全 文 ：生物教术通报
· 综述与专论 · 刀了口百付口乙 ’ 年增刊
微生态系统和微生态制剂的研究进展
程佳 月‘, 张宁波 彭克美‘ 靳二辉 ‘, 王云 ,
, 华中农业大学动物科技 一 动物医学院 , 武汉
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 , 北京
摘 要 阐述 了微生态系统和微生态制剂的定义 概述了口腔 、咽部 、及胃肠道微生态系统的研究现状和发
展方向 概述了胃肠道 内微生物群的种类 、相互作用机制 , 以及针对胃肠道微生态系统应运而 生的微生态制剂的作
用原理和种类 。 并对未来微生态系统的发展和应用领域做出了展望 。
关键词 微生态 微生态平衡 菌群密度 微生态制剂 微生物
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M ierob e
微生态系统[’]指在一定结构的空间内 , 正常微
生物群以其宿主的组织和细胞及其代谢产物为环
境 , 在长期进化过程中形成的能独立进行物质 、能量
及基因相互交换的统一生物系统(Bi os ys te m ) 。 除
了在实验室刻意培养出来的无菌动物 , 其他一般环
境中的动物体表和体内都有微生物的存在 , 它们主
要分布于皮肤 、 口腔 、呼吸道 、 胃肠道和尿生殖道 。
这些微生物和动物机体形成了一种共生的关系 , 二
者相互依赖 , 相互作用 , 又相互影响 , 共同形成了一
个复杂而又微妙的微生态系统 。 正常和患病的不同
阶段 、机体的不同部位所存在的主要菌群种类及和
菌群平衡也是不同的 , 而当原有的微生态平衡受到
破坏时 , 不同菌群优势的变化在临床上则表现出不
同的疾病症状 。 如果找到可以用帮助重建微生态平
衡的方法 , 则可以更快更有效地治愈该部位疾病 。
目前 , 口腔咽喉部的微生态系统受到的关注程度尚
不及胃肠道 , 需要更加深人的研究 。
1 口腔及咽部微生态系统
在动物体内 , 口腔和咽部是动物体内与外界接
触最频繁的部位 , 也是最常发生微生态系统平衡被
破坏的地方 。 通过模拟大气混合污染物对呼吸道微
生态影响的研究〔’〕发现 :在呼吸道受到大气污染
时 , 金黄色葡萄球菌 、死亡梭菌等致病菌的检出率明
显增高;染尘染毒之后 , 厌氧细菌菌群密度显著增
加 , 而且随着染尘染毒时间的延长 , 细菌密度上下波
动 , 表现出代偿状态 。 许多上呼吸道感染研究结果
也显示〔’一’J , 咽部菌群厌氧菌密集度和需氧菌密集
度在不同的感染类型中分别有显著的变化 (需氧菌
密集度的变化多为增高 , 厌氧菌密集度的变化有增
高 、降低或不变) , 菌群多样性均降低 , 而且不同的
作者简介:程佳月 (19 84一 ) , 女 , 硕士研究生 , 组织胚胎学与发育生物学
通讯作者 :彭克美(1953一 ) , 男 , 教授 , 博士生导师
年增刊 程佳月等:微生态系统和微生态制剂的研究进展 10 3
疾病就会有不同的优势菌群相对应 。 如 , 在风寒型
急性上呼吸道感染中 , 腐生葡萄球菌和中韦荣氏菌
的密集度显著增高 。 由此 , 当呼吸道受到致病因素
的作用时 , 其原有微生态平衡被破坏 , 不同菌群优势
的变化在临床上则表现出不同的疾病症状 。 在未
