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肠道微生物论文4000字(一)：肠道微生物与糖尿病视网膜病变的发生和发展论文
摘要糖尿病视网膜病变是严重的致盲性眼病，机体内异常增高的氧化应激水平、持续低度炎症状态、“代谢记忆”效应等被认为是其主要发生机制。目前认为，饮食、肠道微生物与宿主代谢是高度关联和相互依存的。肠道微生物的代谢产物，如短链脂肪酸、次级胆汁酸等具有减缓糖尿病视网膜病变发生发展的潜能。这为通过干预定向改变肠道微生物的组成，以防控糖尿病视网膜病变提供了新视角。
关键词糖尿病视网膜病变；肠道微生物；饮食干预；短链脂肪酸；次级胆汁酸
糖尿病（diabetesmellitus，DM）是一种常见的受遗传和环境影响的代谢异常性疾病。至2017年，全球确诊的成年DM患者已达到4.51亿人[1]。机体长期高血糖及胰岛素抵抗状态会导致全身微血管、大动脉及神经元细胞损伤，进而引起多组织多器官并发症，严重危害患者健康[2]。其中，糖尿病视网膜病变（diabeticretinopathy，DR）是最常见的并发症之一。早期DR可不损伤中心视力，患者常无自觉症状。此时若没有得到及时干预，DR可能会进一步发展，最终导致
不可逆性视力损伤甚至致盲。因DR致盲的人数约占全球总失明人数的2.6%[3]，已成为严重的公共卫生负担。
1DR的发病机制
根据眼底表现，临床上将DR分为非增殖期DR（non-proliferativeDR，NPDR）和增殖期DR（proliferativeDR，PDR）。视网膜毛细血管内皮细胞和周细胞构成了血-视网膜内屏障（innerblood-retinalbarrier，iBRB）。DR的主要病理特征是高血糖引起的iBRB破坏，内皮细胞之间紧密连接丧失后大分子蛋白从血管内渗出。随后周细胞大量丢失导致管壁出现缺损，内皮细胞增殖修复，最终形成视网膜新生血管。新生毛细血管极易出血，当其延伸至玻璃体腔时，会引起玻璃体出血，当形成的新生血管膜牵拉视网膜时，可造成视网膜脱离，严重影响患者的视功能[2]。
目前，高血糖所引起的氧化应激水平异常增高和持续低度炎症被认为是DR发生的主要因素。糖酵解途径相关旁路异常活跃，晚期糖基化终产物前体增多、多元醇途径增强导致还原型谷胱甘肽合成减少，蛋白激酶C通路激活影响多种基因异常表达等均加重了细胞内氧化应激水平[2]。异常升高的线粒体活性氧又可作为这些通路的上游引发因子，导致iBRB损伤持续加重的恶性循环[2]。同时，高血糖会导致机体处于慢性低度炎症状态，包括细胞核因子κB（NF-κB）、白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子a（TNF-α）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、环氧合酶-2（COX-2）、半胱氨酸蛋白酶-1（Capase-1）
和血管内皮生长因子（VEGF）在内的多种因子表达上调，白细胞增多和血管通透性增加，是促使DR发生、发展的另一重要机制[2]。与表观遗传学相关的“代谢记忆”现象，被證实可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰、microRNA调控等多种方式诱导DR的发生[2]。此外，高血压和血脂异常也是独立于血糖因素存在的DR发生危险因素，能加速DR的发生[4]。这些复杂的发病机制导致在DR早期预防和干预上存在许多困难。
2肠道微生物通过代谢产物对宿主健康和疾病发挥作用
