动物微生态基础知1.ppt

动物微生态基础知识,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,一个神秘的未知世界,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,RhinitisSinusitis,PeriodontopathyDentalcaries,DermatitisAcne,ArtherosclerosisEndocarditis,BacterialvaginitisMycoticvaginitis,IBDIBSDiarrheaConstipationMalabsorptionsyndrome,AsthmaAllergies,ObesityDiabetes,AutismDepression,10 xmorebacterialcellsinthehumanbodythantherearehumantissuecells60%areunknownand80%unculturableGastrointestinaltractislargestimmuneorganinhumanbody(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/VI,Science,June2005,308:1635-1638,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,LegionofLittleHelpersintheGutKeepsUsAlivebyRickWeiss,printedJune5,2006,WashingtonPost.Infact,itstimetostopthinkingofyourselfasasinglelivingthingatall,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,StanfordUniversity,ClaireFraser-Liggett,CraigVenter,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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,大肠杆菌是肠道条件性致病菌,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-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。此外还有单害共生、寄生、吞噬等。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,微生态失调微生态失调是指正常微生物群之间，及其与宿主之间的微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理性组合的状态。它包括两个方面的内容：一方面是正常微生物群的种类、数量和定位的变化，另一方面是宿主表现出患病，这两方面互为因果。微生态失调可以分为以下四类情形：菌群失调：一度失调是正常菌群在组成和数量的变化，没有临床表现可以自然恢复。二度失调由生理波动转为病理波动，在临床有慢性病表现，是不可逆的。三度失调临床表现为急性症状，引发二重感染。定位转移：病原微生物开始出现定位转移。血行感染：血行感染既是原籍菌易位传播的一种途径，又是一种易位感染。血性感染分为菌血症和脓毒败血症。易位病灶：正常微生物群因其他诱因所致，在远隔的脏器或组织形成病灶，例如脑、肝、肾、腹腔、盆腔等的脓肿。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,菌群失调,定位转移,易位病灶,血行感染,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,感染的概念在传染病学中，感染指病原微生物侵入动物体并在体内生长、繁殖，对动物体引起一系列病理过程。而在微生态学中，感染是指一定条件下动物体内原籍菌群发生易位、数量发生增减或易主，而动物体从生态平衡转化为生态失调。感染是一种自然现象，并非全是坏事。如果感染引起了免疫，控制了宿主不再受侵犯和更大的感染，那么感染就是制止感染的最后措施。如疫苗的预防接种，就是用人工感染来代替自然感染来达到预防感染的目的。所以说，感染是普遍的，而发病是偶然的，死亡更是偶然的。感染共分为内源性感染、外源性感染。内源性感染是指动物体自身的正常微生物成员引起的感染，如耐药性大肠杆菌在一定条件下引起宿主的自身感染。外源性感染就是外源致病性微生物引起的感染。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,肠道粘膜感染的发生过程和机体免疫反应,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,抗生素疗法感染发生以后，传统思维模式就是选择抗生素进行干预治疗。那么这种方法是否真正科学合理呢？事实上是抗生素不仅没有解决感染问题，而是带来越来越严重的感染。