马属动物主要包括马、驴、骡等，均为草食动物。马属动物没有反刍动物发达的瘤胃，主要通过盲肠和结肠等大肠微生物的厌氧发酵从植物多糖中获取大量能量和营养，大肠产生的挥发性脂肪酸（VFA）被肠道黏膜吸收，进而满足机体需要[1]。因此，马属动物属于后肠发酵动物[2]，具有较强的后肠适应性。马属动物的主要发酵器官是盲肠和结肠，两者占据了消化道体积的2/3[3]。马属动物肠道菌群组成和功能对动物的健康具有重要意义。正常情况下，肠道微生物与宿主处于共生、动态的关系[4]，如马体内30%~40%的能量来自盲肠和结肠微生物产生的VFA[5]。品种、年龄、饲粮和疾病均可影响马属动物肠道菌群结构[6]，因此，肠道菌群的平衡和稳定对胃肠道的健康和功能十分重要[7]。肠道疾病与其微生物群的组成或功能的变化有关，是马属动物死亡的主要原因之一[8]。马属动物肠道微生物菌群的相关研究很少。本文主要概述了马属动物肠道核心菌群、肠道各部位的菌群结构、影响肠道菌群的因素以及肠道菌群与机体健康的关系，为马属动物肠道菌群相关研究提供参考。1马属动物肠道的核心菌群DONNELL定义“肠道核心菌群”为相对丰度占比≥0.1%的微生物菌群[9]。该描述是指在特定栖息地持续存在的微生物，若栖息地的条件变化很大，核心微生物也可被认为具有生态普适性[10]。JALANKA-TUOVINEN等[11]提出，如果能够在某一物种繁杂的肠道菌群中鉴别出核心微生物群落，该微生物群就可能为疾病的诊断和预防提供依据，并成为潜在的治疗靶点。EDWARDS等[12]报道，马属动物粪便微生物浓度和群落组成存在差异，其中马和斑马比较相似，而驴与其他马属动物存在较大差别。STEELMAN等[13]报道指出，马的细菌群落以厚壁菌门（Firmicutes，69.21%）和疣微菌门（Verrucomicrobia，18.13%）为主，其次是拟杆菌门（Bacteroidetes，5.71%）、变形菌门（Proteobacteria，6.95%）和螺旋菌门（Spirochaetes，0.95%）。而COSTA等[14]研究表明，在健康马肠道中厚壁菌门（68%）占主导地位，其次是拟杆菌门（14%）和变形菌门（10%）。LIU等[15]发现，驴肠道微生物群以厚壁菌门（64%）和细菌oidetes（22%）为主，其次是疣微菌门（5%）、广古菌门（Euryarchaeota）（4%）、变形菌门（3%）和螺旋菌门（2%）。山羊[16]和牛[17]肠道中厚壁菌门和拟杆菌门是优势菌门。物种之间具有高度的保守性。厚壁菌门的优势可能与该物种的解剖生理学和食性有关，主要摄取不溶性纤维，以盲肠和大结肠为主要发酵部位[16]。拟杆菌门已知拥有大量编码碳水化合物活性酶的基因，能够根据可利用性在肠道内不同类型的能量来源之间轻松切换[18]。因此，拟杆菌门在大肠内的富集有助于宿主适应大肠内复杂的内部环境和非纤维性碳水化合物的降解，但是优势菌群并不等同于核心菌群。2马属动物肠道不同部位的菌群结构2.1细菌群落结构差异ZHANG等[19]对驴不同肠段（空肠、回肠、盲肠和结肠）的食糜和黏膜相关微生物进行了研究，发现大肠内食糜和黏膜相关菌群的多样性和丰富度高于小肠，这可能是小肠和大肠内可用氧、营养物质类型和内部环境的不同造成的。