健康个体的肠腔具有完整黏膜，其内寄生有大量的微生物群，即肠道微生物群（gutmicrobiota，GM）。在生理情况下，GM呈现出以拟杆菌和厚壁杆菌为主要组成成分的稳定状态。宿主改变饮食习惯后能够在非常短的时间内改变自身GM组成，而GM反过来又影响宿主摄入营养素的吸收、代谢和储存，通过其具有生物活性的多种代谢产物对宿主生命活动发挥作用，与宿主的健康和疾病密切相关[5]。饮食、微生物群、宿主代谢是高度关联和相互依存的。有关GM与宿主疾病之间关系的研究受到广泛关注，已证实GM具有治疗肥胖、糖尿病、中枢神经系统性疾病等疾病的潜能[6-8]。在眼科领域，GM与年龄相关性黄斑变性之间的相关性正受到较多关注[9-10]。有学者提出了肠-视网膜轴（gut-retinaaxis）的概念[10]，认为GM可以通过其代谢产物影响多种视网膜细胞功能。目前关于GM与DR之间关系的研究并不多，GM与DR之间的关系值得更进一步探究。
3GM通过代谢产物影响DR的发生过程
3.1短链脂肪酸与DR
在GM的代谢产物中，短链脂肪酸（shortchainfattyacids，SCFAs）对于人体的作用受到了广泛关注[11]。食物中的膳食纤维成分经GM发酵后产生乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，一部分经门静脉进入全身血液循環，另一部分作为结肠黏膜上皮细胞的能量来源，为宿主提供热量[11]。SCFAs不仅是线粒体能量代谢的关键介质，还具有调控人体葡萄糖和脂肪代谢、介导免疫反应和调节炎症水平等作用[12]。SCFAs的作用途径主要有两条，一是作为配体结合游离脂肪酸受体（FFAR2/FFAR3）发挥生物学功能[13]，二是作为组蛋白去乙酰化酶（HDACs）抑制剂调控基因的表达[11]。目前，有关SCFAs对宿主功能影响的研究结果并不一致，这或许是由于SCFAs生物学功能非常复杂，尤其是与宿主体内信号通路相互作用时。同一种SCFAs可以在不同情况下发挥出截然相反的作用。在糖代谢方面，Gao等[14]发现食用富含丁酸盐的高脂食物会促进小鼠产热和能量消耗。Yamashita等[15]发现注入大鼠体内的乙酸盐提高了大鼠的糖耐量能力。研究证实，进入全身血液循环的SCFAs经单羧酸转运体（MCT-1）运输可通过血-脑屏障，在中枢神经系统中发挥作用[6]。基于视网膜iBRB中也存在MCT-1[16]，SCFAs或许可通过这种方式进入视网膜内，发挥调节作用。譬如类似其对人脐静脉内皮细胞作用那样，下调视网膜血管内皮细胞炎症[17]，或者类似在肾炎模型大鼠中发现的，丁酸盐下调NF-κB活性进而降低炎症及氧化损伤水平[18]。此外，鉴于与表观遗传学相关的组蛋白在DR疾病发展中存在多种方式和途径的修饰[19]，作为HDACs抑制剂的SCFAs也可能通过表观遗传学途径对DR的疾病发展起到调控作用。
3.2次级胆汁酸与DR
初级胆汁酸由胆固醇合成后，在肝脏中与牛磺酸或甘氨酸结合，存储于胆囊中，在进食时分泌至十二指肠，以促进食物中脂质的乳化[20]。其中大部分初级胆汁酸在肠内被重吸收。5%～10%的初级胆汁酸则被人体肠道内的拟杆菌、真细菌和梭状芽孢杆菌等厌氧菌降解，生成疏水性更强的次级胆汁酸（secondarybileacids，SBAs），包括牛熊去氧胆酸（TUDCA）和熊去氧胆酸（UDCA），作为胆固醇和胆汁的主要形式，从粪便中排泄，少部分进入血液循环。SBAs是一种活跃的具有生物调控活性的代谢物质，在人体内起到信号分子的作用，如通过与核受体FXR和G偶联膜蛋白5（TGR5）受体结合，参与宿主新陈代谢调控[20]。Beli等[21]采用间断禁食法饲养db/db糖尿病小鼠，发现小鼠肠道内产TUDCA菌群增殖，代谢产生的TUDCA入血后通过激活TGR5途径对小鼠视网膜起到持续的保护作用，因此，作者认为SBAs起到了减少DR发生的作用。Wang等[22]则发现TUDCA可以通过降低NO含量并下调ICAM-1、NOS、NF-κB和VEGF等蛋白质表达，减缓DR发展。Ouyang等[23]发现在STZ诱导的糖尿病小鼠模型中，UDCA可以降低视网膜炎症水平。Chung等[24]发现UDCA可以通过抑制游离钙结合分子1（Iba-1）的表达，减轻小鼠内质网应激相关的视网膜周细胞损失。Zhu等[25]研究发现胆汁酸信号通路的减弱会加重DR病理过程，而上调或激活的TGR5可以通过抑制RhoA/ROCK信号传导延缓DR进展。
