1.介紹

　　腸道健康和微生物群對豬生長的影響日益受到養豬業和學術界的關注。腸道微生物群的調節可對豬的腸道健康產生即時和長期影響。在豬的早期生活中建立強健的微生物群對豬的生長極為重要，因為它與腸功能和免疫系統的發育有關。飼料及其相關營養成分是影響豬腸道微生物群分布的主要因素。因此，調節腸道菌群可以是發展的關鍵，以促進對營養干預的反應。豬的腸道被密集的、動態的、高度復雜的以細菌為主的微生物群落所占據。沿著腸道，從粘膜到腔體，由于微環境中的物理化學差異，微生物群模式發生了顯著變化。粘膜相關微生物群直接與腸道免疫細胞相互作用，增加其調節免疫系統的能力。此外，免疫系統的大部分細胞位于腸道。

　　粘膜相關微生物群通過競爭性排斥和免疫狀態作為對抗病原體的前線防御者。微生物群誘導的免疫球蛋白A(IgA)的產生調節細菌定植，防止細菌通過上皮層移位。微生物群可代謝飼料中的某些毒素，并可合成某些維生素，供宿主的腸上皮使用。此外，腸道微生物群可支持腸上皮細胞的成熟及其屏障功能，促進腸道免疫系統的內環境平衡。

　　因此，本綜述的重點是粘液相關微生物群在豬腸道健康中的作用以及豬腸道內的飼糧、微生物群和免疫系統之間的相互作用。

　　2.腸道微生物群的建立和發展

　　腸道微生物群的早期建立對于腸道免疫系統的成熟、屏障功能以及豬的健康和生長極為重要。此外，腸道微生物群還通過增加對生長激素的敏感性來促進新生仔豬生長。腸道微生物群的發育與宿主基因組、品種年齡、性別和飼糧等因素有關。此外，對腸道微生物群的建立和發展的早期干預已被證明會產生長期影響。

　　2.1腸道微生物群的早期建立

　　腸道是否首先在子宮內或在分娩期首先接觸到微生物仍存在爭議?？赡軐m內微生物群定植或胎兒暴露于母體腸道微生物群的微生物群代謝物將對胎兒腸道功能的發展和免疫系統的改變產生重大影響，從而改變產后定植。Wang等人評估了豬腸道菌群的發育，并報道了胎糞樣本中的菌群與哺乳期間從糞便樣本中采集的菌群不同。盡管胎糞樣本是在出生后6小時內采集的，但作者認為胎糞微生物群可能是通過母豬在子宮內傳播的。然而，最被接受的概念是，新生兒在分娩期間具有最初建立的微生物群。

　　2.2出生后腸道微生物群的建立和發育

　　出生時，仔豬面對著來自產道和母豬糞便的大量微生物。在商業條件下，哺乳仔豬與母親被關在同一個欄中，在斷奶前與糞便、粘膜表面、皮膚和液體接觸。此外，已經證明陰道微生物群在后代腸道微生物群的早期定植中起著重要作用，微生物群也受到母豬糞便的影響。因此，母豬糞便微生物群極大地促進了后代出生后幾天內微生物群的發育。

　　出生后，仔豬通過哺乳母豬獲得初乳和乳汁，立即開始建立腸道營養健康。母乳提供能量和營養，包括乳糖、乳源低聚糖、氨基酸和脂肪，這些能量和營養可激活消化功能，進而改變腸道微生物群定植的環境。根據Wylensek等人報道，與體重較輕的仔豬相比，體重較重的仔豬擬桿菌門和瘤胃球菌科的豐度較高，豬放線桿菌和嗜淀粉乳桿菌的比例較低。作者認為，哺乳期攝入的母乳量可能通過調節腸道微生物群影響宿主的健康和性能。母乳的營養成分包括對腸道微生物群的發育有重大貢獻的低聚糖。此外，Schokker等人報告，給乳豬口服低聚果糖可增加結腸消化道中乳酸桿菌科和雙歧桿菌科的相對豐度，增強屏障功能，同時降低空腸粘膜中細胞因子信號的表達。

　　除了初乳和奶源中的營養素外，包括免疫球蛋白、抗菌劑、抗炎因子和微生物群在內的生物活性化合物也有助于腸道微生物群的建立和發育，特別是在免疫系統不成熟的新生豬中。然而，初乳的成分明顯不同于牛奶。產仔18小時后，IgA濃度從21.2 mg/mL降至6.7 mg/mL。IgA濃度的降低可能與哺乳期腸道微生物群的變化有關。免疫球蛋白A是母豬初乳和乳汁中含量最高的免疫球蛋白，可與損害其復制的病原體結合，并有助于防止細菌粘附到腸上皮細胞。根據Wang等人的說法，豬的微生物多樣性在哺乳期第11天急劇減少，在斷奶前第20天增加。Rogier等人報告，與未服用IgA的小鼠相比，服用母乳IgA的小鼠在斷奶時的腸道微生物群有所不同。這種差異在成年小鼠身上甚至更大，這表明母乳IgA對腸道微生物群有長期的促進作用。

