今天轉(zhuǎn)載一篇來自來自Aquaculture Research的綜述文章：Role of gastrointestinal microbiota in fish。文章的引用信息如下：

近些年來，關(guān)于腸道微生物的研究逐漸成為熱點(diǎn)，涵蓋了從人類疾病、畜牧獸醫(yī)、魚類等各領(lǐng)域。

其實(shí)，早在2010年，就有一篇來自日本學(xué)者的綜述，系統(tǒng)論述了魚類腸道微生物的形成和建立、影響因子、主要組成、功能研究的gnotobiotic模型、腸道菌群在免疫方面的作用、腸道菌群在營(yíng)養(yǎng)方面的作用、腸道菌群在疾病爆發(fā)中的作用、腸道菌群在魚類健康管理中的作用、魚類腸道菌群的調(diào)控以及益生菌理念和益生元理念。

筆者認(rèn)為，該文值得系統(tǒng)性地閱讀和解析，因此拿來以饗讀者。

1、魚類腸道微生物的形成和建立（Development and establishment of GI microbiota of fish）

腸道菌群的定植、建立、組成和多樣性是一個(gè)復(fù)雜的過程，是養(yǎng)殖水體、飼料和環(huán)境中微生物的具體反映。在腸道中，兩類細(xì)菌最常見，一類是外來的allochthonous或稱為路過的（transient）；一類是土著的autochthonous或稱為定植的（adherent）。

后者往往能耐受較低pH，可抵御膽汁酸的破壞，可成功在胃、腸道上皮層定植，并較牢固地粘附在腸道粘膜上而成為宿主的土著菌群；而前者則由于缺乏定植在腸道粘膜層或上皮層的能力或者在和其他菌群的競(jìng)爭(zhēng)中處于下風(fēng)而成為短暫過客。

腸道菌群在仔魚和稚魚期間的定植也是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而且和魚的種類、餌料和環(huán)境息息相關(guān)。

在開口餌料之前，仔魚階段腸道菌群的豐度非常低，一般在102CFU/尾左右，是仔魚為了保持其滲透壓平衡從水體當(dāng)中獲得的。然而，當(dāng)仔魚開始投喂后，腸道菌群會(huì)迅速升高至105CFU/尾，說明餌料對(duì)腸道菌群的影響巨大。

2、影響腸道菌群形成的因素（Factors affecting the establishment of GI microbiota）

一系列外因和內(nèi)因都會(huì)影響魚類腸道菌群的建立和性質(zhì)。影響初始菌群及其定植的包括魚類的發(fā)育階段、腸道結(jié)構(gòu)、環(huán)境因子（比如水溫）、飼養(yǎng)條件等。

此外，應(yīng)激因子也會(huì)顯著影響腸道菌群結(jié)構(gòu)——當(dāng)特定的化學(xué)藥物、抗生素、殺蟲劑等進(jìn)入水生動(dòng)物的腸道后，會(huì)明顯地影響腸道菌群的組成，并導(dǎo)致特定的菌群數(shù)量減少甚至消失。

飼料以及飼養(yǎng)條件也會(huì)影響魚類的腸道菌群。在仔魚階段，腸道菌群會(huì)隨著飼料發(fā)生迅速的改變。Ringo等（1994）研究發(fā)現(xiàn)，野生嘉魚腸道中的腸桿菌科菌群與攝食富含毛鱗魚籽的飼料成正相關(guān)，且在淡水捕獲的嘉魚氣單胞菌屬細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)、在海水中捕獲的嘉魚弧菌屬細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。

另外，Ringo及其同事還發(fā)現(xiàn)投喂魚糜飼料的大西洋鱈腸道的主要菌群為革蘭氏陽性菌包括環(huán)絲菌屬和肉食桿菌屬的種類，但投喂豆粕飼料的大西洋鱈腸道主要菌群則以嗜冷桿菌屬、金黃桿菌屬和肉食桿菌屬為主。

有趣的是，腸道菌群的季節(jié)變動(dòng)，甚至是日波動(dòng)都是存在的。比如在羅非魚中，夏季腸道菌群數(shù)量約為1.6x106到5.1x107 CFU/g，秋季腸道菌群的數(shù)量約為3.1x108到1.3x109 CFU/g，冬季約為8.9x105到1.3x107 CFU/g。

在種類方面，養(yǎng)殖斑點(diǎn)叉尾鮰的大腸桿菌、克雷白氏桿菌、假單胞菌、鄰單胞菌、志賀氏菌、鏈球菌、莫拉克斯氏菌都會(huì)隨季節(jié)而變動(dòng)。