3.3其他代谢产物与DR
GM能够产生多种氨基酸及其中间产物，包括合成谷胱甘肽所需的氨基酸[26]，而谷胱甘肽的生成减少是视网膜iBRB氧化应激水平增高的原因之一。
GM可通过调控血清素前体——色氨酸的代谢[27]，间接影响血清素生成。鉴于PDR患者体内血清素含量明显低于健康人群[28]，而服用血清素再摄取剂的糖尿病患者DR发生率较对照组更低[29]，GM有可能通过调控色氨酸和血清素的生成影响DR的发生。
GM还可以合成多种具有信号传导作用的小分子物质如硫化氢，影响DR的发生。Ran等[30]发现PDR患者玻璃体和血浆中硫化氢的浓度明显高于对照组。Si等[31]用外源性硫化氢处理STZ诱导的DR大鼠，证实硫化氢可能通过降低大鼠体内氧化应激水平对视网膜起到保护作用。
4总结和展望
肠道微生物与人体健康和疾病关系的研究目前十分活跃。本文重点回顾了GM通过其代谢产物影响DR发生的研究结果，探讨了可能机制。食物成分和饮食节律以及口服益生菌及益生元等干预方式可改变GM的组成，与DR相关的GM研究具有很大的潜能和应用价值。但是，由于GM与环境及遗传背景均有密切关系，对GM进行干预并不容易。一方面，种族、年龄、性别不同，人群GM组成差异较大；另一方面，模型动物肠道内的微生物并不能完全代表人体GM的组成。我们相信，随着蛋白质组学、代谢组学、大数据分析、人工智能等相关领域的发
展，有关GM对DR发生和发展的影响研究将更加深入，有望早日实现以个体化精准干预来缓减DR发生发展的愿景。
肠道微生物毕业论文范文模板(二)：乳酸片球菌对断奶仔猪生长性能及肠道微生物的影响论文
摘要：本试验旨在研究日粮中添加乳酸片球菌制剂对断奶仔猪生长性能、消化代谢及肠道菌群的影响，为乳酸片球菌在断奶仔猪生产上的应用提供科学依据。试验选用120头28日龄体重相近的健康状况良好的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪，随机分为4组，每组3个重复，每个重复10头仔猪，对照组饲喂基础日粮，试验组Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别在基础日粮中添加0.01%、0.15%和0.30%的乳酸片球菌制剂（乳酸片球菌≥1.0×109CFU/g）。结果表明：试验组仔猪平均日增重比对照组分别提高了8.82%、15.06%和11.53%，料重比分别降低了6.77%、10.53%和8.27%，差异显著（P<0.05）；试验组仔猪的粗蛋白、粗纤维和磷的消化率均得到显著提高（P<0.05）。乳酸片球菌使仔猪腹泻情况得到明显改善，试验组腹泻率显著降低（P<0.05），比对照组降低了51.08%、69.09%和55.84%，腹泻指数也显著下降（P<0.05），肠道中有益微生物乳酸菌增多而有害微生物大肠杆菌减少。综上，乳酸片球菌能够改善断奶仔猪肠道健康，提高生长性能，日粮中乳酸片球菌的添加量以0.15%效果最佳。
关键词：乳酸片球菌；断奶仔猪；生长性能；肠道微生物