　　根據Starke和Pablack等人的研究，母豬腸道微生物群的營養調控可影響后代腸道中的腸道微生物群。此外，Baker等人報告稱，喂食添加枯草芽孢桿菌飼料的母豬后代導致回腸中乳酸桿菌數量增加，產氣莢膜梭菌數量減少。Ma等人報告說，喂食添加合生元的飼料的母豬的仔豬結腸內腔微生物群發生了顯著變化，并進一步降低了系統免疫和氧化應激狀態。相反，考慮到母豬飼糧與仔豬不同，母豬腸道微生物群變化的狀況與其后代不同。此外，Choudhury等人報告說，接受蠕動飼料的乳豬調節了結腸消化道中的瘤胃球菌、乳酸菌、乳酸菌科、玫瑰桿菌、乳頭狀桿菌、真桿菌和普氏桿菌的數量，這與斷奶時的腸道發育有關。這些結果表明微生物群可以在妊娠早期被控制，從而產生長期影響。仔豬微生物群的調節在很大程度上取決于環境，可在妊娠和哺乳期間通過調節母豬的腸道微生物群和母乳成分開始。

　　2.3 斷奶后微生物群的發展

　　在斷奶時，仔豬面臨營養、環境、生理和心理方面的挑戰，導致斷奶應激。斷奶應激可能導致腸道菌群的破壞或失調，這是導致斷奶后感染的主要因素。Li等人報道，斷奶增加的主要是厚壁菌門、厚壁菌綱、彎曲菌目、毛螺菌科;減少的是紫單胞菌科、彎曲菌屬、擬普雷沃菌屬、巴恩斯氏菌和顫螺旋菌屬。此外，斷奶后引入植物性飼糧，斷奶仔豬普氏菌的相對豐度增加。喂食和攝取的飼料是調節腸道菌群的主要影響因素。腸道微生物群的轉變主要是由于突然從液態奶過渡到固體植物性飼糧影響腸道中的物理化學條件和底物的可利用性,除了來自牛奶的免疫球蛋白供應的減少。斷奶應激引起的腸道菌群的改變也改變了生物活性化合物和與營養代謝相關的基因表達。因此，斷奶引起的心理應激可能在腸道菌群中發揮作用。Galley等人報道了應激源引起小鼠結腸內腔和粘膜相關微生物群的變化。鑒于此，人們已經實施了營養戰略，試圖刺激有益微生物群的增殖，同時提供對病原體有害的環境。Lo Verso等人評估了混合牛初乳、蔓越莓提取物、香芹酚、酵母源甘露聚糖、和b-葡聚糖的添加劑，證明增加了有益菌如羅伊氏乳桿菌和普氏糞桿菌的豐度，降低了回腸黏膜螺桿菌的豐度，提高了育肥豬的健康狀況和生長性能。由于添加劑在混合物中的互補功能特性，作者將這些結果關聯起來。

　　Wang等人評估了不同生長階段豬腸道微生物群的差異性。作者得出結論，哺乳期仔豬的微生物群與育兒期的豬不同，R值為0.98.而來自生長豬和肥育豬的微生物群更為相似，R值在0.43到0.55之間。這些結果表明，從斷奶應激中恢復后，微生物群向成熟轉變。植物性日糧階段之間的差異較小可能是因為斷奶后基礎日糧的相似性。事實上，在定植后，從哺乳期到成熟期，一些微生物在腸道中持續存在。腸道菌群的穩定性表明腸道菌群成熟。根據Ke等人的說法，豬的腸道微生物群的成熟通常發生在80日齡左右，而Zhao等人指出，腸道微生物群在6個月齡時相對穩定。確定腸道菌群何時成熟是不明確的，因為腸道菌群受多種因素的動態影響，包括飼糧和宿主免疫系統的成熟。因此，可以表明腸道微生物群的成熟發生在仔豬斷奶早期，即從接受植物性基礎日糧到育肥階段，這也與免疫系統的成熟有關。

　　3. 腸道微生物群組成

　　腸道內部物理化學環境和底物可利用性沿著胃腸道不斷變化，調節微生物群走向不同的模式。根據Zhao等人的研究，糞便中的微生物群與大腸和小腸內微生物群的相似性分別為0.75和0.38.大腸是豬微生物發酵的主要場所，與小腸相比微生物多樣性更豐富。此外，大腸腔中的微生物群在降解纖維和能量代謝中起著重要作用。然而，空腸是消化和吸收營養物質的主要場所，小腸中仍存在大量纖維發酵。Crespo Piazuelo等人報告，空腸微生物群的主要營養功能與能量代謝和纖維降解緊密相關。除了消化功能外，腸道微生物群還產生可影響空腸免疫系統、屏障功能和細胞增殖的生物活性化合物。根據Zhao等人的研究，與大腸相比，小腸微生物群包含更多與疾病、癌癥和傳染病相關的免疫功能。此外，Wiarda等人報告說，8周齡豬小腸中的T細胞數量比大腸中的更豐富，而4周齡豬中的T細胞數量相似。Petry等人報告說，飼糧、微生物群和免疫系統反應之間的相互作用在小腸中更有效。此外，Gresse等人認為，糞便微生物群的特征可能不足以調查斷奶后感染的病因，因為腸道感染或位于空腸、回腸或結腸段。因此，考慮到大多數膳食化合物在小腸內消化、吸收和代謝，粘膜暴露于各種外源性抗原和飼糧中的微生物成分，空腸似乎是分析飼糧、腸道微生物群和腸道健康之間相互作用的關鍵部位。

