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猪肠道微生物与机体营养代谢

导读

营养物质在动物肠道内的代谢影响动物体的健康状况和生产水平。

因此，认识肠道内营养物质的代谢途径是提升动物生产性能的关键。

饲粮中营养物质首先经过动物体的胃肠道被消化吸收，在胃酸、胰蛋

白酶、糜蛋白酶等消化酶和相关微生物的作用下被分解，其次再经过

肝脏、肾脏的代谢作用，进入到靶细胞中沉积，从而实现畜禽的生长

与发育。猪肠道内栖居着复杂多样、种类繁多的微生物，随着宿主细

胞的进化而变化，从而形成动态的微生态平衡。肠道微生物在畜禽的

健康中发挥重要作用，既影响营养物质的消化吸收和能量供给，又调

控着动物体的生理机能，并且防治疾病的发生。本文主要综述了猪肠

道微生物对于营养物质代谢的影响与其调控技术。

猪在出生前胃肠道没有细菌，出生24h内，肠道内定植了双歧杆

菌、乳酸杆菌、大肠杆菌、肠球菌等细菌。随着日龄的增长，微生物

的多样性与丰富度随之提高。育肥猪肠道内以厌氧菌（双歧杆菌、乳

酸菌等）为主，约占99%，少量为需氧菌或兼性厌氧菌。定植在宿主

肠道内的微生物及其代谢产物能够不同程度地影响营养物质的消化、

吸收、利用。同样，不同的膳食水平也会制约着微生物的生长与增殖。

营养物质与微生物之间存在着互作机制，相互影响，共同进化，维持

着肠道微生态平衡。

1肠道微生物与蛋白质代谢

1.1肠道微生物对机体蛋白质代谢的影响

蛋白质主要在小肠部位被消化吸收，部分未被消化的蛋白质可进

入大肠被微生物发酵。在机体蛋白质的代谢过程中，肠道微生物发挥

重要作用。肠道菌群参与了来源于消化道和内源性蛋白质的代谢，能

在一定程度上满足肠上皮细胞对物质与能量需求。研究表明，肠道微

生物具有明显的固氮作用，减少N能量的损失。这些结果表明肠道微

生物能够调控宿主肠道蛋白质的代谢，维持能量平衡，具体的作用机

制有待进一步研究。微生物对不同种类的氨基酸和肽的利用水平不同。

朱伟云等体外研究表明，十二指肠、空肠、回肠肠道微生物对氨基酸

的代谢效率不同，赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、谷氨酸、亮氨酸的代谢

率90%。异亮氨酸、缬氨酸和组氨酸次之（50%~80%），而脯氨酸、

蛋氨酸、苯丙氨酸和色氨酸最低，低于35%。值得关注的是微生物自

身代谢所产生的氨基酸不仅能够维持机体氨基酸的代谢平衡，还能够

作为信号分子，激活mTOR通路，促进宿主细胞蛋白质的沉积，从而

改善肠道内的营养水平。

1.2日粮粗蛋白质水平对肠道微生物的影响

微生物与饲粮蛋白质存在着双向调节的作用，饲粮蛋白质也制约

着宿主肠道内微生物的生长与增殖。研究表明，肠道内的乳酸杆菌无

法识别和利用自身合成的氨基酸，高度依赖宿主外源供给的氨基酸，

合成菌体蛋白质。因此小肠内存在着微生物与宿主之间的氨基酸竞争。

小肠内的乳酸菌可吸收膳食中总氨基酸含量的3%~6%。当日粮蛋白

质水平较低且在小肠被高效利用后，大肠内的微生物获取的氨基酸减

少，其生长繁殖会受到抑制。反之，高蛋白质膳食，促进肠道病原菌

的定植与生长。周华等研究表明，断奶仔猪采食高蛋白质膳食时，未

被分解吸收的蛋白质就会作为肠道微生物发酵的底物，促进大肠杆菌

等病原菌大量增殖，引发肠道功能紊乱，仔猪腹泻疾病的发生。Liu等

研究表明，高蛋白质日粮大鼠结肠的短链脂肪酸、乳酸、琥珀酸、甲

酸和乙醇含量显著增加，肠道微生物的多样性明显减少。Libao-

Mercado等采用同位素稀释技术进行了连续灌注后的研究，结果表明，

尿素、胺类和内源性氮对生长猪肠道菌群蛋白质合成具有重要的贡献。

此外，饲粮蛋白质在调控微生物多样性方面发挥着重要作用，不

同的蛋白质水平能够改变肠道微生物的多样性。王爱娜等在肉鸡饲粮

中分别添加发酵玉米蛋白粉5%和10%，结果表明，高蛋白粉日粮能

够降低盲肠大肠杆菌数量，增加乳酸杆菌数量。饮食中蛋白质限制则

可以改变细菌群落和代谢产物，促进肠道有益细菌在回肠和结肠的定

植，调控菌群的组成与多样性。Fan等采用粗蛋白质16%、13%和10%

的日粮饲喂肥育猪，结果表明，当日粮中蛋白质浓度由16%降至10%

时，其肠道内微生物多样性下降，回肠梭菌在回肠中的比例显著下降，

而大肠杆菌数量随着蛋白质浓度的降低而增加。Cho等也有类似的发

现，低水平蛋白