前言:中文期刊網精心挑選了腸道微生物研究進展范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。
腸道微生物研究進展范文1
關鍵詞 白蟻;纖維素酶;纖維素;降解
中圖分類號 Q556.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)21-0235-02
纖維素是自然界中分布最廣、蘊藏最多的一種天然可再生聚合體。自然界年產量纖維素超過1011 t的,按能量換算約等于近7×1011 t石油,而且纖維素無污染可再生,能循環環保使用[1]。白蟻遍布于除南極洲外的六大洲,全世界已知有3 000多種白蟻,初步統計總量超過3.5×1017頭,纖維素年均消耗量約7×108 t。目前制約纖維素廣泛應用的主要因素是纖維素酶的酶穩定性差、催化效率低、人工提取和表達的酶純化難度較大、進行工業化大規模經濟生產較難。白蟻纖維素酶對纖維素的開發利用具有特別重要的意義,已成為國內外研究的熱點。本文就白蟻纖維素酶的研究進展作一簡述。
1 白蟻纖維素酶簡介
纖維素酶是一組能夠水解纖維素的葡萄糖苷鍵并轉化成葡萄糖的多組分酶的總稱。纖維素酶包括內切酶、葡萄糖苷酶和外切酶。纖維素需要這些酶的共同出現并且協同作用共同催化才能完全被降解。到目前為止,纖維素酶降解纖維素的催化降解機理仍未得到完全闡明。微生物(包括原生動物、細菌、真菌和放線菌等)、植物和節肢動物等都能分泌產生纖維素酶[2],但白蟻是分泌產生纖維素酶的最大群體。
白蟻纖維素酶主要包括外源纖維素酶和內源纖維素酶。外源纖維素酶由白蟻消化道特別是中、后腸共生的微生物包括原生動物和細菌及高等白蟻巢體真菌分泌產生。目前,還有部分白蟻暫無內源纖維素酶發現的報道。一直以來,人們認為動物自身不含纖維素酶,以纖維素為食的動物是通過體內共生微生物來降解纖維素的。1963年,Marshall et al首次檢測到動物能分泌產生內源纖維素酶。1998年,Watanabe et al在白蟻中克隆到內源纖維素酶,從而證實了白蟻自身也能分泌產生內源性纖維素酶[3]。
到現在,研究發現白蟻內源纖維素酶包括內切酶和糖苷酶,主要在白蟻中腸的上皮細胞和唾液腺分泌產生[4],暫時還沒有關于外切酶的報道。一些研究發現:白蟻纖維素酶的酶學特性、穩定性、含量、組成成分及其分泌部位等與白蟻的品級、產地和種類等相關。白蟻體內的纖維素酶存在著動態的協調平衡。絕大部分白蟻通過內源和外源纖維素酶的協調催化降解作用,在體內形成高效地纖維素酶降解催化體系,在其獨特的腸道結構和共生微生物的幫助下,將纖維素轉為葡萄糖等營養物質以維持自身和共生微生物的生長。白蟻內源纖維素酶與外源纖維素酶的相互協同降解機制,白蟻與其體內微生物的共生關系現未得到完全闡明。
2 白蟻纖維素酶研究進展
至今,纖維素酶的研究已經歷酶的提取純化和克隆表達2個發展階段。目前,人們主要集中在對纖維素酶的結構功能研究以及纖維素酶的高表達加以經濟應用方面,并已在催化機理、生物合成調控及工業生產應方面用取得較大進展。人們對白蟻纖維素酶的研究,首先是從其共生微生物分泌的外源纖維素酶開始的。
1925年,Cleveland et al指出白蟻共生原生動物在白蟻消化降解纖維素中起著重要作用[5]。1932年,Trager[6]發現白蟻腸道共生的鞭毛蟲能夠分泌纖維素酶。1938年,Hungate et al發現內華達古白蟻進食的纖維素1/2以上被其共生原生動物降解[7]。
2005年,Inoue et al在家白蟻共生原生動物中克隆到了纖維素酶基因[8],從分子角度證明白蟻體內存在著原生動物分泌的外源纖維素酶。Knig H、Drge S和Tamburini E et al先后分別在白蟻中分離獲到具有纖維素酶活性的細菌[9]。
2007年,Warneck et al [10]對高等白蟻后腸共生微生物進行研究,發現大量纖維素酶基因,表明白蟻腸道細菌對白蟻纖維素的水解具有重要的作用。高等白蟻則能利用蟻巢共生真菌食取纖維素酶來催化纖維素。Martin et al發現撒哈拉大白蟻通過食巢真菌間接獲取外切葡聚糖酶[11]。
1998年,Watanabe et al通過試驗在白蟻的唾液腺中克隆到纖維素酶,從而證實了白蟻內源性纖維素酶的存在。隨著研究的不斷深入,越來越多的內源纖維素酶基因得以發現,內源纖維素酶在白蟻降解纖維素過程中的作用越來越為重要。
1925年科學家發現了白蟻共生微生物降解纖維素的現象,但纖維素酶基因方面的研究始于20世紀70年代末。1982年,Whittle et al [12]首次在微生物中克隆到纖維素酶基因。1998年,Watanabe et al首次克隆出白蟻內源纖維素酶基因。1999年,Tokuda et al克隆到纖維素酶全長基因并在大腸桿菌中得到表達[13]。
迄今為止,人們已經在白蟻腸道共生微生物中得到外源纖維素酶基因近1 000個,主要分屬于糖基水解酶家族第45家族、第7家族和第5家族[14],并已在大腸桿菌中成功表達近100個。白蟻內源纖維素酶基因已有20余種得到克隆,主要分屬于糖基水解酶家族第9家族,目前也有不少在原核表達成功表達的報道。
目前,纖維素酶基因原核表達存在著產量低、活性弱、穩定性差和純化難等的缺點,不適于工業大規模經濟化生產。人們正嘗試用真核表達系統來進行纖維素酶基因的表達研究,主要集中在酵母表達系統,并取得了一定的進展。同時,隨著動物內源纖維素酶的發現的不斷增多,為克服微生物分泌的纖維素酶原核表達的不足,白蟻內源纖維素酶的真核高效表達成為研究的熱點。馬斯科馬公司發明一項白蟻纖維素酶在酵母中的異源表達的專利,能有效提高表達效果。
纖維素酶的最核心問題是酶穩定性差、催化效率低、人工提取和表達的酶純化難度較大、工業化經濟生產較難進行。因此纖維素酶的生物合成調控、降解催化機理和空間結構功能的基礎理論研究,以及克隆和篩選出表達高活性纖維素酶的基因和利用分子生物學技術構建改造活性高、耐高/低溫、耐酸/堿的纖維素酶生物工程菌的應用研究成為當今的主要研究方向。
近年興起了基因重排、分子模擬和定點突變等技術,這些技術主要對蛋白質分子結構進行三維模擬,通過同源建模等手段進行理性分子設計,對天然酶蛋白的催化活性、穩定性、底物特異性、耐熱性和耐酸堿性等進行合理化改造,具有較強的預見性和可操作性。
2002年,Attila Nemeth et al [15]對通過突變技術有效提高了纖維素酶的耐熱性。2005年,JinFeng NI et al[16]對4種白蟻纖維素酶基因進行改造,酶活性提高了10倍以上。2009年,Kim Y S et al [17]通過定向進化有效提高了纖維素酶的活性,Liu W J et al [18]則提高了纖維素酶的熱穩定性。2011年,Liang Chaoning et al [19]將內切葡聚糖酶進行改造,酶活性增加了近2倍。華南理工大學對白蟻 Nasutitermes takasagoensis的纖維素酶和來源于Thermom-onospora fusca 的纖維素酶進行同源建模,并將重組后的纖維素酶在畢赤酵母中成功表達[20]。廣西大學對家白蟻內切葡聚糖酶進行飽和突變,并取得一定結果[21]。
3 展望
白蟻是自然界中纖維素的最主要消耗者,白蟻主要通過內源和外源纖維素酶的協同作用分解纖維素,最終轉化為葡萄糖,白蟻體內就是一個微型的生物發酵器。若能模擬白蟻的纖維素酶降解系統,工業化纖維素-葡萄糖-酒精-燃料的生產體系,必是解決當前環境問題、能源危機的一條重要途徑。纖維素酶的結構與催化機理、白蟻與其共生微生物的協同降解機制以及定向設計并高表達活性高、穩定性強的纖維素酶以便工業應用是當前白蟻纖維素酶研究面臨的主要任務。隨著研究的不斷深入,白蟻纖維素酶將在人類生活中發揮出更大的作用。
4 參與文獻
[1] ROSANNE M.Measurement of saeeharifieation by cellulases[J].Enzyme Mirob Teehnol,1985(7):65-87.
