胆汁酸（bile acid，BA）由肝脏中的胆固醇合成，主要以胆盐的形式储存在胆囊中[1]，具有促进胆道胆固醇排泄的功能。胆汁酸结构上有能够降低油、水两相表面张力的亲水和疏水双侧面，并且在脂肪和脂溶性维生素的吸收、转运、分配中发挥重要作用[2]。有研究揭示BAs可作为信号分子和代谢整合因子，核受体、法尼类X受体(farnesoid X receptor，FXR)、维生素D受体（vitamin D receptors,VDR）和G蛋白偶联胆汁酸受体（G protein cooupled bile acid receptor ，TGR5）能被BAs激活并在调节脂质、炎症等方面发挥重要作用。在人体胆固醇代谢、脂类消化、宿主-微生物相互作用和调节途径等方面BAs也起着重要作用[3]。当大多数BAs通过肠肝循环被再吸收和循环时，高达95%的BAs在回肠末端吸收进入门静脉，再回到肝脏中被重新利用[4]，仅有5%的BAs可作为细菌在结肠中生物转化的底物。而BAs在被回肠重吸收前先在肠道微生物的作用下经历以下几种生物转化。其中包括脱羟基化、去结合作用、C3、C7、C12位羟基的氧化以及脱氧胆酸的还原产生α或β羟基团、脱硫酸作用等，这些作用的发生与肠道微生物存在着密切的联系[5]。肠道微生物中包含数以万亿计的微生物群落[6]，是人类健康不可或缺的一部分[7]。肠道微生物不仅有利于从摄入的食物中获取营养和能量，而且还能产生大量的代谢物来调节宿主的新陈代谢。BAs就是其中一类代谢物。肠道微生物对BAs的修饰，导致BAs受体信号的改变，以及微生物组成的改变，这些改变都会影响宿主的代谢[8]。文章就目前对肠道微生物群落、BAs代谢和宿主健康之间相互作用的研究进行综述，以期促进未来更进一步理解这些复杂的关系。1肠道微生物对胆汁酸的影响肠道微生物会随着年龄、饮食、外界环境状况的改变而改变[9]。人体的肠道微生物种类丰富，数量大概在十万亿至百万亿个每克肠道内容物[10]，编码基因的含量远超人类基因。肠道微环境保持健康平衡有助于人体保持内环境稳态[11]。一旦这种稳态遭受破坏会导致机体各种慢性疾病的发生[12]，导致各种代谢物发生紊乱，BAs就是其中一种代谢物。肠道微生物主要通过胆盐水解酶（bile salt hydrolases，BSH）的活性，以及影响一系列与BAs合成相关的酶和通路来影响BAs的代谢。肠道微生物通过改变BSH活性来影响BAs的代谢。其中，乳酸杆菌具有最高的胆固醇去除能力和BSH活性，这些细菌能将BAs解偶联，形成游离型BAs[13-16]。Geng等[17]发现，在小鸡的饲粮中添加BSH的抑制剂确实能抑制BSH的活性，并显著改变BAs的分布，回肠中次级BAs的水平较高，下游次级BAs的水平较低，这是由于去偶联作用被抑制而造成的现象[18]。Huang等[19]证明，甜菜碱通过对具有BSHs活性的肠道微生物进行抑制，增加回肠结合BAs水平，同时肠道FXR-FGF15信号通路也受抑制，最终导致肝脏产生和粪便排泄的BAs含量增加，降低了肝脏胆固醇和减少脂肪生成。肠道微生物因受到BSH的抑制剂等因素的作用，导致BSH的活性降低，进而影响BAs代谢。肠道微生物可以通过影响CYP7A1（cholesterol 7-alpha hydroxylase）、CYP27A1（mitochondrial sterol 27α-hydroxylase）等BAs合成相关的酶来影响BAs的合成代谢。BAs的合成包括经典途径和替代途径[20]，75%以上的BAs由此途径合成，其中限速酶CYP7A1的活性决定BAs池的大小。而CYP27A1的活性对于替代途径中BAs的合成量起关键作用。有研究发现，肠道微生物提升小鼠回肠上皮细胞表面的FXR表达水平，成纤维细胞生长因子（fibroblast grow th factor，FGF）15/19表达被促进，CYP7A1、氧化胆固醇8β-羟化酶（oxysterol 8β-hydroxylase，CYP8B1）等酶的活性被抑制，BAs的合成受阻[20-21]。