　　3.1.粘膜相關微生物群的意義

　　大多數研究側重于評估動物模型中的微生物群，并利用了腸道或糞便樣本。然而，微生物群與宿主的相互作用結合腸道內容物的物理化學性質，導致沿哺乳動物腸道的徑向和縱向軸形成不同的微生物群分布。越來越多的研究調查了豬的空腸粘膜相關微生物群和飼糧的相互作用。此外，斷奶后飼糧干預已被證明對粘膜相關微生物群具有長期影響，但對小腸的消化沒有影響。

　　已經證明，粘膜相關微生物群與豬的腸道腔內容物明顯不同。腸道腔內微生物群與環境的相互作用更大。因此，除代謝產物的分泌外，還影響營養物質的消化;然而粘膜相關微生物群與腸道免疫細胞直接相互作用，并且在小腸中更容易受到飼糧影響。Mu等人報告，粘膜相關微生物群可能具有更強的免疫調節能力。粘膜相關微生物群能夠附著在腸上皮細胞中的粘蛋白聚糖上，進一步增殖并與宿主相互作用。此外，Liu等人得出結論，僅評估糞便微生物群不足以了解腸道微生物群和免疫系統的發育機制。粘膜和微生物群之間的相互作用可以有效調節免疫系統，通過防止致病性病原菌定植為宿主提供強有力的防線。此外，Yang等人得出結論，粘膜相關微生物群與人類腹瀉型腸易激綜合征相關，而腸腔微生物群與健康個體沒有差異。

　　因此，腸粘膜相關微生物群的變化可能會對宿主的生長和發育產生顯著影響。值得一提的是，不同腸段及其生態位(粘膜和腔體)并不是完全獨立的。該微生物群可以共存于腔內和粘膜環境。此外，同一因素可對腔內和粘膜內的腸道菌群產生不同程度的影響。根據Petry等人的研究，飼喂高纖維飼糧的豬回腸腔內的韋榮球菌科、Olsenella和Turibacter增加，而回腸粘膜的Turibacter、螺桿菌屬和毛螺菌屬增加。作者還報道了高纖維飼糧中添加木聚糖酶增加了回腸內的毛螺桿菌、放線菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌，減少了鏈球菌和Turicibacter，而增加了雙歧桿菌、巨菌和衣原體;回腸黏膜梭狀芽胞桿菌、大腸桿菌和志賀菌數量減少。高纖維飼糧中添加阿拉伯木聚糖寡糖后，豬回腸內毛螺菌屬增加，放線菌屬減少，回腸粘膜巨藻屬和鏈球菌屬增加，關節假絲酵母屬和幽門螺桿菌屬減少。這些對微生物群反應的不同觀察可以歸因于腸腔和粘膜的物理化學特征，包括氧氣和營養可利用性。

　　4. 粘膜相關微生物群和腸道健康

　　黏膜相關菌群通過與宿主動物腸上皮細胞不同的相互作用機制直接影響豬的腸道健康。腸道菌群與腸道健康之間的相互作用如圖1所示。

　　圖 1由Marcos E.Duarte繪制的腸腔和粘膜中獨特的微生物群概況及其與免疫系統的相互作用

　　(A)腸腔微生物群與食糜相互作用，影響營養物質的消化以及代謝產物的分泌，從而進一步影響免疫反應。(B)腸粘膜相關微生物群與腸道免疫細胞直接相互作用。上皮細胞、M細胞和樹突狀細胞直接感應粘膜相關微生物群和代謝物，誘導產生Toll樣受體(TLR)和核苷酸結合寡聚結構域樣受體，以招募T細胞和B細胞，幫助產生細胞因子和免疫球蛋白。Toll樣受體識別革蘭氏陰性細菌細胞壁中的脂多糖(LPS)，誘導產生核因子κβ(NF-kβ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素8.杯狀細胞增殖直接受到粘膜相關微生物群或短鏈脂肪酸(SCFA)的上調，從而增加粘蛋白2(MUC2)的產生。樹突狀細胞識別代謝物，包括SCFA，并直接激活G蛋白偶聯受體(GPR)招募免疫細胞，誘導腸免疫球蛋白A(IgA)的產生并減少C-X-C基序趨化因子配體8(CXCL8)或(IL-8)、C-C基序趨化因子配體20(CCL20)、TNF-A的表達，和干擾素-γ(IFN-γ)。IgA的產生可防止細菌通過上皮層移位，并有助于調節粘膜相關微生物群。