[2] 陸晨,陳介南,王義強,等.一株產纖維素酶真菌的篩選及產酶條件優化[J].中南林業科技大學學報,2006(6):118-122.
[3] 杜蕾蕾.黑胸散白蟻腸道纖維素酶GHF7基因的克隆與分析[D].武漢:華中師范大學,2008.
[4] 楊天賜,莫建初,程家安.白蟻消化纖維素機理研究進展[J].林業科學,2006(1):110-115.
[5] 謝磊,劉寧,黃勇平,等.臺灣乳白蟻腸道鞭毛蟲群落結構及三種研究方法的比較[J].昆蟲學報,2011,54(10):1140-1146.
[6] TRAGER W.A cellulase from the symbiotic intestinal flagellates of termites and of the roach[J].Biochemical Journal,1932(26):1762-1771.
[7] 楊飛飛,馮冠.白蟻腸道共生物降解木質纖維素機理研究進展[J].中華衛生殺蟲藥械,2010(6):455-458.
[8] 趙凱,常志威,張小燕,等.白蟻腸道共生微生物多樣性及其防治方法研究現狀[J].應用與環境生物學報,2012,18(2):331-337.
[9] 吳燕,侯信鋒,遲紹麗,等.白蟻棲息環境中蠟狀芽孢桿菌的分離及其纖維素酶活性分析[J].微生物學通報,2012,39(5):638-644.
[10] WARNECKE F,LUGINBUHL P,IVANOVA N,et al.Metagenomic and functional analysis of hindgut microbiota of a wood- feeding higher termite[J].Nature,2007,450(7169):560- 565.
[11] 張玉金,郭華春,陳嚴平,等.雞菌與其共生白蟻共生關系研究進展[J].食用菌學報,2010,17(3):67-72.
[12] WHITTLE D J,KILBURN D G,WARREN R A J,et al.Molecular cloning of a Cellulomonas fimi cellulase gene in Escherichia coli[J].Gene,1982,17 ( 2 ):139-145.
[13] 劉瑞嫻,曾文慧,李志強,等.室內飼養與野外臺灣乳白蟻木質纖維素水解酶活性的比較研究[J].應用昆蟲學報,2012,49(3):715-720.
[14] NAKASHIMA K,WATANABE H,SAITOH H,et al.Dual cellulose digesting system of the wood-feeding termite,Coptotermes formosanus Shiraki[J].Insect Biochem Mol Biol,2002(32):777-784.
[15] NEMETH A,KAMONDI S,SZILAGYI A.Increasing the thermal stability of cellulase C using rules learnedfrom thermophilic proteins:a pilot study[J].Biophysical Chemistry,2002(132):229-241.
[16] NI JINFENG,MOTOMI T.Heterologous Overexpression of a Mutant Termite Cellulase Gene in Escherichia coli by DNA Shuffling of Four Orthologous Parental cDNAs[J].Biosci Biotechnol Biochem,2005,29(9):1711-1720.
[17] KIM Y S,JUNG H C,PAN J G.Bacterial cell surface display of an enzyme library for selective screening of improved cellulase variants[J].Applied and Environmental Microbiology,2000(66):788-793.
[18] LIU W J,ZHANG X Z,ZHANG Z M,et al.Engineering of clostridium phytofermentans endoglucanase Cel5A for improved thermostability[J].Applied and Environmemtal Microbiology,2010,76(14):4914-4917.
[19] LIANG CHAONING,FIORONI M,ROPERO F R,et al.Directed evolution of a thermophilic endoglucanase(Cel5A)into highly actove Cel5A variants with an expanded temperature profile[J].Journal of Biotechnology,2011(154):46-53.
