动物肠道中存在大量微生物。肠道微生物菌群和肠黏膜结合形成的机械屏障、免疫屏障与生物屏障能够保持机体内环境稳态，有效防止致病物质的入侵和菌群内毒素的位移[1-2]。仔猪肠道发育不完全、自身免疫力低下以及断奶后日粮的变化会改变仔猪肠道内稳态，引发仔猪腹泻。仔猪肠道菌群定植期间，补充益生菌能够增加肠道有益菌的丰度，显著改善仔猪的肠道屏障功能，缓解断奶腹泻[3]。本文综述肠道微生物区系的组成，猪肠黏膜免疫系统的组成和应答反应，讨论肠道黏膜免疫与猪肠道微生物菌群可能的作用机制，为预防断奶仔猪腹泻提供参考。1猪肠道微生物菌群与肠黏膜免疫猪肠道内微生物菌群主要由专性厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成[4]。肠道组织中有大量的免疫组织和细胞，包括淋巴结、潘氏细胞和固有淋巴细胞，肠道免疫系统与肠道微生物菌群在维持肠道稳态起重要作用[5]。1.1猪肠道微生物菌群的建立和演替哺乳动物消化道中有多种微生物，包括细菌、真菌、古细菌、原生动物和多种病毒，优势菌属包括厚壁菌门和细菌门，其次是变形菌、极端微生物、放线菌[6]。新生仔猪由于接触母猪产道和粪便微生物逐渐建立肠道菌群。哺乳期间母猪的乳汁为乳酸杆菌的定植提供营养优势，建立以乳杆菌为主的微生物菌群[7]。仔猪早期断奶前，肠道中超过95%的微生物是严格厌氧菌（厚壁菌门、细菌门和变形菌）[8]。仔猪断奶后，厚壁菌门（54.0%）、拟杆菌门（38.7%）和变形菌门（4.2%）的丰度在门水平变化为厚壁菌门（35.8%）、拟杆菌门（59.6%）和变形菌门（1%）。仔猪断奶前后微生物菌群的门类别基本相同，但相对丰度发生明显变化，拟杆菌门的比例增加[9]。仔猪断奶阶段微生物的组成受日粮成分和断奶应激的影响。早期断奶后，日粮由易消化的液体乳汁转变为不易消化、成分复杂的固态饲料，引起肠道菌群的剧烈变化，微生物菌群的多样性降低[10]。拟杆菌、乳酸杆菌的数量减少，梭菌属、普雷沃菌属和大肠杆菌的丰度增加[11]。Alain等[9]研究表明，在断奶过渡期内，拟杆菌属向普雷沃菌属的转变明显增加。拟杆菌属有助于断奶前母乳中单糖和低聚糖的消化，普雷沃菌属有助于降解饲料中的植物多糖，如半纤维素和木聚糖。因此，当仔猪的日粮成分转换为植物碳水化合物，肠道内与普雷沃菌属相关的微生物会增殖[12]。猪肠道微生物菌群的组成受日粮、抗生素、体重、生理状态、遗传学和生活环境的影响。不同来源和水平的蛋白质和碳水化合物（尤其是膳食纤维）对断奶仔猪肠道菌群的影响不同[13]。玉米纤维（中性洗涤纤维）含有植物木质素、半纤维素、纤维素和其他无法消化的结构成分。这些营养素进入肠道，并通过结肠微生物菌群发酵为宿主可利用分子[14]。肠道菌群呈区域性定植于肠道特定空间内，宿主与微生物相互作用形成一个动态、平衡的复杂生态系统。1.2肠黏膜免疫系统的应答机制肠黏膜免疫系统是由肠道相关淋巴组织（GALTs）组成的复杂网络，具有完善的免疫反应机制和严格的免疫调控机制。肠上皮细胞（IEC）由多种细胞类型组成，如肠细胞、杯状细胞、神经内分泌细胞、簇状细胞、潘氏细胞和M细胞。不同类型的上皮细胞协同维持肠道内环境平衡，促进宿主防御[15]。肠黏膜免疫反应可被从诱导部位提取的抗原诱导。肠黏膜免疫系统的主要诱导部位是派氏结（PP结），抗原转运细胞（M细胞）构成PP结的表面[15]。