　　4.1 微生物群與上皮細胞受體之間的相互作用

　　已被證明影響粘膜相關菌群的基因大多數都與免疫系統有關，這表明免疫系統對腸道菌群施加選擇性壓力，以促進有利的群落增殖。然而，粘膜相關的微生物群對腸道免疫功能的調節有很大的貢獻。腸粘膜由上皮細胞、腸相關淋巴組織(GALT)和黏液層組成。黏膜相關的微生物群、腸上皮細胞和腸免疫細胞參與復雜干擾，形成一種動態而微妙的相互作用，對腸道的營養和免疫功能至關重要。上皮細胞、M細胞和樹突狀細胞可以直接感知腸道抗原，誘導toll樣受體(TLR)和核苷酸結合寡聚域樣受體的產生，招募T細胞和B細胞來幫助免疫應答(圖1)。以及宿主和微生物代謝產物是腸道內穩態的關鍵分子介質，影響宿主和微生物群的反應。此外，Sinkora等人報道T細胞和B細胞的出現明顯依賴于免疫系統與微生物群的相互作用。

　　4.2 微生物代謝物

　　細胞壁化合物和微生物群粘附腸上皮細胞的能力與影響腸免疫反應的上皮細胞受體相互作用。微生物發酵和增殖產生的代謝物對影響腸道免疫系統的腸道微生物群也起著重要作用。這些功能可以調節免疫系統的健康或疾病，這取決于腸道菌群的平衡。

　　短鏈脂肪酸(SCFA)是碳水化合物和氨基酸碳鏈(AA)產生的主要微生物代謝物。擬桿菌門細菌以其產生乙酸和丙酸的能力而聞名，厚壁菌門的細菌是高效的丁酸鹽生產者。然而，短鏈脂肪酸的生產取決于基質的可用性和微生物群組成。有些細菌還會產生乳酸和琥珀酸，它們可以被腸道細胞吸收或被微生物群進一步轉化為丙酸。

　　除了有助于能量代謝，短鏈脂肪酸還可以對腸道免疫系統發揮有益作用。SCFA可以直接激活中性粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞中的G蛋白偶聯受體43和109A (GPR43和GPR109A)。G蛋白偶聯受體43對腸道炎癥免疫細胞的招募至關重要。Wu等報道了醋酸鹽誘導GPR43介導的腸道IgA產生。然而，Iraporda等人評估了鞭毛蛋白對結腸癌(Caco-2)細胞的刺激，發現丁酸和丙酸降低了C-X-C基序趨化因子配體8的表達(CXCL8;白細胞介素8 [IL-8])和C-C基序趨化因子配體20 (CCL20)。此外，丁酸已被證明可以降低育肥豬腸道中腫瘤壞死因子α (TNF-α)和干擾素-γ(IFN-γ)的濃度。短鏈脂肪酸在細胞增殖、上皮屏障功能和產生重要的宿主防御因子中也很重要(圖1)。

　　在消化和吸收之前，腸腔中的蛋白質可以沿著腸道發酵，產生一系列影響免疫系統的代謝物。氨基酸發酵的產物包括SCFA和支鏈脂肪酸(BCFA)、氨、胺、硫化氫、酚和吲哚。這些化合物對腸道健康有害或有益。普拉氏梭桿菌產生的水楊酸和α-酮戊二酸具有抗炎作用，可阻斷核因子kβ(NF-kβ)的激活和IL-8的產生。

　　4.3微生物群細胞壁成分

　　位于腸細胞上的受體可以識別與粘膜相關的細胞壁結構并激活免疫反應。在革蘭氏陰性細菌外膜中發現的脂多糖(LPS)以其免疫原性和對緊密連接蛋白的有害作用而聞名。Toll樣受體4(TLR4)和分化簇14(CD14)是存在于識別LPS的上皮細胞中的受體，誘導NF-kβ、TNF-α和IL-8.在微生物細胞壁中發現的另一種細胞壁物質是肽聚糖（PG），它是一種潛在的免疫增強劑，可以減少炎癥反應并增加體液免疫。肽聚糖識別蛋白(PGLYRP1-PGLYRP4)與微生物細胞壁中的肽聚糖結合，產生抗菌活性。肽聚糖對免疫系統的正常發育也很重要。Ha等人報告，PG通過小鼠固有腸上皮上的模式識別受體(PRR)誘導IgA的產生。IgA分泌到腸腔中，限制細菌定植，防止細菌穿透上皮層，如圖1所示。

　　一些細菌具有細胞膜粘附素，已證明可直接促進宿主的免疫反應。在定植或感染之前，微生物通過流毛或無流毛粘接劑粘附在上皮細胞上。養豬業中最常見的粘附素機制是在產腸毒素大腸桿菌(ETEC)中表達的F4和F18.如圖1所示。這些結構與ETEC的毒力因子有關。