腸道微生物研究進展范文2
【關鍵詞】益生菌;臨床應用;腸道菌群平衡
目前益生菌屬于一種生物制劑,臨床上對于益生菌的有效性和危險性數據不夠完善;但目前臨床上對于應用益生菌后的效果滿意,對于早產兒的益生菌應用更是突出。其改善宿主腸道菌群平衡,一定程度地激發早產兒自身免疫反應,帶給早產兒有益作用。目前早產兒都會伴有一些或大或小的消化性疾病比如小兒腹瀉、腸道炎癥等,若是疾病嚴重可能會導致早產兒營養不良、心臟胃腸道疾病甚至死亡;所以對早產兒的疾病防治是很有必要的。益生菌作為利于人體的生物制劑,對此類消化性疾病防治有著滿意的效果,尤其是在促進腸道消化,改善腸道平衡方面效果突出已經在臨床上投入使用。
一、益生菌的基本作用及作用機制
1.益生菌首要作用是調節腸胃道菌群平衡:早產兒的消化系統主要是由微生物構成,而大部分微生物是厭氧菌;機體的新陳代謝、免疫反應、抵抗力等都與人體微生態平衡密切相關。而機體的菌群是相互依賴、相互抑制的,要是微生態平衡被破壞,則機體的菌群就會受影響從而導致菌群失調、有害菌增多等。益生菌在一定程度上可以是有益菌繁殖,使有益菌和有害菌數量相同,使腸道菌群平衡和促進腸道微生態平衡;這樣就有效地改善腸道消化功能,防止腹瀉腹脹等腸道疾病。腸道疾病有時候是突發性的,臨床上需要對其及時診斷與治療,口服益生菌則可以起到緩解腸道疾病,再配合一定的藥物治療,可以得到比較滿意結果。
2.其次就是益生菌在機體免疫方面的作用:機體免疫系統是一個復雜的系統,尤其是細胞吞噬方面,機體具有免疫外界細菌還有吞噬有害細菌,對于腸道菌群平衡有著一定的作用。隨著人體受藥物影響而改變了細胞吞噬作用,還有抗生素的頻繁使用帶來一些副作用。在益生菌的應用中可以促進淋巴細胞增生,這就增加了免疫細胞進而改善細胞吞噬作用;同時也可以增加抗炎因子,促進腸道炎癥治療效果。再者就是益生菌可以促進腸黏膜的免疫球蛋白的分泌;腸道每天都會有許多免疫球蛋白分泌進入腸道內,而此蛋白可以保護腸黏膜不受炎癥破壞,防止其他蛋白水解。益生菌則有著保護腸黏膜的功能,使腸粘膜修復損傷上皮,保護其不受細菌感染。
3.益生菌的其他作用
益生菌可以作為受體來和病原體競爭受體結合點,因為益生菌在腸上皮上有著與致病菌相同的復合糖結合點,如果一定量的使用益生菌則可以起到抑制致病菌結合定植從而改善腸道疾病。同時益生菌還可以促進損傷上皮修復,阻止致病菌再次移位定植,減少炎癥的發生率。益生菌可以改善腸道酸堿平衡,促進腸道代謝平衡,對病原菌有抑制作用,還可合成各種維生素如維生素B1、B2等,促進腸道營養吸收。
二、益生菌在早產兒重要疾病中的臨床應用
1.壞死性小腸結腸炎的有效預防與治療:早產兒的壞死性小腸結腸炎主要是因為小兒腸黏膜損壞從而發生局部壞死,是新生兒非常嚴重的消化疾病。這最大的引起原因是腸道有害菌增多感染和腸道供血不足導致腸道壞死;服用益生菌則可以預防疾病的發生。益生菌具有改善腸道菌群平衡作用,則可以抑制有害菌感染,防止腸道黏膜破壞,則有效地起到防治小腸結腸炎發生。
2.有效地預防黃疸:黃疸可以說是常見的新生兒癥狀;是由于早產新生兒血腦屏障不夠完善,隨著各種因素的影響引起膽紅素增多,使新生兒出現不同程度的黃疸。早期輕度黃疸是不會引發新生兒病理性癥狀,然而重度黃疸則會引發核黃疸(膽紅素腦病);核黃疸會影響新生兒神經系統,不僅會給新生兒帶來一定的神經性疾病甚至會危及新生兒生命。據相關實驗證明,早產新生兒通過口服益生菌制劑可以明顯降低血膽紅素,促進膽紅素肝腸循環及其排泄,有效地預防和改善黃疸癥狀。
3.益生菌對小兒各類腹瀉防治的作用:
早產新生兒常常會發生腹瀉疾病,而且大部分是腸道菌群不平衡導致的。在一定意義上,益生菌不但可以增加腹瀉腸道內的有益菌數量,還可以改善其活力,從而抑制致病菌的生長,使腸道菌群平衡,緩解消除腹瀉癥狀;這對新生兒來說是非常有利的,益生菌同時可以對小兒細菌性腹瀉、感染性腹瀉等腹瀉疾病進行早期預防,為早產兒的營養發育作出一定的作用。還有一類腹瀉是臨床上常見的就是抗生素使用引起的腹瀉,不能有效避免,因為一些早產新生兒患有感染性疾病需要一定的抗生素治療,也就不可避免地發生此類腹瀉。而益生菌可以一定程度地抑制抗生素的腸道破壞,從而緩解腹瀉疾病。
三、益生菌的新生兒臨床研究進展
單方面使用益生菌對新生兒腹瀉、黃疸和腸道改善等疾病的預防治療有著滿意的效果。同時臨床上也正在研究益生菌聯合其他藥物聯合治療新生兒黃疸等疾病:茵梔黃,是屬于中成藥,有著清熱解毒退黃的作用;目前臨床上主要針對新生兒黃疸做研究,配合益生菌適量融合母乳制成口服液(混合母乳是為了預防小兒出現不良反應),定期給新生兒服用。據臨床結果資料表示,在常規的治療基礎上,茵梔黃配合益生菌制劑可以有效快速地減少新生兒膽紅素,從而在短時間內實現消除黃疸癥狀。臨床上也在嘗試不同的聯合用藥,益生菌的作用將會不斷地開發出來,給新生兒疾病治療帶來更好的效果。
四、小結
據國外早產新生兒服用益生菌效果研究表示服用益生菌可以減少早產兒嘔吐、腹瀉、腹脹、胃潴留等消化道疾病的發生,說明益生菌利于早產兒胃腸正常運作,可以有效避免各類消化性疾病導致早產兒發育不良、后遺癥等。早產兒自身消化系統發育未成熟導致胃腸道消化功能弱,還有早產兒腸道菌群定植也是影響早產兒消化系統疾病的。一般情況下,早產兒腸道菌群定植較遲,腸道菌群較少,尤其是乳酸桿菌,對小兒的消化、蛋白分解是很不利的;因此使一些致病菌繁殖導致感染。進一步說明了早產兒及時補充益生菌可以調節腸道菌群平衡,防治腹瀉、感染的發生。
【參考文獻】
[1]益生菌在早產新生兒臨床應用研究進展【J】.中華圍產醫學雜志,2006,5(9):210
[2]迅速建立新生兒腸道正常菌群降低母乳性高膽紅素血癥療效觀察【J】.臨床軍醫雜志,2006,34(4):475
腸道微生物研究進展范文3
關鍵詞:快速 檢測 食品 微生物
隨著人們生活水平不斷提高,食品安全問題越來越受到人們的重視,微生物對食品的污染問題也相應地備受關注。在食品生產、加工、儲存、運輸、銷售等各個環節中都有污染微生物的可能。一旦污染,微生物將大量繁殖而引起食品腐敗變質,或導致食源性感染和食物中毒。傳統的檢驗方法,主要包括形態檢查和生化方法,其準確性、靈敏性均較高,但涉及的實驗較多、操作煩瑣、耗時長、準備和收尾工作繁重。所以,準確、省時、省力和省成本的快速檢驗方法是社會的迫切需要。本文對食品中微生物的快速檢測方法進展情況進行綜述,以利于對食品進行篩選和檢測,最終達到預防腸道傳染病和食物中毒的發生的目的。