Sayin等[22]发现，通过灌胃的方法给鼠服用混合抗生素后肠道微生物数量发生显著下调现象，回肠中FGF15表达下调和肝CYP7A1表达增加，从而导致胆汁酸成分发生改变。肠道微生物还能调节BAs成分的比例，主要通过去结合，差向异构，脱羟基三种方式来修饰BAs[23]。机体内的各种病理因素导致肠道微生态失调会影响胆汁酸代谢稳态从而诱发疾病的发生，而运用肠道益生菌可改善此类病理异常。Kwon等[24]发现，在经植物乳杆菌处理的小鼠的肝脏中，BAs合成基因如CYP7A1，CYP7B1，CYP27A1和CYP8B1的表达显著增加，BAs转运蛋白BSEP的基因表达也相应增加。Wang等[25]给BALB/c小鼠口服双歧杆菌，发现其肠道微生物的多样性增加的同时肠道病原菌数量减少，并提高肠道微生物对BAs的耐受力，对血糖稳定有一定作用。Degirolamo等[26]发现，VSL#3复合益生菌能够有效调节小鼠肠道微生物组成，不同种类细菌数量出现不同的变化情况，其中数量上升的有厚壁菌门和放线菌属，数量呈下降趋势的包括变形杆菌属和拟杆菌属，因此造成肠道中FXR和FGF15表达下调的现象，而CYP7A1和CYP8B1的表达则被促进，调节肝脏中BA的新合成。2胆汁酸对肠道微生物的影响BAs能影响肠道微生物的组成。在肠-肝轴正常的情况下，原代胆汁酸（P-BA）到达小肠直接影响微生物群的组成，阻止细菌过度生长。BA通过顶端钠依赖性胆汁酸转运体（ASBT）在回肠末端主动重吸收，激活FXR受体，进而引起FGF-19分泌，直接影响黏膜防御[27]。当给大鼠喂食胆酸后可引起厚壁菌门的丰度增加和拟杆菌门的丰度减少。当给小鼠喂食乳源脂肪后会导致牛黄胆酸（TCA）的水平升高，而沃氏嗜胆菌（Bilophila wadsworthia）等条件致病菌的丰度也随之增加[28]。Janssen等[29]发现，给小鼠喂食牛黄胆酸（TCA）不仅会引起肠道菌群结构改变，而且还可以加剧肝脏炎症反应和肝纤维化，表明BAs代谢可以通过引起肝脏的免疫反应而抑制某些特定微生物生长，从而间接影响肠道菌群结构。此外，BAs能促进BAs代谢菌的生长而抑制BAs敏感菌的繁殖[30]。Parséus等[31]发现，FXR基因缺失小鼠的肠道微生物数量也会出现变化，其中表现为拟杆菌属与厚壁菌属数量分别增加和减少。主要原因是FXR受体基因敲除后BAs的合成量增加，这表明BAs可通过FXR信号通路反作用影响肠道微生物的组成。BAs通过相关受体间接影响肠道微生物。Gadaleta等[32]发现，在小鼠肠道炎症模型中，FXR-FGF19轴的重新激活能够促进BA代谢，从而减少肠道炎症和调节微生物。然而口服BAs可以激活FXR并抑制啮齿动物胆道梗阻引起的细菌增殖，保护回肠免受微生物感染[33]。肠保护相关基因Ang1、iNos和Il18的表达可被BA激活的FXR诱导，这些基因的产物有助于抑制微生物的过度生长和黏膜损伤[34]。Bijsmans等[35]发现，Ang1是FXR的直接靶基因，这与前面的表述一致。在胆管上皮细胞中cathelicdin的表达可以由CDCA和UDCA通过FXR和VDR来诱导[36]。Cathelicidin作为一种抗菌肽，对胆道上皮中的微生物入侵起到一定的防御作用。因此，BAs还具有通过激活相关核受体FXR或者VDR遇到相应的抑菌基因或者抗菌肽来影响微生物的作用。BAs还是一种有效的抗菌化合物，在肠道微生态的形成中起着重要的作用[37]。胆管出现损伤或阻塞时BAs无法正常流入肠道，小肠中的细菌就会迅速增殖，说明BAs具有抗菌抑菌的作用[38-40]。BAs因亲脂性而表现出抗菌活性，作用靶点主要在细菌膜。还能通过干扰RNA二级结构，引起DNA损伤，导致蛋白错误折叠，破坏肠道微生物的稳定性[41]。