【養殖天地】水產動物腸道功能介紹及腸道菌群的作用

腸道是水產動物重要的消化和吸收器官。培養一個健康的消化道，對水產動物的健康與生長有至關重要的影響。一、水產動物消化系統與陸生動物的區別與陸生動物相比，水產動物具有消化器官短、簡單、消化酶活性差，食物在腸道停留時間比畜禽短等特點。消化道與體長之比為，豬為14、雞10、牛25、羊27、鰱魚6、草魚3、鯉魚2.5和蝦0.85。除了少數肉食性魚類有胃，鯉科魚類都無胃。因此，相對於陸生動物而言，許多水產動物的腸道承擔著既消化又吸收的雙重功能。由於水產動物的消化道一直與外界環境相通，沒有穩定的內環境，所以，維護水產動物腸道菌群的穩定性顯得尤其重要。水產動物腸道由腸壁和腸道細菌共同組成。腸壁分為，黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層，黏膜層及黏液多為消化道菌群的吸附位點。水產動物腸道菌群主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和好氧菌共同組成，可分為3部分：1）最裡層緊貼腸壁的專性厭氧菌為腸道優勢菌群，與宿主是共生關係，如：乳酸菌和雙歧桿菌等，具有營養和免疫調節作用；2）中間層的兼性厭氧菌，多為條件致病菌，與宿主共棲，為腸道非優勢菌群，如：大腸桿菌和腸球菌等。一般情況下，這些細菌在宿主腸道微生態平衡時是無害的，但在特定條件下會具有侵襲性，危害宿主健康，導致發病；3）最外層的好氧菌，多為過路菌，遊動於腸腔。其中，最裡層由厭氧菌和腸壁黏膜層組成的生物膜形成非特異性生物保護膜，是抑制病原菌在腸道定植第一道屏障，維護腸道正常的微生物平衡。二、水產動物腸道菌群組成與數量水產動物腸道正常優勢菌群為厭氧菌超過99%，好氧菌和兼性厭氧菌約佔1%。研究表明：不同魚類之間，腸壁的好氧菌總數差別很大(如鰱腸壁好氧菌總數是鯽腸壁好氧菌總數的37倍），而厭氧菌總數差別不大(最大數烏鱧僅為最小數鯿的1.7倍）。可能因為厭氧菌和腸壁共生是腸壁的必須組成成分，因此含量穩定；而好氧菌可遊離於腸腔中間，因此在腸壁的隨機波動性很大。腸道菌群數量具有從前腸至後腸逐漸增多的現象。可能是由於腸道內容物由前向後推進的緣故，也可能是後腸腸道內容物及其環境更有利於微生物的生長繁殖。有研究表明：南美白對蝦腸道雙歧桿菌和乳酸菌數達1000萬～1億/g。由此可見，在同一腸段，水產動物腸道菌群中，厭氧菌總數遠大於好氧菌總數，一般相差2～3個數量級。而且乳酸菌和雙歧桿菌是水產動物腸壁常駐優勢菌群，研究表明：保持水產動物腸道乳酸菌與雙歧桿菌的優勢地位與水產動物的營養和免疫有著密不可分的關係。水產動物腸道菌群極易受水環境和餌料的影響，絕大多數細菌不能定植在消化道(非常住菌）。當水產動物處於健康狀態時，體內外環境會形成一個相對穩定的微生物菌群間的動態平衡；當出現餌料或環境變更等應激狀態時，原微生物區系平衡受到衝擊，宿主正常的防禦體系被打破，某些條件致病菌會轉移，定植和侵襲其他組織器官，導致細菌性疾病的爆發。當動物患病時，腸道內厭氧菌與需氧菌比例會顯著下降。三、腸道菌群的作用由於水產動物消化道結構簡單，腸道肩負營養和吸收的雙重功能，因此腸道對水產動物的生長和健康有重要影響。Rawles等認為：微生物菌群在魚蝦類中有重要作用，能正向或反向調節與營養和免疫相關的基因表達。在無菌動物的研究中表明：當腸道細菌缺乏時，腸道免疫系統發育不良，腸道形態被破壞。當無菌動物轉變為常規餵養或餵食益生菌後，其腸道的形態學和免疫系統迅速發展，並開始產生大量不同的抗體表型，包括針對腸道常居菌的特異性抗體。