1、即用型紙片法
3M公司的perrifilmTMPlate系列微生物測試片,可分別檢測菌落總數、大腸菌群計數、霉菌和酵母計數。由RCP Scientific Inc公司開發上市的Regdigel系列,除上述項目外還有檢測乳桿菌、沙門菌、葡萄球菌的產品,這兩個系列的產品與傳統檢測方法之間的相關性非常好。如用大腸菌群快檢紙片檢測餐具的表面,操作簡便、快速、省料,特異性和敏感性與發酵法符合率高,已經被列為國標方法。使用時應正確掌握操作技術和判斷標準,從而達到理想的檢測效果[1]。美國3M公司生產的PF(Petrifilm)試紙還加入了染色劑、顯色劑,增強了菌落的目視效果,而且避免了熱瓊脂法不適宜受損細菌恢復的缺陷。在大腸菌群檢測方面,國標方法報告的是MPN值而不是每克食品中的大腸菌群數,PF法則可以得出精確數據。霉菌快速檢驗紙片,應用于食品檢驗中的霉菌具有操作簡便,僅需36℃培養,不需要低溫設備;快速,僅需2 d就可觀察結果,比現在的國家標準檢驗方法縮短3 d~5 d,大大提高了工作效率。紙片法與國標法在霉菌檢出率上差異無顯著性,且菌落典型,易判定。紙片熒光法利用細菌產生某些代謝酶或代謝產物的特點而建立的一種酶底物反應法。只需檢測食品中大腸菌群、大腸桿菌的有關酶的活性,將熒光產物在365 nm紫外光下觀察即可。同時紙片可高壓滅菌處理,4℃保存,簡化了實驗準備、操作和判斷[3]。
2、生物化學技術
2.1 PCR技術 PCR技術采用體外酶促反應合成特異性DN段,再通過擴增產物來識別細菌。由于PCR靈敏度高,理論上可以檢出一個細菌的拷貝基因,因此在細菌的檢測中只需短時間增菌甚至不增菌,即可通過PCR進行篩選,節約了大量時間,但PCR技術也存在一些缺點:食物成分、增菌培養基成分和其他微生物DNA對Taq酶具有抑制作用,可能導致檢驗結果假陰性;操作過程要求嚴格,微量的外源性DNA進入PCR后可以引起無限放大產生假陽性結果;擴增過程中有一定的裝配誤差,會對結果產生影響。最近,美國快力康公司推出了全球第一臺PCR全自動檢測儀BAX系統,克服手工操作PCR的缺點,能用于檢測細菌,敏感性和特異性都非常好[4]。
2.2 基因探針技術 基因探針技術利用具有同源性序列的核酸單鏈在適當條件下互補形成穩定的DNARNA或DNADNA鏈的原理,采用高度特異性基因片段制備基因探針來識別細菌。基因探針的優點是減少了基因片段長度多態性所需要分析的條帶數。如法國生物一梅里埃公司的GENPROBE基因探針檢測系統,對于分離到的單個菌落,30 min完成微生物的確證試驗[4],基因探針的缺點是不能鑒定目標菌以外的其他菌。
3、選擇、鑒定用培養基法
在培養基中加入特異性的生化反應底物、抗體、熒光反應底物、酶反應底物等,可使目標培養物的選擇、分離、鑒定一次性完成。如生物一梅里埃公司的BP+RPF(兔血漿+纖維蛋白原)培養基,可在24 h內鑒定金黃色葡萄球菌[5]。Merk公司的chromocult Coliform Agar培養基上,大腸桿菌為墨綠色至紫色菌落,沙門菌為淡綠色至藍綠色菌落。檸檬酸桿菌和克雷伯桿菌為橙紅色至紅色菌落,其他腸道菌為無色菌落。
4、細菌直接計數法
主要包括流式細胞儀(FCM)和固相細胞計數(SPC)法。FCM通常以激光作為發光源,經過聚焦整形后的光束垂直照射在樣品流上,被熒光染色的細胞在激光束的照射下產生散射光和激發熒光。光散射信號基本上反映了細胞體積的大小;熒光信號的強度則代表了所測細胞膜表面抗原的強度或其核內物質的濃度,由此可通過儀器檢測散射光信號和熒光信號來估計微生物的大小、形狀和數量。流式細胞計數具有高度的敏感性,可同時對目的菌進行定性和定量。目前已經建立了細菌總數、致病性沙門菌、大腸埃希氏菌等的FCM檢驗方法。固相細胞計數可以在單個細胞水平對細菌進行快速檢測。濾過樣品后,存留的微生物在濾膜上進行熒光標記,采用激光掃描設備自動計數。每個熒光點可直觀地由通過計算機驅動的流動臺連接到ChemScan上的落射熒光顯微鏡來檢測,尤其對于生長緩慢的微生物,檢測用時短使該方法明顯優于傳統平板計數法[6]。
5 、全自動微生物分析系統(AMS)
AMS是一種由傳統生化反應及微生物檢測技術與現代計算機技術相結合,運用概率最大近似值模型法進行自動微生物檢測的技術,可鑒定由環境、原料及產品中分離的微生物。AMS僅需4 h~18 h即可報告結果,以常規法鑒定細菌,只能得到是或不是某種菌,要想知到是哪種菌還要做大量、煩瑣的生化試驗,而AMS則可以直接報告是什么菌[7]。法國生物梅里埃集團公司出品的VitekAMS自動微生物檢測系統屬當今世界上最為先進、自動化程度最高的細菌鑒定儀器之一。Vitek對細菌的鑒定是以每種細菌的微量生化反應為基礎,不同種類的Vitek試卡(檢測卡)含有多種的生化反應孔,可達30種,可鑒定405種細菌[8]。用AMS明顯縮短腸道菌生化鑒定的時間,如鑒定沙門菌屬只需4 h,鑒定志賀氏菌屬只需6 h,鑒定霍亂弧菌等致病性弧菌亦只需4 h~13 h[6]。
總之,隨著現代科技的發展,可以預料在不遠的將來,傳統的微生物檢測技術將逐漸被各種新型簡便的微生物快速診斷技術所取代。近年來興起的基因探針技術及全自動微生物檢測系統,將從根本上改變微生物的檢測方法,具有非常廣闊的應用前景。
參考文獻:
[1]闞方琦,董非,李華,等.兩種大腸菌群快檢紙片的質量檢測及應用效果比較[J].預防醫學文獻信息,2003,9(2):167168.
[2]汪琦.食品中霉菌檢測兩種方法的比較[J].中國誤診學雜志,2004,4(4):617618.
[3]劉秀鋒,潘珍瑜,劉紅,等.應用霉菌檢測紙片快速檢測食品霉菌的研究[J].廣西預防醫學,2001,7(2):99100.
[4]時煒.產單核細胞李氏菌在食品中的研究近況[J].中國衛生檢驗雜志,2003,13(1):122.
[5]陳燦卿.現代食品衛生學[M].北京:人民衛生出版社,2002.
[6]王曉英.固相細胞計數法一種快速檢測單細胞細菌的食品微生物新檢測方法[J].國外醫學衛生學分冊,2003,30(3):183186.