M细胞的特征是微绒毛短小，含有小的胞质小泡和少量溶酶体，能够吞噬微生物和复杂抗原，摄取和运输腔内抗原（如蛋白质和病毒、寄生虫及微球等其他小颗粒）到上皮下淋巴组织中的抗原呈递细胞（APC）[16]。抗原被呈递给抗原受体分子，呈递给辅助性T淋巴细胞。辅助性T淋巴细胞分泌多种淋巴因子诱导B淋巴细胞的分化和增殖，产生大量sIgA，释放到肠腔，发挥免疫特性[17]。与无菌仔猪相比，普通仔猪回肠中B细胞比例更高，IgA+B细胞均匀分布整个小肠，并且效应T细胞与记忆CD4+CD8+αβ辅助T细胞的比率明显高于无菌仔猪[18]。仔猪出生时黏膜免疫系统发育不完全，肠道固有层中的白细胞数量非常少。母猪乳汁和肠道微生物菌群促进仔猪免疫系统的发育。随着仔猪日龄的增长，仔猪的免疫系统在环境、日粮、基因型和肠道微生物的影响下逐渐发育完善[19]。2肠黏膜免疫系统调节肠道微生物菌群与其他哺乳动物类似，猪肠道微生物丰度因肠段而异。回肠主要由厚壁菌和变形菌组成，盲肠和结肠中拟杆菌的数量显著增加[20]。肠腔微生物区系与肠黏膜微生物区系不同。结肠肠腔内拟杆菌的丰度（40.09%）远高于小肠（1.69%）。肠腔中主要以普雷沃氏菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科和韦荣球菌科为主。肠黏膜主要以普雷沃氏菌科、肠杆菌科、柄杆菌科、肠球菌科、黄单胞菌科和假单胞菌科为主[21]。2.1调节菌群的分层与分布肠道免疫系统主要是通过上皮细胞、黏液和抗菌肽的联合作用调节微生物菌群分层和分布[22]。肠道免疫系统主要通过两种机制拮抗病原菌。一种是肠道屏障最大限度地减少肠道微生物与上皮细胞表面的直接接触。肠上皮杯状细胞分泌的黏液在上皮表面形成一层弹性凝胶，减少微生物菌群与宿主组织间的接触，保护肠壁组织不受肠腔微生物和抗原的影响，防止细菌易位[23]。小肠黏液的分层不明显，只有一层薄而密的黏液层。结肠中有两层结构不同的黏液层，外层松散而内层紧密贴合。外层有共生肠道菌群定植，与黏蛋白上的低聚糖相互作用；内部黏液层抵抗细菌渗透，几乎无细菌定植[6]。肠杯状细胞分泌的黏液主要由黏蛋白2（MUC2）、肠三叶因子3（TFF3）、抵抗素样分子β（RELM β）和Fc-γ结合蛋白（Fc-γ BP）组成[24]。MUC2蛋白是肠道中含量最多的黏蛋白。杯状细胞在乙酰胆碱、组胺和前列腺素等物质的刺激下分泌黏蛋白。黏蛋白释放到外黏液层，与上皮细胞的黏附素受体竞争性结合，抑制肠道内病原微生物的黏附和定植[23]。MUC2、Fc-γ BP和TFF3蛋白通过共价键结合，促进可溶性黏液的分泌，增加黏液的黏度，协同保护和维持肠黏膜的完整性[25]。当MUC2和TFF3的分泌减少时，有害微生物很容易穿透黏液层定植于肠道上皮，损伤上皮细胞。RELM β是一种抗菌蛋白，可限制革兰氏阴性菌与结肠上皮表面的接触。RELM β可以与细菌细胞膜表面带负电荷的脂质结合，形成聚合物孔溶解有害菌。小鼠缺乏RELM β时，结肠内黏液层的变形杆菌数量会增加[26]。另一种是免疫系统将细菌限制在特定的肠道部位，减少其暴露于全身免疫系统的机会[27]。除杯状细胞外，其他肠道上皮细胞（IEC）分泌的抗菌蛋白中，再生胰岛衍生蛋白IIIγ（RegIIIγ）和sIgA对微生物从肠黏膜的分离至关重要。IEC表达的C型凝集素和RegIIIγ在离肠上皮组织约50 mm处形成无菌环境，限制革兰氏阳性细菌与肠道表面接触。