首先是抗生素破坏了正常的微生物生态平衡，摧毁了动物体内所拥有的正常微生物屏障，使那些原来被菌群屏障所抑制的内源性原因菌和外源性原因菌得以大量繁殖。先给小鼠服用链霉素扰乱其肠道正常菌群，再口服感染沙门氏菌，实验小鼠最低只需10个沙门氏菌就可腹泻，而未经链霉素处理的对照组则至少需要100万个沙门氏菌才能出现腹泻症状。抗生素带来耐药性和耐药菌株的增加，而且耐药性可以通过质粒在细菌中传递，在所以肠道细菌中，大肠杆菌和绿脓杆菌的传递作用最强。大肠杆菌可将耐药性质粒传递给金黄色葡萄球菌、假单胞杆菌、变形杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等不同种属的细菌。统计表明，各国各地区治病菌出现的频率与抗生素呈现正相关，一般来说，抗生素使用愈广、种类愈多，发生菌群失调和感染的频率愈高，而耐药性愈强的菌愈会占优势。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,滥用“抗生素”带来那些严重危害？,抗生素不仅没有解决感染问题，反而造成越来越严重的感染。,滥用抗生素的后果是选育出一批致病性更强，危害更大的耐药性微生物，广泛的流行。这个问题业已构成一个严重的流行病学及公共卫生问题，其深远影响是不可估量的。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,抗生素带来严重的副作用感染发生以后，传统思维模式就是选择抗生素进行干预治疗。那么这种方法是否真正科学合理呢？事实上是抗生素不仅没有解决感染问题，而是带来越来越严重的感染。首先是抗生素破坏了正常的微生物生态平衡，摧毁了动物体内所拥有的正常微生物屏障，使那些原来被菌群屏障所抑制的内源性原因菌和外源性原因菌得以大量繁殖。抗生素带来耐药性和耐药菌株的增加，而且耐药性可以通过质粒在细菌中传递，在肠道细菌中，大肠杆菌和绿脓杆菌的传递作用最强。大肠杆菌可将耐药性质粒传递给金黄色葡萄球菌、假单胞杆菌、变形杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等不同种属的细菌。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,Antibioticsarewidelyusedinmodernlivestockandpoultryproductiontotreatsickanimals,buttheyarealsoadministeredinsubtherapeuticdosestoprotectanimalsagainstdiseaseandtopromotegrowth.,Antibioticsarefedtofoodanimalsatlowdoses,oftenoverlongperiodsoftime,creatingabreedinggroundfornewandresistantbacteriaandapotentiallyhazardousworkplace.,OverusingofAntibiotics,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,Akeycontributortotheriseofantibiotic-resistantbacteriaistheoveruseofdrugsonindustrialfarms.,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,Thedevelopmentofresistancetowardantimicrobialagentsisattributabletooneofmultiplemechanisms,Resistantbacteriapassgeneticmaterialassociatedwithresistanceontootherbacteria.,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,Mechanismofresistanceandvirulencegenetransfer：transformation，transductionandconjugation.,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,Antibioticsplayaroleofinducingandselectingduringthedevelopmentofdrugresistance.,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,统计表明，各国各地区治病菌出现的频率与抗生素呈现正相关。一般来说，抗生素使用愈广、种类愈多，发生菌群失调和感染的频率愈高，而耐药性愈强的菌愈会占优势。,喹诺酮,先锋霉素,氨基糖苷类,碳青霉烯类,多粘菌素,抗生素的使用已经超过70年，但世界渐渐开始认识到滥用这种强效药物是需要付出代价的。消失的微生物解释了抗生素是如何影响人体内的微生物，从而影响人类健康。