腸道微生物研究進展范文4
1仔豬腹瀉的主要原因及常見防治對策
1.1仔豬腹瀉的主要原因
仔豬腹瀉主要有傳染性腹瀉和非傳染性腹瀉兩種。
傳染性腹瀉分為細菌性腹瀉和病毒性腹瀉,細菌性腹瀉主要是由致病性大腸桿菌引起的仔豬黃痢、白痢和水腫病,由沙門氏菌引起仔豬副傷寒等,多發難控。病毒性腹瀉常見于傳染性腸胃炎、豬流行性腹泄以及輪狀病毒感染等。非傳染性腹瀉的發生主要是由于仔豬消化機能發育不全、日糧抗原過敏、營養因子缺乏以及飼養管理不當等,造成仔豬免疫力下降,腸道內的致病性微生物大量繁殖,導致仔豬腹瀉。
1.2仔豬腹瀉的常見預防對策
仔豬腹瀉的防治主要是疫苗預防和抗菌藥物治療。
目前預防仔豬細菌性腹瀉最有效的措施是采用疫苗對懷孕母豬免疫接種。另一種是直接免疫仔豬,使其產生主動抗體。
抗菌藥物預防仔豬腹瀉仍然是常用方法,例如長效土霉素、頭孢噻呋等進行三針保健,阿莫西林、氟苯尼考等預防性投藥。近幾年推廣的微生態制劑和中草藥,有利于腸道菌群的建立與恢復,在仔豬腹瀉防治方面發揮著重要作用。
2仔豬腹瀉預防的困惑
由于大腸桿菌血清型眾多,接種疫苗的實際保護率一直不夠理想。長期以來,大量使用和濫用抗生素造成細菌耐藥性的產生和轉移,致使許多抗生素無效,而不斷開發出抗菌譜更廣的復合制劑,進一步加劇了這種惡性循環。鄭世倫早在1981年的調查表明,大腸桿菌耐藥菌株達76%以上,有些菌株同時耐受多種藥物。另一方面,由此造成的畜產品中藥物殘留,既影響了出口也損害了人類健康。
3微生物溶菌酶預防仔豬腹瀉的應用研究
1922年,Fleming將人體液中具有溶菌作用因子命名為溶菌酶(lysozyme)。1959~1963年,Salton等人通過大量研究弄清了溶菌酶是一種能夠切斷N-乙酰壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間β-1,4糖甘鍵的酶。1960年以后,有關微生物溶菌酶的研究進展很快,大大促進了溶菌酶的開發應用。
溶菌酶安全、獨特的作用,在仔豬腹瀉預防中逐漸顯現出來。謝佚勛等報道,溶菌酶能與其他生物活性物質如補體增強抗體的活性,從而殺滅細菌,對仔豬腹瀉有防治作用。王飛報道,溶菌酶具有溶解細菌細胞、迅速清理粘膜、加快仔豬痊愈及抗感染的能力。邵春容等(1996)報道,7~60日齡的仔豬飼喂溶菌酶制劑后,其腹瀉發病率顯著降低。包承玉等(1997)經飼喂肉仔雞、犢牛、仔豬等證明,溶菌酶可用于防治胃腸炎、消化不良等疾病。溶菌酶能與帶負電荷的病毒蛋白直接作用,與DNA、RNA和脫輔基蛋白形成復鹽使病毒失活,顯著減輕輪狀病毒等對仔豬的危害。
4微生物溶菌酶預防仔豬腹瀉的應用效果觀察
選取本地5家仔豬繁育場的15窩共計186頭7日齡仔豬,微生物溶菌酶(50萬IU/g)由杭州易泰生物工程有限公司提供。設計五組處理,Ⅰ組為高溶菌酶劑量(300PPM),共39頭;Ⅱ組為低溶菌酶劑量(100PPM),共37頭;Ⅲ組為中劑量溶菌酶+抗敵素(150PPM+100PPM),共38頭;Ⅳ組為抗敵素(200PPM),共37頭;Ⅴ組為空白對照(不添加任何藥物),共35頭。試驗在2010年8月至11月間完成,試驗期為83d。結果見表1。
通過試驗觀察,溶菌酶組、藥物對照組各項指標都明顯優于空白對照組;中劑量溶菌酶+抗敵素組完全預防了仔豬腹瀉,溶菌酶高劑量組比藥物對照組仔豬腹瀉率下降86.2%,差異極顯著(P
腸道微生物研究進展范文5
【關鍵詞】畜牧業;非常規飼料資源;營養價值評價
近年來我國畜牧產業持續增長,畜禽的飼養量在逐年增加。在滿足人們日益增長的消費需求的同時,畜牧產業也面臨著飼養資源匱乏的問題。我國非常規飼料資源及其豐富,但開發利用率較低,利用微生物發酵技術可以改善我國非常規飼料資源,是解決我國畜牧產業飼料資源不足的有效途徑之一。
1.微生物發酵非常規飼料資源的種類和營養價值評價
1.1微生物發酵非常規飼料資源的種類
非常規飼料資源主要包括兩大類,一類是以植物性原料為主,包括農作物的秸稈與秕殼,樹葉、樹籽、嫩枝等林業副產物,工業生產過程中產生的糟渣和廢液,芝麻餅、花生餅、向日葵餅等植物餅粕類,還包括海帶和紫菜等海藻類。另一類是以動物性原料為主,包括皮革制造、水產品加工等工業下腳料,禽畜糞便和酵母、真菌等微生物細胞或菌體蛋白。以植物和動物非常規飼料資源為原料開發新型飼料都可以通過微生物發酵技術得以實現[1]。
1.2幾種非常規飼料資源的營養價值評價
1.2.1秸稈飼料資源
我國秸稈資源豐富,產量巨大,是世界第一秸稈大國,2005年秸稈產量達84183.12萬噸,并且秸稈總產量總體上呈不斷增長之勢[2]。秸稈中蘊藏著巨大的養分資源,作物吸收的養分將近一半要留在秸稈中。秸稈的化學成分中粗纖維為主要成分,但其中不能被家畜利用的木質素含量較高;粗蛋白含量較低,且品質較差;粗灰分含量較高,但對動物有營養價值的礦物質和維生素含量較低。微生物發酵可以破壞農作物秸稈細胞壁,使與木質素交聯在一起的纖維素和半纖維素游離出來,同時菌體自身生物量的增長又可以提高秸稈的蛋白含量,進而提高的秸稈飼料的營養價值和家畜對秸稈的消化利用率[3]。
1.2.2糟渣飼料資源
糟渣種類廣泛,價格低廉,是良好的發酵飼料資源。糟渣主要包括酒糟、醬油糟、醋糟、玉米淀粉工業下腳料、粉絲尾水、果酒、檸檬酸濾渣、糖蜜等。糟渣一般含水率高,通常可達30%~80%,在烘干時淀粉易黏結成團,物理形狀和酸堿性差異較大,同時部分糟渣仍含有抗營養因子和毒性物質,簡單的加工工藝無法將這些成分去除,如豆渣中含有抗胰蛋白酶[4]。通過微生物發酵技術處理糟渣類原料,不僅可以改變糟渣中的營養成分含量,增加糟渣中適口性好的物質,還可以直接用來生產高蛋白飼料添加劑。
1.2.3餅粕類飼料資源
餅粕是油料作物的籽實壓榨后的副產品。油料作物本身不但含油脂和蛋白質較高,而且無氮浸出物較低,特別是經壓榨后蛋白質含量更高, 再加上剩余的一部分植物油殘存,因此餅粕的營養價值較高,是目前使用最普遍的植物性蛋白質飼料原料。常用的餅粕類飼料有大豆餅粕、菜籽餅粕、棉籽餅粕、花生餅粕等,但這類飼料中含有多種抗營養因子,例如大豆餅粕中含有胰蛋白酶抑制劑、植物紅細胞凝集素、皂甙、植酸、胃腸脹氣因子等有害物質,使用不當容易引起畜禽中毒,應限制其在生產中的大量應用[3]。