来 , 呼吸道微生物的检出有可能作为检测大气污染
程度的重要依据 。
牙周生态系统是齿酿沟内正常菌群之间以及它
们与宿主牙周组织之间的相互作用 , 是近些年来才
引起广泛关注的微生态系统之一 。 许多资料表明 ,
当致病因素作用时 , 随着牙周周围物理 、化学和生物
因子的变化 , 其周围菌群微生物的种类以及数量也
发生变化 ,使得牙周各菌群间建立的平衡遭到破坏 ,
最终导致牙周病的发生 。 眼下菌斑是导致牙周疾病
的始动因子 ,牙周病相关的微生物主要是革兰阴性
的兼性厌氧菌和专性厌氧菌[‘〕。
目前 , 对口咽部微生态的研究并不像胃肠道微
生态系统的研究那样深人 , 通过对口腔及呼吸道微
生态平衡的调节来治疗疫病的方法也尚待开发 。 但
口咽部是消化道和呼吸道与外界相通的门户 , 经常
受到外界致病菌的侵害 , 易引起气管炎 、支气管炎 、
咽喉炎 、 口腔溃疡 、牙周炎等病症 。 如果能通过直接
调节该部位的微生态平衡治愈疾病 , 则可以在替代
或部分替代传统的抗生素疗法 ,更为方便且无副作
用的防治疾病发生 。
2 胃肠道微生态系统
2.1 胃肠道微生态系统概述
胃肠道微生态系在微生态系统中是最大 、最复
杂的重要组成部分 , 也是目前最受重视 、研究最多 、
应用最广的部分 。 相关研究表明 , 食管 、胃 、小肠 、大
肠中容纳的细菌共达 50 属 40 一 5 0 种[’〕。 其中对
宿主有益的共生菌包括乳酸杆菌 、双歧杆菌和梭菌
等 , 可能致病的有变形杆菌 、假单抱菌和金黄色葡萄
球菌等 , 还有一些在正常情况下不致病的中间菌群 ,
包括大肠杆菌 、拟杆菌和肠球菌等[8〕。 不同部位所
容纳的菌属各不相同 , 小肠内以乳酸杆菌为主 , 大肠
内主要为有益的双歧杆菌 。 但由于种类繁多又数量
庞大 , 所以现在尚未对这些胃肠道细菌的具体菌种
作出较为全面的鉴定和检出。
2
.
2 体内微生物的作用机制
正常动物肠道内的优势菌群中 , 拟杆菌 、双歧杆
菌等厌氧菌占了肠道内微生物总量的 9 % , 可利用
这些优势菌群同病原菌争夺营养物质和生态位点等
生物拮抗作用抑制其他需氧和兼性需氧菌群的繁
殖 ,从而维持生态平衡 。 肠道内的需氧微生物会在
特定的条件下对宿主有侵袭性 , 但它们的存在同时
也具有积极的意义 :有研究表明〔’〕, 一些需氧菌 , 特
别是芽抱杆菌能够消耗肠道内的氧气 , 造成有利于
厌氧菌生长的无氧环境 , 来维持微生态的平衡 。 一
些有益菌还能够增强机体的免疫能力 :双歧杆菌能
够促进小肠淋巴组织集合 B 细胞增生 , 诱导淋巴组
织集合的浆细胞产生大量的 Sl gA ;正常菌群可作为
抗原刺激 , 促进机体免疫机能的成熟 ;肠道菌群能明
显的激活巨噬细胞活性 、促进细胞因子介导素的分
泌 , 增强免疫功能〔’] 。 除了有益微生物本身的作用
之外 , 它们的生长代谢活动对维持微生态平衡也具
有重要的意义:乳酸 、乙酸等酸性代谢产物能够降低
肠道 pH 值 , 抑制其他病原菌的生长 ;乳糖菌素、嗜
酸菌素等抗菌物质也可抑制病原菌的生长 ;有益菌
在体内可以帮助机体合成很多酶类 ,维生素 , 参与机
体的新陈代谢;某些有益微生物还可以分解肠道微
生物产生的细菌毒素 、氨、叫噪等有毒物质 , 改善机
体的内环境 ,维持动物的健康 。
2
.