3、魚類腸道菌群的組成（Microbial composition in the GI tract of fish）

與其它動(dòng)物一樣，腸道是微生物最喜歡的生態(tài)位，因此魚類腸道菌群種類異常豐富，但關(guān)于魚類腸道菌群類別的信息卻常常是完全不一致的。

早期的研究，往往是基于可培養(yǎng)技術(shù)對(duì)腸道內(nèi)容物進(jìn)行勻漿或?qū)S便進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，再輔之以傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)和生理生化鑒定。然而，傳統(tǒng)方式無疑是耗時(shí)且對(duì)不可培養(yǎng)菌群缺乏敏感性，因此基于可培養(yǎng)技術(shù)的腸道菌群研究經(jīng)常導(dǎo)致不確定的結(jié)果。

近年來，分子生物學(xué)手段的興起，諸如克隆雜交、脈沖電泳、PCR、DGGE、熒光原位雜交等，對(duì)可培養(yǎng)菌群、不可培養(yǎng)菌群均進(jìn)行了大量工作。

無論是用可培養(yǎng)技術(shù)還是不依賴于培養(yǎng)的技術(shù)，都證實(shí)細(xì)菌是魚類腸道的主要微生物，此外酵母菌也在某些魚類腸道發(fā)現(xiàn)，包括海水魚和淡水魚腸道中均存在的紅酵母屬種類以及只在海水魚腸道中的梅氏酵母、皮狀絲孢酵母和假絲酵母。

魚類腸道菌群多為需氧或兼性厭氧菌、兼性厭氧或?qū)Ｐ詤捬蹙增L桿菌屬、擬桿菌科和梭菌屬為主。Currie等發(fā)現(xiàn)在草魚腸道中的厭氧菌和需氧菌數(shù)量大致相同，均為107 CFU/g。

與恒溫動(dòng)物相比，魚類腸道菌群數(shù)量偏低，且其數(shù)量隨著年齡、營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境波動(dòng)較大。其大致的數(shù)量為需氧菌在104-109之間，厭氧菌在6.6x104-1.6x109CFU/g。

魚類腸道菌群的組成在淡水魚和海水魚具有明顯不同。比如，多數(shù)淡水魚腸道菌群中氣單胞菌、假單胞菌和擬桿菌為主，接下來是腸桿菌科、微球菌、不動(dòng)桿菌、梭菌屬等；而在海水魚種主要為弧菌、假單胞菌、無色菌、棒狀桿菌、交替單胞菌、黃桿菌和微球菌。

4、魚類腸道菌群的研究：Gnotobiotic模型（Role of GI microbiota in fish：gnotobiotic approaches）

Gnotobiotic模型，即將動(dòng)物在無菌條件下或特定已知菌條件下進(jìn)行培養(yǎng)，是研究腸道微生物的推薦模型。多種Gnotobiotic模型已經(jīng)揭示了腸道菌群在營(yíng)養(yǎng)代謝和吸收、外源物代謝、能量平衡調(diào)控、上皮細(xì)胞更新、競(jìng)爭(zhēng)性抑制、粘膜免疫發(fā)育和成熟方面的作用。

目前，魚類的Gnotobiotic模型也有報(bào)道并用來研究脊椎動(dòng)物腸道菌群進(jìn)化、腸道菌群調(diào)控以及在營(yíng)養(yǎng)和免疫中的作用。魚類的Gnotobiotic模型研究表明腸道菌群參與上皮細(xì)胞的分化和成熟。缺乏腸道菌群的魚類腸道上皮層刷狀緣堿性磷酸酶活性受到影響，腸道聚糖的表達(dá)多以不成熟形式存在。

與Gnotobiotic模型的斑馬魚相比，正常斑馬魚的堿性磷酸酶活性（腸道上皮層成熟的標(biāo)志分子）、粘膜分泌杯狀細(xì)胞、激素腸內(nèi)分泌細(xì)胞都明顯增多；而且，腸道菌群可上調(diào)與DNA修復(fù)和上皮細(xì)胞分化、增生的15種基因的表達(dá)。

5、魚類腸道菌群在免疫中的作用（Role of GI microbiota in immunity）

腸道免疫系統(tǒng)，也就是大家所熟知的腸道相關(guān)淋巴組織（gut-associated lymphoid tissues，GALT）不僅僅能為機(jī)體提供免疫防御，還具有免疫調(diào)節(jié)功能。腸道粘膜中的上皮細(xì)胞和免疫因子與菌群之間一系列復(fù)雜的相互作用，對(duì)GALT的發(fā)育和成熟至關(guān)重要，很多Gnotobiotic模型研究都證實(shí)了這點(diǎn)。