1.2.4單細胞蛋白飼料
單細胞蛋白(SCP)又稱菌體蛋白或微生物蛋白,是指利用各種基質大規模培養細菌、酵母菌、霉菌、微型藻等獲得的微生物蛋白。單細胞蛋白飼料不僅蛋白質含量高(40%~80%),還含有脂肪、碳水化合物、核酸、維生素、無機鹽以及動物機體所必需的各種氨基酸,特別是植物飼料中缺乏的賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量較高,生物學價值大大優于植物蛋白飼料[6]。
2.微生物發酵技術開發非常規飼料資源的特點與優勢
通過微生物發酵技術開發非常規飼料資源已成為一種主要的處理方法和手段。它的特點和優勢主要體現在以下幾個方面:
2.1改善飼料性狀,提高飼料商品價值
微生物發酵技術可以改變植物性、動物性非常規飼料的物理性狀,發酵后飼料具有天然的發酵香味,良好的誘食效果,可以顯著地提高飼料的適口性和在日糧中的使用比例,改善非常規飼料的外觀狀況,提高商品價值。
2.2消除餅粕類飼料毒性
餅粕類飼料一般都含有多種抗營養因子和毒性物質,畜禽直接食用后會影響消化吸收,同時具有毒害作用。微生物發酵技術可以明顯地降低毒素及飼料抗營養因子等有害物質的作用,減輕其對動物的傷害,同時避免了化學添加劑和物理法對飼料蛋白質功能性質的影響[7]。
2.3提高飼料蛋白質含量,改變蛋白質的品質
秸稈、秕殼類非常規飼料蛋白質含量低,雖然餅粕類、動物性非常規飼料蛋白質含量高,但其品質較差,不利于禽畜的消化吸收。微生物發酵技術可以改善非常規飼料中蛋白質的含量和品質,飼料中可溶性蛋白的比例可提高20%~30%,并可以將植物性、動物性原料中品質較差的蛋白質轉化為活性肽、寡肽等品質較好的蛋白質。
2.4降低飼料中粗纖維的含量
非常規飼料中一般含有禽畜難以利用的木質素、纖維素等碳水化合物,僅適合于飼養草食動物,且利用率較低。采用細菌、酵母、絲狀真菌等微生物發酵非常規飼料,可以降低飼料中木質素的含量,轉化為可吸收利用的碳水化合物,提高飼料的適口性。
3.微生物發酵技術開發非常規飼料資源在禽畜生產中的應用
3.1在肉雞生產中的應用
在肉雞生產中,適當增加日糧中發酵飼料的比例,不僅可以降低飼料,改善肉雞生產性能,而且還可以改善肉質品質。張偉偉等研究發酵蘋果渣對肉雞生產的影響,發現利用發酵蘋果渣飼喂肉雞能顯著提高白肉雞日增重,提高白肉肉中蛋白質含量,降低脂肪含量,且對白肉雞的肝、腎、脾無損傷[8]。夏素銀等利用發酵蛋白飼料替代30%豆粕飼喂肉仔雞,不僅降低了飼料的成本,而且可以顯著降低肉仔雞的腹瀉率[9]。
3.2在家豬生產中的應用
豬比家禽能更好地利用非常規飼料,但利用效果不如反芻動物,發酵后的非常規飼料更加利于家豬的消化吸收。Kobashi等給仔豬飼喂液體發酵非常規飼料,發現其可引起腸道內的乳酸菌數目的增加,減少有害菌的滋生,提高仔豬對飼料的消化利用[10]。郭志明等利用發酵玉米秸稈飼料飼喂試驗組和對照組三元雜交豬,結果顯示,試驗組較對照組出欄體重增重率提高3.75%,每頭多獲利56.74元,經濟效益顯著[11]。
3.3在肉牛生產中的應用
肉牛屬于大型的反芻類動物,對非常規飼料的消化吸收要優于其他單胃動物。肉牛一般可以直接食用秸稈、稻草等非常規飼料,但消化利用率較低,微生物發酵技術可以提高非常規飼料的利用率。鄧志平等采用分別占日糧的85%、90%、95%發酵稻草飼喂3個試驗組,與未經處理的稻草飼喂的6頭牛進行對照, 試驗期90d。試驗結果表明,處理組平均日增重和利潤有大幅提高, 料肉比/飼料成本大幅下降, 差異均極顯著[12]。
3.4在水產養殖中的應用
微生物發酵非常規飼料在水產養殖中也有一定的應用。孔麗等研究發酵餅粕飼料對異育銀鯽的影響,在異育銀鯽飼料中用3%氨基酸粉、6%發酵棉粕和6%發酵菜粕分別等量替代魚粉、棉粕和菜粕,顯著提高了異育銀鯽的生長性能以及對氨基酸的吸收效果[13]。施安輝等用微生物脫毒強化棉籽餅代替羅非魚飼料中的豆餅和花生餅, 實驗結果顯示羅非魚的增重率或成活率都有所提高, 還可降低飼料成本[14]。日本瀨戶水產研究所的試驗報告表明,將海藻發酵后作為飼料添加劑可大大提高魚、貝類對病毒的抵抗力,減少對抗生素和疫苗的依賴。
4.微生物發酵技術在非常規飼料資源開發中存在的問題與展望
微生物發酵非常規飼料雖然具有諸多優勢,但在開發和應用的過程中也存在著一些問題。第一,飼料生產菌種資源沒有得到充分開發,非常規飼料原料利用率和可再生率還較低。第二,飼料生產工藝還不夠成熟,缺少科學的加工處理方法。第三,飼料產品穩定性較差,缺少飼料產品營養價值的評價標準,銷售市場不規范。以上這些問題都有待進一步的研究和解決。
畜牧業是國民經濟的重要組成部分,是一項關聯廣泛的重要基礎產業,目前飼料資源的匱乏已成為制約我國畜牧業發展的重要因素,積極開發利用新型飼料資源已迫在眉睫。利用微生物發酵技術開發非常規飼料資源,不僅可以解決飼料資源緊缺的問題,還可以生產高附加值的新型飼料,對發展我國綠色畜牧業具有一定的推動作用。
【參考文獻】
[1]汪勇,湯海鷗,李富偉.非常規飼料資源開發利用的研究進展[J].廣東飼料,2008,17(1):36-37.
[2]畢于運,高春雨,王亞靜,等.中國秸稈資源數量估算[J].農業工程學報,2009,25(12):211-217.
[3]饒輝.國內外秸稈類微生物發酵飼料的研究及應用進展[J].2009,37(1):159-161.
[4]王恬.非常規飼料原料的應用與開發研究[J].中國家禽,2011,33(10):1-5.
[5]王彩理,劉叢力,趙斌.餅粕類飼料原料及其營養特性[J].天津水產,2009(4):5-10.
[6]徐鳳華,孫冬梅,宋金柱.微生物制品技術及應用[M].北京:化學工業出版社,2007:223-231.
[7]王紅梅,葉明強,鄺哲師.微生物發酵處理棉籽餅粕的研究進展[J].中國飼料,2007(18):7-10.