由于BAs的特殊理化性质，能够破坏细菌细胞膜的磷脂双分子层结构的亲脂亲水双活性，因此具有一定的抑菌作用。BAs会对一些细菌的DNA有损伤作用，如大肠杆菌、沙门氏菌，损伤后出现核酸点突变、移码突变，甚至染色体重排，导致生长增殖受阻。有研究表明，菌体内、外的Fe2+、Ca2+等二价阳离子能够与BAs形成螯合物，导致细菌运动、细胞分裂、基因表达等生理功能受到影响，细菌增殖也被抑制[42]。3胆汁酸代谢紊乱和肠道微生态对畜禽健康的影响BAs通过多种机制改变肠道微生物群落结构，肠道微生物群落可以促进小肠段酶的分泌，从而调节BAs的合成[43]。当BAs代谢紊乱和肠道微生物群落异常任一现象发生时，都会引起宿主发生相关的代谢性疾病，这突出了肠道微生物-胆汁酸-宿主轴的相互联系。BAs的主要通过乳化作用扩大脂肪与脂肪酶的接触面积，来促进食物中的脂类物质的消化吸收。在日粮中添加胆汁酸盐可提高泌乳中期奶牛乳脂率、粗脂肪消化率，并使甘油三酯、血清血糖和胆固醇含量下降[44]。在肉鸡饲粮添加一定水平的BAs，发现脂肪的消化率有所升高，肝胆的负担也得到减轻[45]，从而改善肉鸡生长性能和胴体性状[46]。目前饲料中能量来源常用到的是油脂。有研究发现，高脂日粮会使肉鸡产生较高的腹脂率[47]，还会导致肝脏内表现出较高的甘油三酯（TG）水平，具有继续恶化成肝炎、肝硬化甚至是肝癌的可能性[48]。将BAs添加到日粮中，发现肉鸡的腹脂率显著下降，同时高脂日粮造成的肝脏TG过度沉积现象也得到减轻，这也进一步揭示BAs对肉鸡肝脏有积极的保护作用[46]。BAs代谢障碍的畜禽会发生多种疾病。肠道微生物中的艰难梭菌生长的必需成分中包括鹅脱氧胆酸等初级BAs，而次级BAs却对它有抑制作用，一旦动物体内发生BAs代谢紊乱时，初级BAs无法转化为次级BAs，艰难梭菌就会大量繁殖，很可能发生梭菌感染，导致畜禽发生严重的炎症[49]。坏死性肠炎等鸡病引起的生产力损失的问题依然存在，需要拓宽更多的抗菌渠道。Bansal等[50]报道，在肉鸡饲粮中添加一定浓度的DCA可以降低产气荚膜梭菌在腔内定植，从而有效减轻NE诱导的回肠炎症，维持肉鸡机体健康。Parséus等[31]通过敲除FXR基因来研究肠道微生物对胆汁酸代谢发现，肠道微生物可通过影响FXR，致使小鼠体重增加和肝脂肪变现，并且二者BAs水平存在显著差异。肠道中分布着多种能产生BSHs的微生物，这类酶能调控BAs代谢，影响BAs的组成，而肠道中BAs的组成和含量可以影响动物胆固醇和脂肪代谢，然而对动物的生产性能产生影响[51]。初级BAs进入肠道后经肠道微生物代谢转化为次级BAs的过程需要BSHs的催化，这对在具有抗菌特性的BAs环境下肠道微生物的存活是有利的。BAs的酯化和脱硫作用需要肠道微生物的参与，并对BAs的排出起到调节作用，进而维持BAs池的稳态。此外，肠道微生物的定植受到BAs解偶联作用的促进，缺失BSH的肠道微生物感染性降低[52]。动物对脂肪的利用率会受此作用的影响。Pathak等[53]使用肠道限制性FXR激动剂非那敏（FEX）研究揭示一种机制，即肠道FXR的激活通过增加肠道中产生LCA的细菌来改变胆汁酸的代谢。肠道TGR5会因LCA水平的提升而被激活，肠道L细胞受到刺激分泌GLP-1，进而改善肝糖和脂质代谢，并引起脂肪组织褐变[54]。4结论BAs与肠道微生物互作的机制复杂，且二者与畜禽机体存在密切联系。BAs能抑制肠道微生物，影响肠道微生物组成，进而使肠道微生物更有效地调节宿主体内的物质代谢，维持畜禽体的健康。而BAs的合成代谢又受肠道微生物调控。当BAs代谢受到肠道微生物的影响时，畜禽体的脂肪、胆固醇以及葡萄糖代谢均受影响，严重者会导致畜禽发生相应的炎症疾病，最终影响畜禽健康与生长发育。BAs与肠道微生物的互作机制对畜禽健康与生产性能的有着非常重要的意义，为未来畜牧业的生产应用提供新的方向。