目前，有多種機(jī)制用來闡釋腸道菌群促進(jìn)免疫系統(tǒng)發(fā)育，比如細(xì)菌能通過經(jīng)典的抗原依賴的特異性免疫應(yīng)答途徑促進(jìn)GALT中B細(xì)胞的增生或直接激活先天免疫途徑。早期腸道接觸活菌并定植對(duì)腸道免疫屏障的發(fā)育非常重要，因此在種苗階段往飼料中添加益生菌能提高嗜酸性粒細(xì)胞亞群的數(shù)量。

盡管多數(shù)外源益生菌都是暫時(shí)的，只能維持一定的時(shí)間，在停止投喂之后會(huì)恢復(fù)到原來的組成，但其對(duì)腸道免疫和系統(tǒng)免疫的增強(qiáng)作用是毋庸置疑的。

6、腸道菌群在營(yíng)養(yǎng)方面的作用（Role of GI microbiota in nutrition）

腸道菌群在營(yíng)養(yǎng)方面的作用很早就受到關(guān)注。腸道菌群可以產(chǎn)生維生素、氨基酸、消化酶、多種生長(zhǎng)因子及其他代謝產(chǎn)物。主要的酶類包括糖酶、磷酸酶、酯酶、脂肪酶、肽酶、纖維素酶和蛋白酶。

比如高濃度的氣單胞菌可能在消化中具有重要作用，因?yàn)樗鼈兛梢苑置诙喾N蛋白酶。某些腸道菌群本身就具有乙酰氨基葡萄糖、幾丁質(zhì)、纖維素和膠原降解能力，從而為魚類提供營(yíng)養(yǎng)。

近期研究證實(shí)，厭氧菌對(duì)魚類消化和吸收可能具有重要作用，作為厭氧發(fā)酵的終產(chǎn)物，揮發(fā)性脂肪酸在鯉，鯡魚、大口黑鱸等都有報(bào)道。在產(chǎn)維生素方面，腸道菌群產(chǎn)維生素B12在多種魚類被證實(shí)，但因品種而有所差異。

比如，羅非魚腸道菌群所產(chǎn)維生素B12要比斑點(diǎn)叉尾鮰的高很多，羅非魚每天每公斤體重可產(chǎn)B12 11.2ng，而斑點(diǎn)叉尾鮰每天每公斤體重僅可產(chǎn)B12 1.4 ng，這是因?yàn)榱_非魚腸道中的厭氧菌數(shù)量比斑點(diǎn)叉尾鮰多。

7、腸道菌群在疾病暴發(fā)中的作用（Role of GI microbiota in disease outbreak）

根據(jù)致病性，腸道中的菌群可分為非致病菌、致病菌和共生菌，這些都會(huì)對(duì)魚類的健康和疾病暴發(fā)產(chǎn)生影響。

在健康個(gè)體中，有些細(xì)菌會(huì)在腸道定植，而有些則是暫時(shí)的，在腸道菌群和宿主免疫之間建立了一種平衡關(guān)系，這種平衡一旦被打破，暫時(shí)性的細(xì)菌中部分具有致病性的將會(huì)誘發(fā)感染。

腸道、皮膚和鰓是魚類病原進(jìn)入的主要途徑，而高密度集約化養(yǎng)殖的出現(xiàn)使得無論是淡水養(yǎng)殖還是海水養(yǎng)殖，無論是暖水性魚類還是冷水性魚類，疾病的暴發(fā)都非常普遍。

通過腸道感染的疾病包括弧菌病、癤瘡病、敗血癥、氣單胞菌病等等。根據(jù)溶藻弧菌對(duì)粘膜系統(tǒng)粘附的動(dòng)力學(xué)研究，說明腸道是大黃魚溶藻弧菌感染的主要途徑。

對(duì)太平洋鮭魚的研究結(jié)果證實(shí)，在其腸道和幽門盲囊處有大量鰻弧菌和Vibrio ordalii。更為嚴(yán)重的是，病原菌會(huì)通過粘附或定植在腸道，會(huì)釋放一系列的酶或毒素破壞腸道完整性，并會(huì)在數(shù)個(gè)小時(shí)之內(nèi)感染并發(fā)病。