[8]張偉偉,邵淑麗,徐興軍.馬鈴薯渣發酵飼料飼喂肉雞效果的研究[J].中國家禽,2011,33(16):64-65.
[9]夏素銀,王成章,嚴學兵,等.發酵蛋白飼料替代豆粕對肉仔雞生長性能、養分消化率及腸道菌群的影響[J].動物營養學報,2010,22(2): 352-357.
[10]Kobashi Y,Ohmori H,Tajima K,et al. Reduction of chlortetracycline-resistant Escherichia coli in weaned piglets fed fer -mented liquid feed[J]. Anaerobe,2008,14(4):201-204.
[11]郭志明,賀軍.生物分解劑發酵的玉米秸稈用作肥育肉豬飼料的試驗研究[J].國外畜牧學―豬與禽,2009,(6):73-74.
[12]鄧志平,馬文,黃曉老.稻草發酵飼料育肥肉牛試驗[J]. 養殖與飼料,2010(9):56-57.
腸道微生物研究進展范文6
【關鍵詞】 組胺;老齡大鼠;腸黏膜屏障;腸道細菌易位
【摘要】 目的 觀察組胺對老齡大鼠腸道細菌易位的影響。方法 將老齡大鼠隨機分為對照組、腸道感染組和腸道感染+組胺組。除對照組外,其他大鼠均從腸道灌注3×1011/l標準大腸桿菌o75菌液0.4 ml。菌液灌注后,腸道感染+組胺組立即給予小腸內100 ng/ml濃度的組胺,對照組和腸道感染組大鼠用同樣方法向小腸內灌注等量生理鹽水,4 h后在無菌條件下取出肝、腎、腸系膜淋巴結進行細菌培養。結果 對照組大鼠肝、腎、腸系膜淋巴結平均細菌含量分別為1.02×105、0.62×105、0.38×105 cfu/g;腸道感染組分別為8.35×105、7.16×105、5.68×105 cfu/g,腸道感染+組胺組分別為5.25×105、4.06×105、3.58×105cfu/g。腸道感染+組胺組大鼠肝、腎、腸系膜淋巴結中的細菌含量明顯低于腸道感染組(p<0.05)。結論 小劑量組胺小腸內灌注有保護老齡大鼠腸黏膜屏障、阻止腸道細菌易位的作用。
【關鍵詞】 組胺;老齡大鼠;腸黏膜屏障;腸道細菌易位
【abstract】 objective to observe the effects of histamine on the translocation of intestinal bacteria by determining the bacteria content in the liver, kidney and mesenteric lymph nodes of aged rats. methods 30 rats aged 24 months were randomly divided into control, intestinal infection and intestinal infection with histamine groups. rats except those in control group were infused with standard escherichia coli o75 bacterium fluid (3×1011/l) 0.4 ml into the intestines through an infusion pump. after that, histamine solution (100 ng/ml) was immediately infused into the small intestine of the rats in intestinal infection with histamine group, at an infusion speed of 1.5 ml/h for 4 hours. the same volume of normal saline was given to the rats in control group and intestinal infection group. after 4 hours from the infusion, the liver, kidney and mesenteric lymph node of the rats were dissected out under aseptic conditions for cell culture. results the average value of bacteria content in liver, kidney and mesenteric lymph node from the control group was 1.02×105, 0.62×105, 0.38×105 cfu/g, respectively. the value from the intestinal infection group was 8.35×105, 7.16×105, 5.68×105 cfu/g, respectively. and the value from the intestinal infection with histamine group was 5.25×105, 4.06×105, 3.58×105 cfu/g, respectively. the average bacteria content in liver, kidney and mesenteric lymph node of the intestinal infection with histamine group was obviously lower than that of the intestinal infection group (p<0.05). conclusions the perfusion of histamine at small dose has a role in protecting the intestinal mucosa barrier and preventing the translocation of intestinal bacteria in aged rats.
【key words】 histamine; aged rats; intestinal mucosa barrier; bacterial translocation
生理情況下,腸道通過諸多屏障機制有效地防止腸道細菌及其毒素越過腸黏膜屏障,侵入肝、腎和腸系膜淋巴結等器官〔1〕。但在腸道感染時,腸黏膜屏障可受到損傷,引起腸道細菌易位〔2〕。walser等〔3〕報道,組胺受體阻斷劑可降低腸黏膜屏障的保護作用,增加腸道細菌易位的發生。本實驗旨在通過小劑量、低濃度組胺腸道內灌注,對腸道感染大鼠腸道細菌易位的影響來探索組胺對腸黏膜屏障是否有保護作用。
1 材料與方法
1.1 材料
24月齡雄性sd大鼠30只,體重260~270 g,購于河北醫科大學實驗動物中心,實驗前進行適應性飼養48 h,均未發現異常。組胺為sigmaaldrich公司產品。大腸桿菌o75購于上海harmony公司。
1.2 方法
1.2.1 實驗前準備
實驗前24 h取大腸桿菌o75單菌落放入20 ml肉湯培養液中培養,24 h后離心15 min(5 000 r/min)去上清,加生理鹽水10 ml,再離心去上清,重復3次后,再加生理鹽水10 ml,取其中1 ml菌液在分光光度計(波長600 nm)監測下,加生理鹽水稀釋至吸光度為0.4止,此時菌液的大腸桿菌濃度為3×1011/l。組胺配制成100 ng/ml濃度,遮光低溫保存備用;戊巴比妥鈉用蒸餾水配置成1%濃度備用。
1.2.2 動物模型制備