3 微生态制剂
动物胃肠道内的微生态系统虽然受机体外环境
的影响相对较小 , 但动物年龄的增长或 自身体质的
衰弱导致的自身代谢功能失调 、滥用抗生素杀灭肠
道内的正常微生物群 、饮食结构不合理使食物残渣
在体内滞留时间过长川等宿主自身的原因也可以
导致 “菌群失调 ” 。 为了改善这种状况 , 相应的微生
态制剂便应运而生 。
微生态制剂是根据微生态平衡理论 、微生态失
调理论 、微生态营养理论和微生态防治理论选用动
物体内正常微生物成员及其促进物质经特殊的加工
工艺而制成的 , 用于调节动物机体微生态平衡的具
有直接通过增强动物对肠内有害微生物的抑制作用
或通过增强非特异性免疫功能来预防疾病 , 从而促
进动物生长或提高饲料转化率的一类药物或饲料添
加剂【’“〕。 它可以帮助胃肠道有益菌的生长 , 或者造
成有利于有益菌生长的环境 ,来维持微生态的平衡 。
生物技术通报 B to te ch no勿盯 2008 年增刊
194 6 年 , M ol ga
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首次发现了用乳酸杆菌饲喂
仔猪可以有效改善其营养状况 、增加其体重[川 。 但
在此后相当长的一段时间内 , 这种效应并没有受到
关注 。 直到上世纪 60 年代 , 微生态制剂才开始得到
重视 , 并在 90年代逐渐形成了产业化规模。 目前的
微生态制剂从成分类型上主要分为 3 种〔”恤.益生
菌 , 即能调整维护动物体内微生态平衡的 、能提高动
物健康水平的菌种制剂;2.益生元 , 又名化学益生
素 , 是不能被宿主吸收 , 只能被肠道微生物利用的 ,
可以帮助有益菌菌群优势生长的化学物质 。 如 , 双
歧因子 、低聚果糖 、低聚麦芽糖等;3.合生元 , 即前两
者以一定比例结合的产物 , 可 以同时具有以上两种
制剂共同的作用 。 从菌种上主要分为乳酸菌类 、芽
抱杆菌类 、酵母菌和复合微生态制剂 4 大类【” ] 。
近些年来 , 抗生素的大量使用 、甚至滥用 , 不但
导致了耐药菌株的产生 , 而且也在一定程度上杀灭
了动物体内的正常菌群 , 使动物体内的微生态平衡
受到了破坏 ,没有体内正常菌群优势的保护又使机
体自身的免疫力下降。 而且 , 抗生素在动物体内残
留 , 污染肉、蛋 、奶等畜产品 , 将导致人类 DN A 结构
的改变 , 从而造成 “致残 ” 、 “ 致畸 ” 、 “致癌” 等严重
后果 [’‘〕, 直接威胁了人类的健康。 正因为这样 , 抗
生素的疗效越来越不理想 , 此外还容易引起自身的
代谢和功能不同程度的紊乱 。
微生态制剂的出现 , 为这个问题提供了一个新
的思路。 它从调整微生态失调 , 恢复其平衡人手 ,不
存在抗药性这一弊端 。 动物微生态制剂可以降低畜
禽产品中胆固醇的含量和抗生素的残留 , 使畜产品
更安全;还可以降低养殖环境及粪便中的氨气 、硫化
氢、有机磷等有害物质的含量 , 明显减少畜牧业生产
对环境造成的污染 , 保护生态环境 ,具有显著的社会
效益【”〕;同时 , 还可以促进养殖动物的生长发育 , 改
善动物的健康状况降低发病率 , 提高饲料利用率 , 增
加肉蛋奶的生产率 , 带来可观的经济效益 。
3 微生态系统的展望
微生态制剂的上述优点 , 为微生态制剂的开发
和应用提供了更为广阔的发展空间 , 现在已广泛出
现在人们的日常饮食生活中 , 也应用到了畜禽 、水产
的养殖业中〔’6 一’9 〕。 微生态系统的研究和微生态制
剂的出现 ,使治疗手段从抗生素主打的化学时代进
人了微观生物世界的新领域。 在不久的将来 , 这些
细小的生命将把它们复杂的世界呈现给我们 , 这些
细小的生命将成为继微软之后再次震撼全球的新
星 。 也许未来有一天能够像控制机器一样操控微生
物群 , 将它们应用在医疗 、环保 、化工等各个领域 , 让
这些细小的生命为人类造福 。
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