8、腸道菌群在魚類健康管理中的作用（Role of GI microbiota in fish health management）

在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期，人們都相信腸道菌群的活力與宿主的壽命密切相關(guān)。在陸生動(dòng)物，腸道菌群不僅僅協(xié)助執(zhí)行消化功能，還可作為對(duì)抗病原菌的保護(hù)性屏障。腸道微生物與入侵的病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)也會(huì)分泌一些抗菌物質(zhì)，從而保護(hù)宿主。

Sugita發(fā)現(xiàn)，淡水魚腸道菌群中，大約有2.7%的腸道微生物可以抑制各種不同的病原體，而大約有3.2%的腸道微生物可以抑制氣單胞菌。而在海水魚，這個(gè)比例相對(duì)較高，例如Westerdahl報(bào)道在大比目魚腸道菌群中，有大約28%的腸道微生物可抑制李斯特菌。

在半滑舌蹋的研究結(jié)果顯示，當(dāng)魚苗開始攝食后，其腸道中的競(jìng)爭(zhēng)性微生物數(shù)量將顯著上升，6周后大約40%的腸道微生物可競(jìng)爭(zhēng)性抑制李斯特菌和發(fā)光桿菌。

更為有趣的是，很多細(xì)菌具有廣譜的抑制活性。比如鮭鱒魚腸道常見的肉食桿菌類，可抑制嗜水氣單胞菌、殺鮭氣單胞菌、黃桿菌、發(fā)光桿菌、鰻弧菌、鏈球菌等。

9、魚類腸道菌群的調(diào)控（Manipulation of GI microbiota in fish）

近年來，通過飼料添加的方式調(diào)節(jié)魚類腸道菌群的組成和活力，進(jìn)而提高宿主的整體健康狀況，越來越受到關(guān)注。主要方式包括添加有益微生物（益生菌）或能選擇性促進(jìn)特定腸道微生物增殖且不能被消化的物質(zhì)（益生元），或者兩者的合用（合生元）。

10、益生菌理念（Probiotic concept）

所謂益生菌是指能整體提高宿主健康狀況的有益微生物。益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的使用已經(jīng)非常普遍，不管是土著的還是外來的。常用的種類包括酵母菌、梭菌、芽孢桿菌、腸球菌、乳酸菌、希瓦氏菌、明串珠菌、乳球菌、肉食桿菌、氣單胞菌等。

應(yīng)用的方式包括飼料添加或者潑灑，其中飼料添加是腸道菌群建立和成功定植的較好方式，而在水中施用也能達(dá)到多重效果。

比如在斑點(diǎn)叉尾鮰養(yǎng)殖水中添加芽孢桿菌能提高成活率和產(chǎn)量；在羅非魚池塘中添加芽孢桿菌和紅假單胞菌可以促進(jìn)生長(zhǎng)和提高免疫；在虹鱒養(yǎng)殖池添加假單胞菌可以抵御鰻弧菌的感染。

11、益生元理念（Prebiotics concept）

益生元通常是不能被消化的低聚糖，它們可以添加到飼料中，促進(jìn)腸道中特定有益微生物的增殖。益生元往往可以促進(jìn)宿主腸道乳酸菌、雙歧桿菌的增殖。

常用的益生元包括低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、低聚木糖、菊粉、乳果糖和低聚乳果糖等。現(xiàn)有報(bào)道表明，添加益生元可促進(jìn)鯉、虹鱒等魚的生長(zhǎng)、提高免疫和對(duì)疾病的抵抗力，其機(jī)制包括增加宿主的消化酶、增厚腸道粘膜層。

但益生元的使用必須考慮兩個(gè)問題，一是多種病原菌或條件致病菌都能利用各種碳水化合物，從而會(huì)造成大量繁殖，不僅僅使得益生元的效果無法體現(xiàn)，還有潛在的誘發(fā)疾病風(fēng)險(xiǎn)；二是有些益生元在高濃度使用時(shí)，本身就有副作用，比如高濃度的菊粉會(huì)對(duì)腸上皮細(xì)胞造成破壞。

益生菌和益生元的概念催生了合生元的概念，也就是將兩者合用產(chǎn)生同步效應(yīng)，會(huì)起到更好的結(jié)果。比如糞球菌和低聚甘露糖合用比單獨(dú)使用效果都好，能明顯提高虹鱒的免疫力和對(duì)鰻弧菌的抵抗力，芽孢桿菌和低聚異麥芽糖合用能顯著提高對(duì)蝦的免疫力和對(duì)特定病原的抵抗力。

轉(zhuǎn)載聲明：本文轉(zhuǎn)載自「水生動(dòng)物健康評(píng)估」，搜索「ssdwjkpg」即可關(guān)注。返回搜狐，查看更多