30只大鼠稱重、編號后,隨機分為對照組、腸道感染組和腸道感染+組胺組,每組10只。所有大鼠實驗前12 h禁食,采用戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(40 mg/kg),上腹部正中切口,在空腸上端插管接微泵。除對照組外,其他大鼠均從空腸上端灌注濃度3×1011/l大腸桿菌液0.4 ml。菌液灌注后腸道感染+組胺組大鼠立即用微泵向小腸內灌注100 ng/ml組胺,灌注速度第1小時2 ml,以后1.5 ml/h,灌注4 h,對照組和腸道感染組用同樣方法向小腸內灌注等量的生理鹽水,4 h后處死全部大鼠。以上操作均在無菌條件下進行。
1.2.3 細菌培養
在無菌條件下分別取出肝、腎和腸系膜淋巴結,稱重后添加10倍量生理鹽水研磨成勻漿,各取0.2 ml勻漿均勻涂于普通營養瓊脂培養基上放入37℃溫箱內培養,24 h后計算菌落數,并換算成每克組織含菌量(×105 cfu/g)。每份標本均做兩份培養。
1.3 統計學處理
所有數據用x±s表示,數據分析均采用兩樣本均數比較的t檢驗,方差不齊者采用t檢驗,采用spss 16.0軟件進行統計分析。
2 結 果
對照組10只大鼠中,有3只大鼠肝勻漿培養基有細菌生長、2只大鼠腎勻漿培養基有細菌生長,1只大鼠腸系膜淋巴結勻漿培養基有細菌生長;腸道感染組全部大鼠肝、腎和腸系膜淋巴結勻漿培養基均有細菌生長;對照組與腸道感染組各組織間含菌量兩兩比較,均呈顯著性差異(p<0.01),表明腸道感染大鼠模型可靠。腸道感染+組胺組10只大鼠中,有10只大鼠肝勻漿培養基有細菌生長、7只大鼠腎勻漿培養基有細菌生長,5只大鼠腸系膜淋巴結勻漿培養基有細菌生長;與對照組和腸道感染組比較差異有統計學意義(p<0.01,p<0.05)。見表1。表1 各組大鼠各組織細菌培養平均含菌量
3 討 論
腸黏膜屏障是機體抵御外來病原微生物入侵的第一道防線。生理情況下,腸道通過腸黏膜上皮細胞及周圍緊密連接構成的上皮屏障;黏膜表面的黏液及不移動水層構成的黏液屏障;正常微生物群構成的生物屏障;腸黏膜免疫系統中各種免疫細胞以及它們所產生的免疫球蛋白、淋巴因子構成的免疫屏障;腸腔內胃酸、膽汁及各種消化酶、激素等構成的化學屏障來維持腸黏膜屏障的功能完整,以有效地防止病原微生物及毒素通過腸黏膜侵入機體〔1〕。但是,在嚴重創傷、全身及腸道嚴重感染、缺血及缺血再灌注、營養障礙及全胃腸外營養、腸道內微生態失調、休克等情況下,可引起腸黏膜屏障損傷。腸道內原籍菌或外來菌以及它們的毒素就可突破腸黏膜屏障引起細菌易位〔4〕。正常情況下,腸道細菌也可通過門靜脈到達肝、腸淋巴系統到腸系膜淋巴結,但很少有腸道細菌通過血液循環到達腎。陳吉等〔5〕報道腸系膜淋巴結有5%~10%的概率可以檢測到腸道細菌,這種自發性細菌易位,可能是機體全身免疫應答反應調節過程中的一種重要刺激源。楊書良等〔6〕報道10月齡正常大鼠肝、腸系膜淋巴結組織中可見少量腸道細菌易位,腎組織中未發現腸道細菌易位。本實驗除發現老齡大鼠肝、腸系膜淋巴結組織中有少量腸道細菌易位外,腎組織中也發現了少量腸道細菌易位,這可能與老齡大鼠全身組織器官萎縮,腸黏膜各種屏障功能減弱有關。分泌型iga(siga)是人類腸黏膜免疫屏障的主要抗體,它與多種疾病的發生、發展密切相關,特別和腸道感染、慢性鼻竇炎、呼吸道感染、泌尿生殖系統感染等關系密切。siga在腸黏膜局部免疫中發揮著重要作用,它們占據著黏膜表面,阻止細菌在腸黏膜表面停留、黏著、形成菌落〔7〕;可以和抗原結合形成大分子的復合物,阻止其進入細胞內;siga作為調理素與抗原結合,使細菌等微生物發生調理素化,增加黏膜表面單核巨噬細胞、中性粒細胞的表面吞噬作用;siga還能在小腸內結合和阻擋沒有經過消化的大分子蛋白質穿過腸黏膜,避免引起機體的變態反應〔8〕。
組胺是一種作用廣泛的單胺類物質,是肥大細胞和嗜堿性粒細胞脫顆粒的標志物,在胃腸道的含量尤為豐富。它可通過其h1r、h2r、h3r、h4r4種受體參與多種生理功能調節,如胃腸分泌與蠕動、神經內分泌調節、免疫反應調節等。小劑量的組胺進入腸道后,可激活腸道中的肥大細胞使其脫顆粒釋放組胺,釋放的組胺又可激活鄰近的肥大細胞脫顆粒,形成自身放大機制進行調節〔9〕。老齡大鼠各種組織和器官都會出現不同程度的萎縮、功能下降,特別是免疫系統的功能下降明顯。席豐等〔10〕研究證明,小劑量組胺腸道灌注后可增加老齡大鼠腸黏膜對siga的分泌,增強腸黏膜免疫屏障的保護作用。
大腸桿菌o75進入小腸后,可在腸黏膜表面大量生長繁殖,導致腸黏膜上皮細胞變性、壞死,腸黏膜屏障受損,腸道內的細菌即可突破腸黏膜屏障進入門靜脈、腸淋巴系統引起腸道細菌易位。本實驗腸道感染組大鼠肝、腎、腸系膜淋巴結勻漿培養均有大量細菌生長,而腸道感染加組胺治療組肝、腎、腸系膜淋巴結勻漿培養細菌明顯減少,可能是因為組胺通過以下機制對腸黏膜屏障進行保護:①組胺具有擴張細小動脈改善腸道血液循環;②促進液體的滲出和白細胞的趨化作用,滲出液中的免疫球蛋白、補體、殺菌肽、溶菌酶、纖維素等,可中和毒素、殺滅細菌及增加白細胞的吞噬功能〔11〕;③促進腸蠕動、減少致病菌在腸道中停留的時間;④促進胃酸、膽汁和各種消化酶的分泌,抑制致病菌的生長;⑤促進黏液分泌維持腸道內正常微生態;⑥激活抗原提呈細胞,增強其提呈抗原、合成促炎細胞因子〔12〕參與細胞免疫和體液免疫〔13〕。
本研究提示,腸道感染時小劑量組胺腸內灌注,有減輕老齡大鼠腸黏膜屏障損傷、保護腸黏膜屏障、阻止腸道細菌易位的作用。
【參考文獻】
1 楊書良,李蘭梅,陳育民.腸黏膜屏障的構成與功能研究進展〔j〕.臨床薈萃,2008;23(24):180911.
2 rhee kj,sethupathi p,driks a,et al.role of commensal bacteria in development of gutassociated lymphoid tissues and preimmune antibody repertoire〔j〕.j immunol,2004;172(2):111824.
3 walser em,nealon wh,marroquin s,et al.sterile fluid collections in acute pancreatitis:catheter drainage versus simple aspiration〔j〕. cardiovasc intervent radiol,2006;29 (1):1027.
4 黎介壽.腸衰竭概念:營養支持與腸黏膜屏障維護〔j〕.腸外與腸內營養,2004;11(1):657.
5 陳 吉,吳國豪.腸道細菌移位的研究進展〔j〕.腸外與腸內營養,2004;11(5):30912.
6 楊書良,劉惠民,戴景芳等.組胺對失血大鼠模型腸黏膜屏障的保護作用〔j〕.中國老年學雜志,2008;28(23):23035.
7 lamm me,phillipsquagliata jm.origin and homing of intestinal iga antibodysecreting cells〔j〕.j exp med,2002;195(2):f56.
8 golby sj,spencer j.where do iga plasma cells in the gut come from〔j〕? gut,2002;51(2):1501.
9 謝 華,何韶衡.組胺對肥大細胞激活的研究〔j〕.中華微生物學和免疫學雜志,2004;24(3):168.
10 席 豐,高金生,楊書良.組胺對老齡大鼠腸黏膜分泌型iga分泌調節的影響〔j〕.中國老年學雜志,2009;29(22):289192.
11 呂艷青,栗原博.組胺在機體免疫反應中的作用〔j〕.中國藥理學通報,2007;23(1):135.