　　5. 飼料、微生物群和免疫系統之間的相互作用

　　腸腔和粘膜相關微生物群的組成和豐度在很大程度上受飼料因素的影響。腸道免疫系統會受到與腸道微生物群組成和豐度以及飼糧因素直接或間接相關的影響。本節綜述了主要營養素和飼料添加劑對腸道微生物群和免疫系統的影響。

　　5.1膳食蛋白質、腸道菌群與免疫系統的相互作用

　　飼料是影響豬從哺乳期到育肥期腸道微生物群的最重要因素。大多數膳食蛋白質在小腸中消化和吸收，而未消化的蛋白質到達大腸并由微生物群發酵。值得注意的是，小腸中的微生物群也具有發酵蛋白質的能力，但程度較低。日糧中粗蛋白質水平可以通過提高氮利用率和食糜pH值來影響腸道微生物群，有利于蛋白水解菌和潛在病原體的增殖。在小腸中發酵蛋白質的主要細菌包括克雷伯菌屬、大腸桿菌屬、鏈球菌屬和厭氧溶脂菌。然而，在單胃動物的大腸中，蛋白質水解活性主要歸因于類桿菌屬、丙酸桿菌屬、鏈球菌屬、梭桿菌屬、梭菌屬和乳酸桿菌屬。有趣的是，根據Chen等人的說法，將日糧粗蛋白從18%降低到15%會降低生長豬回腸消化液中有害細菌(包括鏈球菌)的豐度，并增加被認為有益的乳酸桿菌和雙歧桿菌。除了微生物群的調節外，CP水平還會影響發酵過程中產生的代謝物的分布。蛋白質在腸道發酵產生AA、SCFA、BCFA和多胺，這些都是已知的影響腸道健康的物質。此外，增加蛋白質在小腸中的發酵可能會影響蛋白質被宿主吸收的有效性，從而降低AA的消化率。

　　使用高度易消化的蛋白質補充劑可能會降低微生物發酵蛋白質的利用度，從而調節腸道微生物群。Iakhno等人報告說，酵母的使用取代了日糧中40%的粗蛋白質，重塑了仔豬回腸和結腸消化液中的微生物群。Ortman等人報告說，不同的蛋白質補充劑調節了斷奶仔豬回腸消化液中的微生物群，這可能與成分中的抗營養因子有關。此外，Wen等人報告說，大腸中的微生物代謝物會受到不同蛋白質來源的影響，也與飼糧中的粗蛋白質水平相關。

　　氨基酸的可用性也會影響微生物群發酵。色氨酸可由產生吲哚-3-乙酸(IAA)的腸道微生物群代謝，吲哚-3-乙酸是芳香烴受體(AHR)的配體。芳香烴受體通過腸道免疫細胞誘導白細胞介素22(IL-22)的表達，進一步抑制腸道炎癥并增強屏障功能。

　　5.2 膳食纖維、腸道微生物群和免疫系統之間的相互作用

　　膳食纖維是與腸道微生物群最相關的膳食化合物之一。斷奶后，日糧中的纖維含量是影響豬健康的一個重要抗營養因子(ANF)。纖維的ANF效應在幼豬中更大，因為幼豬的腸道無法消化纖維。豬不會內源性產生能夠降解非淀粉多糖（NSP）的酶，但是，腸道微生物群具有與NSP水解相關的多種酶。NSP的可溶性部分可增加消化液的粘度，降低消化率并改變腸腔環境。這種變化可能會影響通過率、營養物可用性和氧氣擴散，從而為潛在病原體創造有利的環境。此外，Nguyen等人提出，NSP聚合物的大小影響微生物群，如長雙歧桿菌、椰狀普雷維桿菌普通擬桿菌和擬桿菌主要利用可溶性阿拉伯木聚糖的低聚糖、SCFA和乳酸鹽。然而，小球菌屬和卵形布勞特氏菌主要利用低聚糖。

　　膳食纖維可以在交叉喂養或細胞依賴性作用時被腸道微生物群利用。這可能表明，添加單一酶可能會影響那些利用目標減法和釋放低聚糖的細菌。此外，酶釋放的阿拉伯木聚糖寡糖對腸腔和粘膜相關微生物的影響與直接補充的不同。因此，飼料配方是調控腸道菌群以促進豬健康和生產性能的重要手段。

　　5.3. 飼料添加劑、腸道微生物群和免疫系統之間的相互作用

　　特定的飼料添加劑直接或間接影響腸腔和粘膜相關微生物群的組成和豐度，進而影響腸道免疫系統。表1總結了飼料干預對豬腸道微生物群調節和健康的影響。

　　表 1飼料干預對豬腸道微生物群和健康的調節作用

　　5.3.1.益生菌

　　益生菌已大量用于養豬業，以促進豬的健康生長。益生菌的作用是固有的，與宿主微生物群有關，包括營養素競爭、腸粘膜上的粘附部位、乳酸、SCFA和抗菌化合物的產生。因此，這些因素可增強腸道屏障功能并調節免疫系統。益生菌產生的乳酸和SCFA改變了腸腔的微環境，有利于與較低pH值相關的有益細菌的增殖。相反，較低的pH值和有益細菌的生長會導致產生不利于病原體生長的環境。一些益生菌產生的抗菌劑也有助于減少病原體的增殖。此外，利用益生菌產生的代謝物的細菌也會受到影響。益生菌可影響免疫系統，進而改變腸道微生物群的組成。