马丁布莱泽博士（美国总统防治耐药细菌顾问委员会主席）所呼吁的在日常生活、临床和农业中慎重使用抗生素，将成为全球公共卫生体系需要严肃考虑的议题。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,目前畜牧业生产中分离到的致病性大肠杆菌、沙门氏菌、鸭疫里默氏菌、副鸡禽杆菌等等对我国兽医临床常用药物已普遍产生耐药性。以宝来利来生物研究院测试山东境内大肠杆菌K88、K99株的耐药性试验为例，平均耐受17种常用抗生素。,pXZ序列分析,6859169480,10481918,2084-2840,7331573731,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,抗生素促进了耐药性致病微生物的定位转移。大量使用抗生素的动物，可见耐药性大肠杆菌等肠道菌向呼吸道转移，引起肺炎及肺部感染。这是因为抗生素增加了呼吸道部位的敏感性，促进了肠道菌向呼吸道的转移。抗生素破坏正常菌群生态平衡后，动物的粘膜免疫遭到破坏，导致机体免疫机能降低。免疫机能降低程度与抗生素抗菌谱、药物剂量及用药时间有关。抗菌谱越广，用药剂量越大，给药时间越长，机体免疫机能降低程度越明显。大量使用抗生素还导致动物维生素K与维生素B等的缺乏。滥用抗生素的后果是选育出一批致病性更强，危害更大的耐药性微生物，广泛的流行。这个问题业已构成一个严重的流行病学及公共卫生问题，其深远影响是不可估量的。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,致病病毒,毒素,sIgA,sIgA,sIgA,sIgA,干扰素,NK细胞,巨噬细胞,溶菌酶,补体,嗜中性粒细胞,吞噬细胞,主动免疫,正常菌从,黏液,上皮细胞,(抗生素）,AlternativestoAntibiotics抗生素的替代,Probiotics益生素(until1989),nowtheterm“direct-fedmicrobials”(DFM)FDA/U.S.微生态制剂Prebiotics益生元Organicacid有机酸Enzymes酶制剂Essentialoilor/andHerbsandplantextracts中草药,植物提取物及精油Fructooligosaccharides低聚果糖(化学益生素)Stimulateimmuneresponse免疫增强剂,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,肠道正常菌群的作用机理,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,一、碳水化合物的代谢很多肠内菌不仅对单糖、双糖，而且对多糖、寡糖、糖苷、糖醇等糖类也具有酵解能力。双糖类以上的高分子糖类以及糖苷，由肠内菌产生糖苷酶、半乳糖苷酶、葡萄糖醛酸酶而进行分解。对于淀粉的分解，乳杆菌、双歧杆菌、链球菌、拟杆菌、梭状芽孢杆菌、放线菌等菌属产生糖化型淀粉酶和液化型淀粉酶，将淀粉分解成麦芽糖、双糖、葡萄糖。对于纤维素和半纤维素的分解，粘细菌、梭状芽孢杆菌、产琥珀酸拟杆菌、丁酸弧菌及瘤胃细菌能够产生纤维素酶和半纤维素酶类。对于果胶的分解，芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃拟杆菌、溶纤维拟杆菌能够分解果胶酶，而将果胶分解成半乳糖醛酸。,一、胃肠菌群与动物营养的关系,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,二、蛋白质的代谢水解蛋白质的细菌有变形杆菌、梭菌、芽孢杆菌、假单胞杆菌等，能产生蛋白酶水解蛋白质分子内部的肽键，形成各种小分子肽。而几乎所有细菌都可以产生肽酶，将小肽分解成各种氨基酸。分解氨基酸的细菌较多，如大肠杆菌、粪链球菌、腐败性梭状芽孢杆菌、产气杆菌、变形杆菌等。低蛋白质或低赖氨基酸条件下由于肠球菌的存在，能改善动物的生长性能和生产性能。实验表明，低蛋白质日粮中氨利用菌的比例增大了，如拟杆菌、月形单胞菌、螺旋体、真杆菌、梭状芽孢杆菌、肠杆菌、链球菌等。这些菌能利用氨-N合成菌体蛋白。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,三、脂肪、维生素、矿物元素的代谢短链脂肪酸在草食动物由瘤胃发酵产生，在单胃动物则主要是在大肠发酵产生，主要的挥发性脂肪酸为醋酸、丙酸、丁酸等。肠内菌能合成B族维生素，而脆弱拟杆菌和大肠杆菌能合成维生素K。此外，肠内菌还参与了钙、磷、Cu、Fe、Zn、Mn、Se碘等矿物质的代谢。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,二、原籍菌群与抗感染的关系,一、定植抗力肠道正常菌群的一个非常重要的作用就是对肠道外籍菌群中的致病菌，肠道内条件性致病菌有定植抗力作用，动物一旦缺乏定植抗力，动物肠道中的病原菌和潜在病原菌极易大量繁殖，并突破肠粘膜进入组织中，最终致全身感染，甚至因此而死亡。定植抗力不仅仅存在与动物肠道内，凡是有正常菌群存在的部位（包括皮肤、口腔、呼吸道粘膜），都有正常菌群形成的定植抗力存在。