动物微生态基础知1

动物微生态基础知识动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech一个神秘的未知世界……动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-TechRhinitisSinusitisPeriodontopathyDentalcariesDermatitisAcneArtherosclerosisEndocarditisBacterialvaginitisMycoticvaginitisIBDIBSDiarrheaConstipationMalabsorptionsyndromeAsthmaAllergiesObesityDiabetesAutismDepression10xmorebacterialcellsinthehumanbodythantherearehumantissuecells60%areunknownand80%unculturableGastrointestinaltractislargestimmuneorganinhumanbody(80%ofimmunesystem)肠道菌群BacteriaintheGut美国田纳西州立大学的C.Savage教授2002年在日本东京召开的“肠内菌世界”国际学术会上指出：“正常微生物群是人体的一个特殊器官”肠道微生物是人体提供营养，调控上皮发育和指导先天性免疫的不可缺少的“器官”PaulEckburg,StanfordUniversityStevenGill,KarenNelson,TIGR/VIScience,June2005,308:1635-1638动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech它们已经被生命科学家称为动物的第十一大系统，与动物的生长发育、新陈代谢、生老病死紧密相联……家禽嗉囊的电镜照片1500倍（粘膜层细菌）动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech家禽盲肠的电镜照片3000倍（粘膜层细菌）动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech家禽小肠的电镜照片10000倍（粘膜层细菌）动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech家禽小肠的电镜照片40000倍（粘膜层细菌）动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-TechLegionofLittleHelpersintheGutKeepsUsAlivebyRickWeiss,printedJune5,2006,WashingtonPost.……Infact,it'stimetostopthinkingofyourselfasasinglelivingthingatall,saythescientistsbehindthenewwork.Bettertoseeyourselfasasuper-organism,theysay:ahybridcreatureconsistingofabout10percenthumancellsand90percentbacterialcells.Toignoreourmicrobialsidewouldbetoignoreanimportantcontributortoourhealthandourbiology,Gordonsaid.Onequestionweneedtotackleis:Istheresuchathingasacoremicrobiome,asetoforganismsorbacterialgenesyoufindinmostorallindividuals?Fraser-Liggettsaid.……“破坏人体微生物的生态就是损害人类健康”－Gordon,WashingtonUniversity华盛顿邮报StevenGill,Fraser-Liggett,TIGR/VIPaulEckburg,StanfordUniversityClaireFraser-LiggettCraigVenter第一基因组：来自先天遗传第二基因组：后天进入人体而获得的微生物组，又称“元基因组”元基因组数量是自身基因组的100倍。是当今全球生命科学的研究热点。肠道微生态的最新研究Thelastresearchonintestinalmicroecology动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech肠道的生理功能不仅是食物的消化和营养的吸收，而且也是体内最大的免疫器官需氧菌兼性厌氧菌厌氧菌猪肠道微生态的建立和演替猪出生时，肠道是无菌的，不久就有数种微生物浸入肠道，经过生长、繁殖，逐渐形成一个微生物群体。仔猪出生24小时内在空肠、回肠、盲肠和直肠就定植了双歧杆菌、大肠杆菌、乳杆菌、消化球菌、肠球菌、小梭菌、拟杆菌和酵母菌。到8-22日龄达最高峰并形成一个定型的菌群，以双歧杆菌、拟杆菌、乳杆菌、大肠杆菌和消化球菌占优势。42日龄后随着年龄增长各个菌群的数量略有下降，其原因可能与猪的营养与饲料结构的变化有关，如粗纤维等成分的增多。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech家禽肠道微生态的建立与作用鸡在胚胎期一般是无菌的，但在出壳时，雏鸡受到外界环境细菌的污染，在消化道内很快就有大量细菌生长繁殖，逐渐适应定植下来，形成一个微生物群体。