　　對宿主有一定益處的共生微生物被認為是益生菌。芽孢桿菌、乳酸菌、雙歧桿菌和腸球菌是益生菌混合物中常用的產乳酸細菌。Shin等人報道了在斷奶后4周內添加植物乳桿菌益生菌增加了乳酸菌群的多樣性和豐富度。而降低了糞便樣本中普雷沃菌科的豐度。盡管普雷沃氏菌科的豐富程度與健康的微生物群有關，但作者還報道，補充植物乳桿菌增加了血清免疫球蛋白G (IgG)的濃度，下調了與免疫系統相關的基因表達，并增強了回腸上皮層(表1)。Zhang等人報告稱，飼喂芽孢桿菌益生菌的豬增加了粘膜相關梭狀芽胞桿菌、乳酸桿菌、Turicibacter增加非調性BHLH轉錄因子1 (Atoh1)的表達，從而上調回腸杯狀細胞的增殖。更多的杯狀細胞增加了粘蛋白2 (MUC2)的產生，保持了腸道屏障功能。這些結果表明，在評價益生菌對宿主健康的影響時，應考慮腸道菌群的平衡。此外，糞便微生物群的變化可能與小腸的免疫調節無關。酵母還被成功用作調節腸道菌群和增強育豬小腸健康的益生菌，見表1.

　　在補充益生菌之前，益生菌的使用應考慮腸道菌群狀況。根據Suez等人的研究，人類補充益生菌會干擾而不是有益于抗生素治療后腸道菌群恢復到基線水平。有證據表明，宿主基因表達和基本微生物群可以影響益生菌在人類腸道黏膜中的定植。這些發現可能表明，益生菌在調節腸道菌群中的作用，通過促進更健康的菌群，而不是在破壞后恢復菌群，更有效地預防疾病相關的菌群失調。因此，在膳食中添加益生菌的方法應同時考慮宿主的特點和基本腸道菌群。

　　5.3.2益生元

　　越來越多的證據表明低聚糖可以在免疫系統中轉移對腸道微生物群起重要作用的菌種。腸道微生物群的這種變化會影響沿腸道產生的代謝物的分布。添加寡糖產生的微生物代謝物可以影響腸道細胞增殖、緊密連接蛋白的表達、黏液層，并調節免疫應答。此外，寡糖可以通過結合腸道細胞上的特定碳水化合物受體，直接影響免疫系統，導致屏障功能和免疫應答的改變。

　　甘露寡糖(MOS)是由甘露糖鏈組成的非消化性碳水化合物。大多數含有MOS的飼料添加劑來自釀酒酵母。MOS促進腸道健康的一個擬議機制是特定微生物結合腸道中的MOS，然后通過糞便排出，而不與宿主細胞結合，從而間接影響免疫系統。此外，MOS可通過刺激與免疫反應相關的基因表達直接影響免疫系統。Fouhse等人報告說，富含酵母甘露聚糖的飼料部分增加了仔豬盲腸消化道中光桿菌屬的相對豐度，并降低了糞球菌和羅氏菌屬的相對豐度。此外，作者報告了腸道組織形態學和完整性的增強，以及空腸基因表達模式對免疫調節的增加。Browne等人證明，酵母甘露聚糖通過減少大腸桿菌的粘附，降低了腸細胞(體外)中TNF-α和TLR4的基因表達。甘露寡糖刺激系統免疫和粘膜免疫，并調節斷奶仔豬的腸道微生物群。根據Upadrasta等人的報道，豬糞便微生物群的變化是由賽德酵母外層的MOS引起的。改變為更有益的微生物群可以降低腸道感染引起腹瀉的風險。根據Yu等人的說法，通過調節盲腸消化道中的微生物群和減少大腸桿菌K88+引起的炎癥反應，斷奶豬日糧中添加MOS可增強腸道完整性(表1)。