王世榮等研究表明：用腸炎沙門菌飼餵無菌小鼠，只需10個活菌即可使其5～8d死亡，而普通小鼠則需100萬個活菌才能致死，這說明，正常菌群能刺激機體健全免疫系統，刺激吞噬細胞的吞噬活性，提高免疫球蛋白水平，以至增強機體的抗感染能力。因此，水產動物腸道存在的大量微生物區系，是動物長期進化的結果，它們和機體的免疫功能及營養需求等都有著極其密切的關係。健康水產動物腸道菌群功能主要體現在以下3方面：1）提供屏障作用；2）促進營養吸收；3）提高免疫功能。1、屏障作用在健康水產動物腸道中，由厭氧菌和腸壁黏膜層組成的生物膜構成了一道生物屏障，阻止並排斥病原菌在腸道上皮細胞的定植，即腸道正常菌群像柵欄一樣阻攔了病原菌的作業，保護宿主健康。同時，原籍菌群數量上佔優勢，能產生胞外物質，對其他細菌起抑制作用，能防禦外來菌群的入侵。有研究表明：已記載的芽孢桿菌生產的抗生素就有169種，僅枯草芽孢桿菌就產生68種抗生素，主要是肽類，多作用於革蘭陽性菌。2、營養功能根據微生態的三流運轉理論，微生態系統中存在能源流動、物質交換和基因傳遞。電鏡觀察發現，動物腸上皮細胞表面的微絨毛與菌體細胞壁上的菌毛極為貼近，並有物質交換的跡象。研究表明：魚蝦正常腸道菌群有以下作用：1）分泌胞外酶，分解蛋白、脂肪及糖類等營養物質。馮雪等報道，在草魚腸道中分泌蛋白酶、脂肪酶、澱粉酶和纖維素酶的菌株有33株，占腸道總菌數的36.67%，分別是氣單胞菌、弧菌、芽孢桿菌和假單胞菌；銀鯽腸道能分泌上述胞外酶的菌株有43株，占腸道總菌數的47.78%。這些腸道菌群分泌的蛋白酶和澱粉酶等消化酶可輔助魚類對營養物質的消化，包括一些難以分解的纖維素等物質，從而促進營養物質的轉化和吸收。芽孢桿菌在腸道內還可產生氨基酸氧化酶及分解硫化物的酶類，從而降低血液及糞便中氨和吲垛等有害氣體質量濃度；2）合成維生素，如：雙歧桿菌能合成維生素B，大腸桿菌能合成維生素K，鏈球菌能合成維生素C等。Sugita等從羅非魚和鯰魚腸道里分離出具有產生維生素B12的細菌；3）合成短鏈脂肪酸(SCFA），它是細菌發酵的主要產物包括，乙酸、丙酸和丁酸。它可在結腸被迅速吸收，提供給機體能量，促進水和鹽的吸收。3、免疫調節馬西衣等認為：腸道是動物體內最大的免疫器官。動物腸道有許多和免疫相關的細胞包括，腸上皮細胞、上皮內淋巴細胞和固有層淋巴細胞等。腸道的免疫組織是防止外界病原體侵入的重要免疫學屏障。動物必須具有結構完整和良好免疫保護功能的健康腸道，才能最大程度地提高對養分的消化和吸收，減少疾病對生產性能的影響。無菌動物的研究表明：當腸道細菌缺乏時，腸道免疫系統發育不良，腸道形態被破壞。與正常動物相比，無菌動物中，免疫細胞的結構產生了改變包括，集合淋巴結的發育不良、腸系膜淋巴結缺乏生髮中心和漿細胞、巨噬細胞趨化性降低、細胞內殺死致病菌的能力下降及無菌動物腸系膜淋巴結的數目明顯下降。在大多數情況下，無菌動物具有分泌IgM、少量IgG和無IgA的特點。當無菌動物進行常規餵養或餵食益生菌後，腸道的形態和免疫系統迅速發展，並開始產生大量不同的抗體表型，包括針對腸道常住菌的特異性抗體。益生菌作為一種活的有機體，存在於腸道黏膜上，並對腸道黏膜有保護和上接作用，可治療各種腸道疾病。種種跡象表明：益生菌在腸道黏膜免疫作用中發揮重大功效。在動物飼料中添加一定量的益生菌或微生態製劑，對預防外界環境變化引起腸道菌群紊亂有明顯的作用。益生菌可直接作用於宿主免疫系統，誘發腸道免疫，並刺激胸腺、脾和頭腎等免疫器官的發育，提高巨噬細胞活力，活化腸黏膜內相關淋巴組織，益生菌的細胞壁成分、代謝產物和菌體細胞等均可能刺激動物的腸道黏膜免疫系統。有研究結果表明：常住菌是過路菌不能定植的因素，即乳酸桿菌和雙歧桿菌等常住菌是使條件致病菌量極少而不足以致病的重要原因。促進乳酸桿菌和雙歧桿菌等常住菌的生長可增強南美白對蝦抗腸道疾病的能力。惠盈動保
推薦閱讀：