该研究分析结果显示，乳酸杆菌（Lactobacillus）和八叠球菌（Sarcina）在小肠中显著富集，阿克曼氏菌（Akkermansia）、拟杆菌和乳突杆菌（Papillibacter）在大肠中显著富集。乳酸杆菌在驴小肠属水平上的优势地位与LIU等[20]的研究结果一致。COSTA等[21]分析11匹马肠道不同部位的细菌谱，发现马消化道相邻区间差异较小，远端肠道细菌组成的多样性增加，且与其他物种的研究一致[22-24]。厚壁菌门在肠道各个区间均占主导地位，乳酸菌属和八叠球菌属在胃部富集，与CHAUCHEYRAS-DURAND等[25]研究结果一致。回肠中放线菌属（Actinobacillus）和狭义梭菌属（Clostridium sensu stricto）最丰富，与DOUGAL等[26]研究结果相似，表明回肠菌群具有高度的保守性，可能与回肠的结构和功能有关。SU等[27]发现胃肠道不同部位的微生物群落不同，但相邻部位的组成通常相似（回肠和盲肠除外），与COSTA等[21]报道的相邻腔室间差异较小的结果一致。远端肠道中微生物多样性增加表明该区域的微环境更复杂[28]。2.2真菌群落结构差异马属动物胃肠道中的厌氧真菌在纤维素的降解中发挥重要作用，厌氧真菌对其严格厌氧生活方式的适应是因为线粒体、细胞色素参与的氧化磷酸化途径等生化反应的缺失。厌氧真菌具有一种叫氢化酶体的特殊细胞器，这种细胞器在不需要氧气的情况下可结合葡萄糖代谢与细胞产能[29-30]。厌氧真菌还与产甲烷古菌（Methanomicrobia）相互作用，提高其纤维降解活性[31]。迄今为止，已有9个厌氧真菌属被描述出来[32]。目前，关于厌氧真菌的报道大多来自反刍动物，而马属动物肠道厌氧真菌的研究有限。邢振存[33]对相同饲养条件下的蒙古马和纯血马肠道真菌进行生物多样性分析，发现马属动物肠道真菌大多是未知厌氧真菌，蒙古马共检测到39个真菌，未知真菌占40%；纯血马共检测到31个真菌，未知真菌占45.2%。有试验研究马后肠6个部分（盲肠、右腹结肠、左腹结肠、右背结肠、左背结肠和直肠）厌氧真菌的多样性，发现阳性克隆子几乎全部属于新美鞭菌纲，平均61.7%的序列代表属水平组[34]。也有研究根据序列数据描述过属水平组的分支包括AL1、AL7、DT1和KF1[35]。其余38％属于培养属新美鞭菌属（neocallimatix，35.1%）、根囊鞭菌属（Orpinomyces，2.3%）、厌氧鞭菌属（Anaeromyces，0.6%）[34]。AL1分支占总序列的53%，存在于整个后肠中，但其相对丰度在各肠段之间存在差异，其中左背结肠中比例最高。JULLIAND等[36]从绵羊、牛的瘤胃以及驴、小马的盲肠中分离出4株梨囊鞭菌（Piromyces），比较了它们消化纤维素和发酵终产物的能力，发现绵羊、牛与驴、马胃肠道真菌明显不同，驴盲肠对纤维素的分解速度和程度均高于马盲肠和瘤胃。3影响马属动物肠道微生物的因素3.1年龄因素肠道微生物多样性随着动物年龄的增长而增加[37]。有研究发现，马的年龄与拟杆菌门和蓝藻菌门（Cyanobacteria）的数量呈正相关，与厚壁菌门和疣微菌门的数量呈负相关[38]。DE LA TORRE等[39]研究发现，在马驹的早期生活中，细菌种群组成遵循一种年龄依赖的模式；随着马驹从母乳过渡到纤维和淀粉日粮，粪便微生物组成发生了明显变化，从最初以母乳代谢能力为主的群体转变为能够利用纤维植物物质的群体。