　　低聚木糖(XOS)，一種從木聚糖水解中提取的功能性碳水化合物，已被證明可調節腸道微生物群和宿主的免疫系統。低聚木糖已被證明可選擇性地刺激與促進宿主健康相關的細菌增殖。M Eur akel Eur ainen等人報告說，XOS在體外促進雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖。根據Okazaki等報道，在物種水平上雙歧桿菌和乳酸桿菌利用XOS的能力取決于XOS的聚合程度。此外，作者報告說，葡萄球菌、大腸桿菌和大多數梭狀芽孢桿菌不能將XOS用作能源。微生物發酵XOS的能力因XOS的來源而異。Pan等人報告，生長肥育豬的XOS飼料補充劑增加了乳酸桿菌、瘤胃球菌、糞球菌和玫瑰桿菌的豐度，并增加了SCFA的濃度，同時降低了大腸桿菌和棒狀桿菌的豐度以及結腸消化液中1.7-庚二胺的濃度。1.7-庚二胺是一種與AA脫羧有關的生物胺，因此該結果可能表明補充XOS可能通過減少蛋白水解細菌來抑制氨基酸的脫羧。Yin等人研究了日糧添加XOS對斷奶仔豬腸道功能和生產性能的影響，得出結論：日糧添加XOS增加了微生物多樣性，增加了鏈球菌和土桿菌的豐度，增加了ZO-1的表達，并降低了結腸消化液中血清IFN-γ的濃度(表1)。此外，作者指出，雖然乳酸桿菌的豐度降低，但不影響生長性能。作者還稱，補充XOS減少了十五醛，增加了遠端腸道消化道中的SCFA、輔酶Q6和棗堿。這些化合物可能由腸道微生物群產生，需要進一步研究以評估它們與宿主的相互作用。

　　除了飼料添加XOS對腸道微生物群介導的抗炎反應的影響外，XOS還可直接影響免疫系統。Nabarlatz等人報告，杏仁殼XOS具有直接的免疫調節活性。此外，Hansen等人認為XOS可以改善大鼠的腸道屏障功能，而不管其微生物群如何。然而，免疫反應是與微生物群的調節有關，還是與細胞受體直接結合尚不清楚。

　　5.3.3.后生元(后生物素)

　　如上所述，與益生元、益生菌和合生元補充劑相關的大多數益處與微生物代謝物與腸道微生物群和宿主細胞的相互作用有關。發酵物是食品工業中使用的一個術語，用于描述發酵過程中產生的產品，包括微生物、發酵微生物的非活性細胞，培養基、發酵基質和代謝物。發酵物和微生物提取物，包括非活性細胞、生物胺、SCFA、細胞壁結構以及益生菌發酵產生的促進健康效應的化合物，被稱為后生物素，這是動物飼料行業中一個相對較新的術語。酵母培養物、酵母細胞壁提取物和乳酸菌發酵物是養豬業中使用的傳統后生物制劑。Wang等人在體外研究中提出了宿主免疫系統中的一種益生作用機制。作者報道，熱處理的干酪乳桿菌增加了TLR的轉錄。TLR的產生驅動T細胞和B細胞進一步反應，導致IgA的產生

　　。體外研究表明，一種基于雙歧桿菌的益生元通過減少IL-8的分泌進一步減少腸道細胞的炎癥。存在于革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌細胞壁中的肽聚糖在免疫系統和粘液相關微生物群之間的相互作用中也發揮著重要作用。

　　根據Xiong等人的研究，釀酒酵母的一種后生物發酵物和釀酒酵母的水解細胞壁提高了斷奶仔豬十二指腸和回腸黏膜IgA水平。Shen等人報道酵母培養物的使用降低了育肥豬盲腸食糜中大腸桿菌的數量，并降低了空腸中IFN-γ的水平。

　　5.3.4酶

　　酶對腸道菌群的影響與腸道內底物理化性質的變化以及益生元和生物活性化合物的釋放有關。NSP降解酶(NSPase)釋放的寡糖可以增加腸道微生物群對膳食纖維的發酵能力，從而增加腸道中短鏈脂肪酸的產量。木聚糖酶、β-葡聚糖酶和甘露聚糖酶是NSPase在動物飼料中大量應用。有報道稱，使用木聚糖酶水解木聚糖可以降低食糜粘度，它可以改變腸腔內容物的物理化學特征，增加宿主利用的營養可用性。腸道內的環境變化和釋放的寡糖可以選擇性地增加纖維降解菌而不增加蛋白降解菌的豐度。Petry等人報道，飼糧中添加木聚糖酶調節了飼喂玉米基阿拉伯木聚糖的豬粘膜相關微生物群(表1)。作者還報道，添加木聚糖酶增加了與降解阿拉伯木聚糖和AXOS、阿瓦酸酯酶、以及回腸黏膜丁酸的產生。商業上可用的木聚糖酶也可能含有阿瓦酰酯酶，該酶可釋放交聯于木聚糖的酚類化合物。阿魏酸是植物細胞壁中的主要酚類化合物，是一種有效的抗氧化劑，可以直接影響宿主的抗氧化狀態，研究表明阿魏酸具有抗生素特性，可以通過減少豬糞便中ETEC K88和F18+的生長來調節腸道微生物群。β -甘露聚糖酶還可通過降低免疫反應和調節腸道菌群在豬的腸道中發揮作用。根據Jang等人的研究，添加β -甘露聚糖酶降低了斷奶仔豬盲腸食糜中大腸桿菌的數量，并增強了空腸組織形態。