在RegIIIγ基因敲除小鼠的肠道中，肠黏膜与细菌间的分离消失，导致肠上皮表面的细菌定植增加[24]。RegIIIγ的抗菌机制是通过与革兰氏阳性菌细胞壁表面的肽聚糖结合，破坏细胞壁和细胞膜，导致细胞质渗漏和细菌溶解[28]。肠道固有层中的浆细胞产生sIgA，是黏膜反应的主要效应因子。免疫球蛋白可以中和肠腔中的细菌毒素，保护黏膜表面，抵抗病原菌感染，维持免疫稳定性[29]。2.2调节肠道微生物菌群的组成正常情况下，动物肠道微生物菌群组成相对稳定，当环境变化时，微生物区系的组成也会随之改变。随着细菌的定植、肠道菌群的建立，机体产生大量的淋巴细胞和淋巴组织，包括肠相关淋巴组织（GALTs）在内的肠黏膜免疫系统正常发育并逐步成熟，通过一套复杂的机制构建黏膜屏障，维持菌群稳态[30]。GALTs在主动免疫（对抗病原体和有害的非自身抗原）、肠道内的共生菌和免疫耐受（对抗共生菌群和日粮抗原）间保持着良好的平衡。当生物体持续受到包括病原体、日粮抗原和共生菌群在内的信号刺激时，GALTs需要依靠严格的调节机制来区分来自肠道内环境中的危险信号和无害信号。对无害信号刺激，GALTs会保持一种低反应性的免疫监视状态，或者调动免疫耐受机制；而对危险信号，GALTs会及时发生反应将其清除，从而维持肠道内稳态的平衡[31]。在小肠上皮细胞中，位于隐窝底部的潘氏细胞（Paneth）分泌的具有抗菌作用的抗菌肽（AMP）和黏膜层共同构成肠道黏液屏障，防止肠道内入侵共生细菌[32]。肠黏膜免疫系统中的抗菌肽在调节肠道菌群结构中起重要作用。目前，猪肠道中已鉴定出多种抗菌肽，如防御素、cathelicidins、铁调素、肽聚糖识别蛋白（PGRP）、肝表达抗菌肽-2（LEAP-2）和NK-lysins[33]。关于防御素和cathelicidin蛋白的抗菌机制的研究较多。哺乳动物防御素有α、β和θ-防御素。由中性粒细胞和肠道上皮细胞（IEC）分泌，对革兰氏阳性菌和生殖细菌具有广谱抗菌活性，在某些情况下，对真菌、病毒和原生动物也具有广谱抗菌活性[34]。目前，已鉴定出11种具有抗菌作用的猪cathelicidin肽，包括富含脯氨酸和精氨酸的氨基酸肽（PR-39）、富含脯氨酸和苯丙氨酸的PF-1、PG1至PG-5、PF2（富含半胱氨酸）和3种猪骨髓抗菌肽PMAP-23、PMAP-36和PMAP-37。PR-39对肠道致病菌（如粪肠球菌和大肠杆菌）具有较强的抗菌作用。PR-39可以通过阻止蛋白质合成和诱导DNA复制所需的蛋白质降解，实现抗菌作用。PMAP-23富含精氨酸，包含2个α-螺旋区，亲脂的C-末端可以插入细胞膜中破坏细胞，拮抗革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌[35]。3结论肠道微生物菌群与宿主之间存在稳定共生关系。肠黏膜免疫系统参与菌群的形成与稳态，菌群促进肠黏膜免疫系统的发育和成熟，二者协同作用维持肠道内稳态平衡。稳态的肠道菌群对机体抵抗病原菌的侵袭直接起保护作用，但其与宿主免疫系统间的作用机制仍需深入研究。菌群受代谢途径、免疫调节的影响，通过给仔猪补充营养，调控肠道菌群的基因表达可能是未来研究的热点。了解不同类型的肠道微生物及与肠黏膜免疫系统之间的调节机制，对畜牧养殖的营养指标制定、指导畜禽生产具有实际意义。