在已知的肠道菌群中，厌氧菌群的定植抗力起到主导作用，它们通过一种纤丝状物-糖须或糖被来与肠道粘膜细胞粘连。研究发现，定植抗力会随着肠道菌群种类和数量的减少而下降，无菌动物则不存在定植抗力，传统上用抗生素净化肠道的做法对正常菌群的定植抗力破坏很大。鲍恩霍夫研究证实，口服链霉素反而对伤寒沙门氏菌等致病菌在肠道的定植十分有利。,用药前后的菌膜屏障电镜照片对比Comparisononbacterialbiofilminelectronmicroscopicafterantibiotictreatment,CGroup,EGroup,（生物研究院，2012）,Thismaycauseinflammationandbleeding,Antibioticscanmakeyousickbykillingthecommensalbacteriaandallowingaopportunisticorganismtoinvade,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,生物屏障,免疫屏障,化学屏障,机械屏障,肠粘膜,肠上皮细胞及细胞间的紧密连接（TJ）阻止微生物和代谢产物侵入,胃酸、杀菌素、粘多糖、胆盐,限制细菌和LPS进入上皮，已穿过的抗原形成抗原-抗体复合物转运到肠腔清除肠道免疫细胞占人体免疫细胞的70%,菌群平衡、竞争占位、定植抗力,肠粘膜结构与屏障功能,“构筑”了机体防御外源性物质入侵的第一道“防线”,肠道紧密连接与肠道通透性改变,肠道菌群与肠道粘膜通透性,肠粘膜通透性是肠粘膜上皮容易被某些分子物质以简单扩散的方式通过的特性。肠粘膜通透性增高，是机体遭受创伤后肠屏障功能衰竭的重要表现。正常情况下肠上皮细胞只允许离子、氨基酸等营养物质通过，但在营养不良、药物、激素等情况下，肠道屏障功能受损,在肠粘膜形态学出现明显变化之前，肠通透性增高已经发生，当肠粘膜通透性增加到一定程度时，大量毒素和（或）病原微生物等经受损肠黏膜进入体循环，进而诱发或加重肠道炎症和免疫反应。,益生菌改善粘膜通透性,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,二、原籍菌群的抗感染作用肠道中的原籍菌群对防御病原菌对宿主的感染起着重要作用。定植抗力的抗感染作用被人们认识后，动物和人抗感染的屏障成为四道，外加一个原籍菌群拮抗外袭菌屏障（见下图）。初生动物容易发生各种腹泻，其原因是初生动物肠道内的固有菌群尚未或尚未完善。初生动物的肠道并不呈厌氧状态，因而最初定植的是需氧和兼性厌氧菌，随着肠道内氧气逐渐被消耗，厌氧菌开始定植，并逐步成为肠道内的优势菌，与宿主肠粘膜保持密切的联系，成为固有菌群。断奶是动物肠道正常菌群必须经历的一次重大调整，动物从吃奶转变为吃饲料，引起一系列生理反映和肠道菌群的变化，定植抗力作用会出现显著下降，临床上表现为动物易患消化道疾病。动物初生早期、断奶前后、腹泻过程中服用需氧或兼性厌氧的有益微生物，这些细菌在肠道增殖后使肠道变成厌氧环境，有助于厌氧菌的定植，尽早形成固有菌群。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,菌膜屏障,粘液层SIgA,粘膜上皮细胞,淋巴组织,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,三、胃肠菌群与免疫的关系,一、动物的免疫应答动物的免疫系统由免疫器官、免疫组织、免疫细胞和免疫分子组成。免疫细胞可大致分为T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞三大类。根据参加免疫应答的作用方式，又将免疫分为细胞免疫和体液免疫。通常情况下，机体自身的物质不能刺激机体产生免疫应答，能刺激机体产生免疫应答的异源物质被成为抗原，病毒、细菌等蛋白质都是良好抗原，这些抗原刺激机体产生相应的抗体。抗原具有特异性，抗体也具有特异性。研究发现，无菌动物接受的抗原刺激较普通动物少得多，其免疫系统的发育水平非常低，免疫器官较无菌动物小，淋巴结的生发中心小，细胞稀少。一旦无菌动物变成有菌动物后，数日内其肠系膜淋巴组织就开始发育，生发中心明显，充满淋巴细胞。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,肠道不仅是消化、吸收和营养物质交换的重要场所，也是动物最大的免疫器官。肠粘膜免疫是全身免疫最重要的组成部分，全身70-80%的免疫来源于肠道。,动物微生态基础知识Knowleageaboutanimelmicroecology,Baolai-leelaiBio-Tech,二、粘膜免疫为了抵抗致病微生物及毒素对肠道粘膜细胞的粘附和穿透，动物都有健全的肠道相关淋巴组织（英文GATT），在肠粘膜下层有许多潘氏结和免疫细胞，其中的桨细胞能够分泌IgA到肠粘膜表面，对提高宿主的抵抗力，抵御病原微生物起着重要作用。此外，动物还构建了由消化道、呼吸道、泌尿生殖道及外分泌腺等组成的全身粘膜免疫网络，免疫应答产生的免疫活性细胞可从一处粘膜游走于另一处粘膜。如肠道相关淋巴组织对某种大肠杆菌产生的特异性SIgA，在呼吸道粘膜也可以检测到。这为微生态制剂经口服方式有效治疗呼吸道的耐药性致病菌提供了一种途径。