　　植酸酶對腸道菌群的作用可能與鈣和磷對微生物發酵的緩沖特性有關。有研究報道，P和Ca水平可調節胃腸道微生物群，增加有益菌的豐度，減少潛在病原體的數量。Mann等人報道，育肥豬飼糧中有效鈣和磷水平的提高，通過增加胃粘膜中乳酸桿菌、回腸粘膜中弗氏檸檬酸桿菌和結腸粘膜中普雷沃氏菌的豐度來調節粘膜相關微生物群。植酸降低了P和Ca對宿主的可用性以及微生物的代謝。盡管當有效磷水平極低時，大多數腸道微生物群可以表達植酸酶，但微生物群與宿主競爭可用磷。因此，飼糧中添加植酸酶可為宿主和微生物代謝提供P和Ca。Klinsoda等人認為，飼糧中添加植酸酶可使育肥豬回腸食糜粘膜-淋巴結軸上的微生物群發生轉移。此外，Metzler-Zebeli等人報道，飼糧中添加植酸酶增加了生長至育肥豬糞便中梭狀芽胞桿菌科和瘤胃球菌科的豐度。

　　由于植物細胞壁成分的復雜性和釋放的寡糖和生物化合物的多樣性，添加多酶可能表現出協同效應。Li 等人報道了一種含有木聚糖酶、β -葡聚糖酶和果膠酶的多碳水化合物酶復合物恢復了新斷奶仔豬回腸和結腸食糜中因ETEC刺激而破壞的腸道菌群內平衡。Kim等人報道，在回腸和盲腸食糜中加入含有木聚糖酶、淀粉酶、β -甘露聚糖酶、蛋白酶和植酸酶的多酶增加了乳酸桿菌的數量，降低了大腸桿菌和梭狀芽胞桿菌的數量。

　　5.3.5植物源飼料添加劑(植物生物素)

　　廣泛的植物提取物(包括精油、酚類化合物和樹脂)已作為益生元用于動物工業。植物生物素，也稱為植物源性飼料添加劑(PFA)，已用于飼料中，通過增強腸道健康和調節腸道微生物群來促進生長性能。

　　精油(EO)是從植物中提取的提取物，由于其抗菌能力等特性，被用作植物添加劑，以促進家畜的健康和生長性能。提出EO抗菌機制與改變細胞壁和細胞質膜，增加細胞通透性，降低毒力功能有關。Man等在體外分析了各種EO對金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌的抑制和殺菌活性。作者的結論是，最活躍的EO是牛至油、百里香和檸檬油，因為這些油中含有大量的萜類化合物。Cheng等報道了牛至油(OEO)降低了生長育肥豬回腸食糜中大腸桿菌的數量，改善了腸道形態、抗氧化能力和生長性能。同時可對糞便微生物群進行調節，在妊娠后期和哺乳期飼糧中添加OEO母豬后代的生長性能和健康狀況得到了改善。

　　腰果中的卡多爾酸和魚腥草酸對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抗菌活性?？ǘ酄査岷汪~腥草酸是潛在的原載體和離子載體，可破壞細菌的細胞膜。此外，阿納卡酸可以誘導中性粒細胞產生嗜中性粒細胞胞外誘捕器，從而促進對細菌進行誘捕和殺滅。因此，腰果產品可以通過直接殺滅細菌或調節宿主免疫系統，進而與腸道微生物群相互作用來調節腸道微生物群。Moita等人發現，增加添加腰果殼產品可以降低螺桿菌科的相對豐度，從而改善保育豬的腸道健康和空腸黏膜相關菌群的組成，而增加巨大乳桿菌的豐度。

　　綜上所述，多種飼料添加劑促進豬的健康和生長的效果可能與腸道菌群的變化有關。考慮到微生物群的調節，飼料添加劑的性能可以通過抗菌活性和飼喂后產生的選擇性微生物群來表征。因此，在進行營養干預之前，使用飼料添加劑在特定水平上調節微生物群落應考慮現有的微生物群落，以促進更精確的反應。

　　6. 結論

　　調節腸道菌群向更有益菌群發展是促進腸道健康，從而提高育肥豬生長性能的關鍵因素。腸腔和粘膜中的腸道菌群在整個腸道中起著重要的作用。腔內微生物群的作用更多地與消化功能有關，產生的代謝物可進一步與宿主相互作用。而與粘膜相關的微生物群則通過粘附系統直接與腸道上皮細胞相互作用，產生直接分泌在腸道細胞上的代謝物。粘膜相關的微生物群也調節粘液生產，形成致病性粘附的物理屏障。普雷沃氏菌、乳酸菌和雙歧桿菌在粘膜中含量豐富，對健康有益。然而，彎曲桿菌、梭狀芽胞桿菌、細胞菌和幽門螺桿菌等有害菌可能與腸道失調有關。這些細菌可以作為生物標記物來預測對飼料干預和更具體的營養干預的反應。同時這也取決于遺傳、養殖場管理和營養管理。因此，了解腸道菌群的作用及其與宿主的相互作用對豬飼料配方和飼糧補充至關重要。