细胞；肠绒毛顶端的小肠巨噬细胞；肠腔上皮下区域的大肠巨噬细胞等，上述细胞在免疫应答过程中发挥关键性作用。肠道菌群会对B淋巴细胞的活化与成熟以及免疫球蛋白A（IgA）的抗体反应造成影响。与正常条件下的动物相比，无菌动物肠道中，IgA、细胞黏膜固有层、淋巴细胞滤泡等数量更少[22]。肠道菌群能够抵抗病原菌侵入，在组织重建、新生、更新与转移中发挥重要作用[23]。

淋巴细胞表型存在显著差异，上皮内淋巴细胞较为常见，主要位于机体肠上皮细胞膜表面，具有重要的黏膜免疫防御能力。与外周淋巴细胞相比，上皮内淋巴细胞在结构、起源、功能或发育方面均存在显著差异。中枢粒细胞中的初始淋巴细胞利用血液循环，与肠道自身的初始淋巴细胞一同进入腔管回流血液循环[24]。一般情况下，归巢效应部位的肠道固有层或其上皮内部会逐步分化、成熟，转变为记忆淋巴细胞，少部分继续归巢并进行再循环。此时，正常的淋巴细胞归巢，与肠道淋巴细胞亚群数量实现动态平衡，利于有效维护屏障功能[25]。

肠道树突状细胞主要是向外伸出很多长的薄膜状、梭状、扁平状突起，是功能非常强的抗原提呈细胞，广泛存在于各种器官以及组织，能够充分发挥其免疫应答作用[26]。非特异性免疫屏障是家禽肠道的天然屏障结构，具有黏液层的屏障功能。非特异免疫系统能够有效防止肠道中细菌在上皮细胞进行定植，保护肠道的正常通透性作用[27]。此外，免疫球蛋白包裹细菌可降低细菌黏膜上皮细胞的受体移动与结合的能力，刺激肠道分泌黏液，帮助家禽排泄肠道的细菌以及霉素[28]。

3.2 肠道菌群对肠道免疫的抑制作用

微生物是与宿主共生关系的群体，主要包含病菌、细菌以及真菌几部分，其中绝大多数为细菌[29]。当机体处于正常状况时，肠道菌群中占据重要比例的为厌氧菌，是氧菌与兼性厌氧菌的百倍之高。肠道菌不仅能够为机体提供充足的营养与能力，也可参与集体的免疫调节及代谢，影响宿主行为。因此，肠道菌群受到外界环境影响可导致失调，从而引发多种疾病[30]。而病毒感染一定程度上会导致禽类动物肠道菌群失调，可对禽类动物产生有害影响[31]。鸡感染马立克氏病毒时，肠道菌群多样性会受到影响。由此可见，肠道菌群与病毒感染存在联系，对机体的炎症反应、T细胞以及B细胞造成影响，感染病毒后会造成肠道菌群失调，益生菌数量减少，有害菌数量增多，一定程度上促进病毒感染，不利于机体的健康成长[32-33]。

但肠道菌群对机体内的病毒存在双重效果。肠道菌群能够对艾滋病等病毒起一定抵抗作用，主要原因是免疫细胞、肠道上皮细胞介导黏膜免疫，肠道上皮细胞能够分泌一定的抗菌蛋白质，在肠道覆盖一层保护性黏膜，构建物理屏障，避免抑菌或肠道菌群出现过度免疫反应。但肠道菌群在某种程度上也会加快病毒感染情况，肠道菌群能够提升细菌的稳定性，提高细菌与靶细胞的黏附作用，并对集体内部的免疫系统造成抑制，导致靶细胞增殖。炎症反应会使宿主内稳态失衡，细菌感染导致炎症虽然可对肠道造成一定损害，但若宿主黏膜免疫能够与所入侵的病原菌产生拮抗作用，失衡的内稳态可在短时间恢复正常，否则将导致肠道菌群的作用失调，促进病毒的感染[34]。

4 结论

近年来，我国肠道菌群研究数量不断增多，许多学者对肠道菌群的组成及其多样性进行研究，尤其是肠道菌群与疾病相互作用关系研究已经成为科研热点。研究成果应用于养殖行业，在增强动物机体免疫力及抵抗病原体感染等方面均产生一定效果。大量研究表明，病原微生物、宿主肠道菌群以及宿主肠道免疫三者关系的研究对养殖业动物免疫功能的增强、疾病防控、兽药研发、疫病诊断标志物筛选等方面的发展具有重要影响。同时通过有益菌功能的探索及其在动物养殖中的合理应用，对保持动物肠道微生态稳态、减少抗生素使用、缓解药物残留对环境及人体的伤害等均具有重大意义。随着相关研发技术的更新与发展，对肠道菌群多样性及对宿主免疫功能的影响研究有望取得更大突破。