DOUGAL等[40]收集了8匹成年马（5~12岁）和9匹老龄马（19~28岁）的粪便样本，发现老年马肠道菌群多样性减少。COSTA等[41]选取11匹妊娠母马，从产后第1 d起至马驹9月龄采集母马和马驹的粪便，发现新生马的肠道菌群刚出生就已经很复杂，2~30 d之间会发生变化；在出生后的第一个月内存在明显不同的种群结构和成员关系，多样性较低；60 d后，种群结构和成员关系趋于稳定，直到9月龄与母马更相似。KUHL等[42]研究发现，成熟的马和30日龄以上的马驹之间已有很大的相似性，与COSTA等[41]的研究结果基本一致。3.2饲粮因素饲粮是马属动物获得能量完成各项生理活动的基础，而饲粮的改变是影响马属动物肠道菌群的重要因素。饲粮中添加大麦后，肠道微生物区系发生了显著变化，总厌氧菌、乳酸菌和链球菌浓度均显著升高[43]。SORENSEN等[44]报道了饲喂苜蓿和雀麦干草对成年马盲肠微生物的影响，发现与单独食用苜蓿的马相比，饲喂雀麦和苜蓿的马盲肠样本中拟杆菌门数量显著增加。微生物群落结构受后肠采样位置和干草种类的影响。METCALF等[45]报道，与驯养马相比，未被驯化的普氏野马粪便微生物群落独特且种类更多样化；与在自然保护区的个体相比，动物园圈养的4匹普氏野马的粪便微生物多样性低，表明人为力量可显著重塑马的肠道微生物群。GRIMM等[46]发现，高纤维饲粮转变为高淀粉饲粮时，后肠中淀粉降解菌、乳酸降解菌显著升高，纤维降解菌浓度显著下降，在粪便微生物生态系统中也观察到类似的变化。但DE FOMBELLE等[47]发现，饲粮会影响盲肠和结肠中功能性细菌的浓度，不会影响粪便中的细菌浓度。其中一个可能原因是两者研究的是两组被麻醉的马，且每组马的饲粮不同。FERNANDES等[48]研究证实了马粪便细菌的多样性和群落结构具有饮食特异性，并且在饮食过渡后具有弹性。WARZECHA等[49]研究发现，饲喂谷物通过降低pH值、改变VFA浓度和细菌群落来改变盲肠环境，突然或短期添加膳食淀粉会改变马的盲肠发酵和微生物群落结构，肠道菌群多样性降低。3.3外部因素SZEMPLINSKI等[38]研究表明，与对照组（0 h）相比，3、6 h的运输处理的马后肠拟杆菌门增加（21%增加至29.2%、29.4%），厚壁菌门减少（67%减少至55%、56%），其微生物群落的差异可能是运输过程中的压力持续时间比运动过程中的压力持续时间更长所致。运输会对马造成压力，改变肠道菌群多样性，并引发肠道疾病[50]。马肠道菌群动态也与锻炼的强度有关[51]，运动过于剧烈可能会使马体内的密螺旋体属（Treponema）和梭状芽孢杆菌属（Clostridium）细菌数量增加。ARNOLD等[52]报道，抗生素可能会耗尽马后肠的共生细菌，并改变特定的代谢途径；使用抗生素而发生腹泻的马疣微菌门明显减少，代谢谱也发生改变。这些氨基酸和脂质代谢的变化可能会影响发生腹泻的马的上皮屏障功能、运动性和能量代谢。益生菌也会影响马属动物肠道菌群，可调节宿主肠道菌群平衡并提高肠道消化功能，通常与抗生素联用。FERNANDES等[53]报道，自由放牧和圈养马的粪便微生物发酵过程中，微生物酶活性存在差异，因此粪便中短链脂肪酸（SCFA）的浓度可进一步用于评价自由放牧和稳定圈养马的采食行为。JUŚKIEWICZ等[54]调研了冬、夏饲养期马粪中SCFA的浓度和分布，以及细胞外和细胞内特定细菌酶的活性。