研究雏鸡、育成鸡和成年鸡肠道后段菌群的变化，发现雏鸡随日龄增长，双岐杆菌与大肠杆菌明显增加，肠球菌与厌氧弯曲杆菌逐渐减少，而乳杆菌、消化球菌、类杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌的变化不大。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech菌群平衡动物健康菌群失调，细菌比例紊乱，导致疾病。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech动物的微生态平衡与失调正常情况下动物的微生态菌群保持在一种合理的动态平衡中，需氧菌与厌氧菌、阳性菌和阴性菌，微生物的种群与数量都保持一定的比例。如健康仔猪小肠的需氧菌与厌氧菌之比为1：100，即99%以上是厌氧菌；在大场内两者的比例为1：1000。当仔猪出现腹泻时，它们的比例发生严重失调，在仔猪小肠表现为1：1，在大肠表现为1：100。环境变化、动物生病、应激、饲料改变、抗生素等都可能带来微生态失调。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech大肠杆菌是肠道条件性致病菌动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech原籍菌群、外籍菌群和定植、粘附美国哈佛大学杜鲍教授率先提出了这两个概念。原籍菌群是在长期历史进化过程中形成的，与宿主的共生关系极为密切，对宿主是有益菌，因而也称为固有菌群。而外籍菌群在其非特异性宿主体内，必须要适应环境，耐受免疫屏障和生物拮抗等才能生存和发展，否则将被排除。原籍菌群都具有定植能力，具有在宿主生长、繁殖和延续后代的能力。动物出生后几个小时至几天，就会出现各部位的特异性微生物定植，哪个部位定植哪种微生物都是一定的，是微生物与宿主两方面共同的遗传学机制决定的。定植则依靠微生物对宿主的粘附，而这种粘附是有特异性的。如大肠杆菌的I型菌毛末端的蛋白质配体仅特异性的与上皮细胞、真皮细胞和红细胞等表面的D-甘露糖受体相结合。微生物定植后就是繁殖与尽快形成一定的优势种群地位，还要抵抗其他微生物的竞争，以及耐受宿主的免疫屏障作用。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech肠道—肠道菌群多样性及菌群演替动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech动物和人的消化道微生物群落极具多样性，一般有1000-4000个种群，每克肠道内容物含有多达100亿个活菌体。动物体患病或者使用抗生素导致微生物群落多样性降低，而种群的多少，决定菌群平衡的稳定性。动物消化道从前端到后端，分别分布着需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌，其中兼性厌氧菌起到很大的缓冲作用，在有氧时起作用，无氧时也起作用。微生态演替是指正常微生物群，受自然或人为因素的影响，在微生态空间中发生、发展和消亡的过程。临床上使用抗生素，往往伴有正常微生物群的演替过程。正常的生理性演替如出生动物首先定居的多是需氧菌和兼性厌氧菌，在生长过程中消耗了氧气，创造了厌氧环境，随后厌氧菌开始生长，成为先定植菌的竞争对手，并占据了优势，而先定植的需氧菌则降为第二位。动物的食物结构发生变化，也导致生理性演替。抗生素、激素、同位素、疾病状态、外部环境变化、运输、感染、应激等则导致病理性演替。在菌群正常时，感染是不易成功的，如果感染成功，必须首先破坏正常菌群的生态平衡。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech定位转移与抗生素引发内源性感染动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech定位转移是指微生物群离开其原籍，游动到其他部位或环境且定植下来，在一个生态区域内，有外籍菌定植，就意味着生态失调。如临床大量应用抗生素的白痢病仔猪，常常看到耐药性的大肠杆菌向呼吸道转移引起肺炎或胸部感染，也可定植于泌尿道引起肾炎、膀胱炎，或定植于阴道引起阴道炎。正常情况这种定位转移不容易发生。定位转移的诱因包括物理因素、化学因素、抗生素、疾病和免疫力下降。如抗生素的使用消灭了敏感的正常菌群成员，其位置被耐药性菌群占领，表现出定位转移。大肠杆菌是肠道原籍菌，当呼吸道正常菌群因使用抗生素而受到抑制后，大肠杆菌便可转移到呼吸道，引起感染。抗生素往往会促进耐药性的少数过路菌或外籍菌生长繁殖，如全身性白色念珠菌、绿脓杆菌或肺炎杆菌的感染。定位转移从浅入深又分为体表阶段、上皮细胞阶段、淋巴组织阶段、网状内皮细胞系统阶段，直至浸染本无微生物定植的部位和组织，如血行感染，浸染内脏组织、器官等。动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech动物微生态基础知识KnowleageaboutanimelmicroecologyBaolai-leelaiBio-Tech协同、拮抗微生态系统中的各种微生物个体间和种群间会发生各种不同的相互关系，微生物种群内个体间的正性相互关系叫做协同，是微生物间互相提供必要的营养物质或生长因子而产生的。而两种微生物共同生存时为获得能源、空间、生长因子而发生的争夺现象，叫做拮抗。协同又细分为单利协同：一方受益，另一方不受影响；中立：相互间不发生任何影响；互惠互利：共同生活，互相受益。拮抗又细分为竞争共存：虽然竞争，但和平相处；相互排斥：一方必须战胜另一方，失败者将被排除出这个环境。此外