结果表明，与圈养马相比，散养马排出的粪便中酶活性和SCFA的含量更高，尤其是夏季。牧草植物多样性的增加可能有利于胃肠道微生物群活动，从而保持机体健康。4马属动物肠道菌群与机体健康马属动物的后肠是个复杂而动态的菌群厌氧发酵室，在机体健康和能量需求中起到举足轻重的作用。厚壁菌门与拟杆菌门的占比是肠道微生态失调的相关标志[55]。若其菌群失调，可能导致与细菌性炎症相关的微生物增殖，导致马结肠炎。COSTA等[14]比较了健康马和患有结肠炎马肠道菌群，发现厚壁菌门（68%）是健康马远端肠道中的主要菌门，这与REILLY等[56]的研究结论一致。拟杆菌门（40%）是感染结肠炎马的优势菌门，据报道该门在健康人群[22]中含量最多，其相对丰度的降低与人类肥胖[57]有关，在健康马中只占了小部分序列，可能是因为与优势的厚壁菌门相比，它在肠道发酵中的作用较小。梭杆菌在健康的马肠道中很少见，但在结肠炎马肠道中增多。健康马和结肠炎马之间的微生物组差异显著，表明结肠炎可能是肠道微生物组失调的疾病，而非单个病原体的过度生长而引发的疾病，但其发病机制仍不完全清楚。蹄叶炎是与肠道消化相关的疾病之一，有文献报道蹄叶炎与其后肠菌群相关[58]。STEELMAN等[13]报道，患有慢性蹄叶炎马的肠道菌群与健康马存在差异，与健康马相比，患有蹄叶炎的马肠道中厚壁菌门丰度下降（对照组69.21%，蹄叶炎组56.72%），而疣微菌门丰度上升（对照组18.13%，蹄叶炎组27.63%）。调整饲喂方式、饲粮中添加益生元、益生菌等可有效防止因肠道菌群失调而引起的并发症。2013年，第一例用标准化粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）成功治疗了严重克罗恩病合并肠内瘘感染后，FMT在人的肠道疾病中应用越来越多。FMT已被证明对治疗人类复发性艰难梭菌感染非常有效[59]。FMT对患有急性结肠炎或慢性腹泻的马也可能有效。MCKINNEY等[60]对比了健康马和经历腹泻的粪菌移植受体老年马的微生物群落特征，并测试FMT能否恢复微生物群多样性。结果发现，腹泻马的粪便微生物群在β-多样性方面与健康马差异显著；5匹腹泻老龄马进行持续3 d的FMT治疗后，3匹存活的FMT受体中拟杆菌门和疣微菌门相对丰度呈负相关；对FMT治疗有效的3匹马粪便微生物群α-多样性均高于治疗前，并且在系统发育上与供体更相似。而COSTA等[61]研究表明，健康供体采用FMT进行治疗在7 d内无效，未改变腹泻马的粪便菌群。5结论肠道微生物参与纤维素的分解及维生素、微量营养素的生成。微生物发酵的终产物（尤其是乙酸、丙酸和丁酸）为宿主提供能量。消化道菌群还参与多种代谢和生理功能，包括免疫系统的塑造。了解马属动物肠道微生物可提供合理的饲喂方式以及预防疾病，但组成微生物群的大部分细菌尚未得到识别和描述。此外，益生素、益生菌以及新的微生物衍生产品均可调节微生物结构来改善马属动物健康，需要更深入研究其作用机理。如今，在大多关于肠道微生物群的研究中，体外模型作为体内研究的替代品引起研究者的兴趣，但仍无法实现体内微生物群的精确复制，所以需要进一步的技术突破。目前，肠道微生物与疾病的关系仍存在争议，原因可能是影响肠道菌群变化的因素太多，且大部分关于肠道菌群的研究只是描述性的，存在方法上的局限性或差异性，需要进一步深入研究。