中图分类号：S828.5文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）01-0131-05隨着对环境保护及食品安全的关注，抗生素作为生长促进剂在畜禽养殖中所造成的副作用日益增加。因此，抗生素作为饲料添加剂已受到严重挑战，我国将于2020年全面禁止抗生素作为促生长饲料添加剂在动物生产中使用。抗生素替代物的开发利用成为当务之急，其中微生态制剂是目前广泛使用的一类新型绿色饲料添加剂[1]。乳酸片球菌（Pediococcusacidilactici）是片球菌属乳酸片球菌种，能够产酸，可调节胃肠道菌群，维持肠道微生态平衡。有研究报道，乳酸片球菌能够改善南美白对虾养殖过程中的水质，提高存活率[2]。Wajda等[3]报道，乳酸片球菌可以提高火鸡肉的脂肪含量，提高其品质。在养殖细角滨对虾时，饲喂乳酸菌可以有效避免弧菌病毒的影响，提高机体免疫力[4，5]。Gianfrancesco等[6]发现饲喂乳酸片球菌后仔猪断奶期的抗传染病能力得到了提高，并且乳酸片球菌对小肠粘膜具有保护作用。Quarantelli等[7]将乳酸片球菌添加进蛋鸡饲料后，发现其产蛋率和产蛋总量都得到了提高。Ferguson等[8]给罗非鱼补充乳酸片球菌后，发现罗非鱼的非特异性免疫能力有所提高，肠道菌群平衡也得到了改善。然而，饲喂乳酸片球菌对断奶仔猪生长性能和肠道微生物的影响尚未见报道。本试验旨在研究日粮中添加乳酸片球菌制剂对断奶仔猪生长性能、消化代谢及肠道菌群的影响，以期为乳酸片球菌在断奶仔猪上应用提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验设计
本试验选用28日龄、体重约9.5kg的健康杜×长×大三元杂交仔猪120头，随机区组设计，分为4组，每组3个重复，每个重复10头仔猪。对照组饲喂基础日粮，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组分别在基础日粮上添加0.01%、0.15%和0.30%的乳酸片球菌制剂（乳酸片球菌含量≥1.0×109CFU/g，洛阳欧科拜克生物技术股份有限公司），经7d预试期后进入30d正试期。
1.2试验日粮
根据美国NRC（1998）饲养标准，按其营养需要并做适当调整，自配本试验的基础日粮，基础日粮类型为玉米-豆粕型，然后按试验设计要求将乳酸片球菌添加到日粮中，充分混匀饲喂。其日粮组成及营养水平见表1。
1.3饲养管理
试验期间各处理组的仔猪饲养于同一栋全封闭式保育猪舍，猪舍东西走向密闭式，舍温控制在23～25℃。以重复为单位分12栏饲养，猪栏面积为400cm×220cm，每头0.88m2。试验仔猪均自由采食，鸭嘴式饮水器供仔猪自由饮水。每天下午清洗猪栏一次，保持舍内清洁。试验期间，仔猪按猪场常规免疫程序进行免疫接种。
1.4测定指标与方法
1.4.1生长性能指标的测定试验期开始和试验期结束时于清晨空腹逐头称量每头仔猪的体重，并以重复为单位计算平均日增重。试验期间，每天准确记录各
重复单位日粮饲喂量和剩料量，并计算采食量，试验期末计算各处理组平均日采食量及料重比。
1.4.2营养物质表观消化率的测定试验结束前5天进行消化试验，以重复为单位连续3d收集粪样。粪样收集后立即加入10%的硫酸固氮，放入-20℃冰箱保存，用于测定饲料中粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙和磷的表观消化率。
某养分表观消化率（%）=（食入该养分总量-粪中该养分总量）/食入该养分总量×101.4.3腹泻率与腹泻指数的测定自试验开始，每日上午8时定时观察仔猪粪便情况，记录腹泻头数、次数，并对试验仔猪粪便进行评分，最后以组为单位计算腹泻率和腹泻指数。
腹泻率（%）=（腹泻猪只×发病天数）/（试验猪只×试验天数）×100；
腹泻指数=粪便评分之和/供试猪总头数，评分标准见表2，该指数越高，表示腹泻越严重。
1.4.4肠道微生物培养与计数试验结束前1天，每个重复随机抽取3头健康仔猪，用酒精棉球消毒肛门，随即取直肠新鲜粪样放入已灭菌的塑料袋中，运回实验室，分别采用乳酸杆菌选择性培养基和麦康凯培养基培养并计算新鲜粪便中大肠杆菌和乳酸杆菌数。菌群数量用每克新鲜粪样中所含活菌数的对数[lg（N/g）]表示。
1.5数据处理
所得试验数据采用SPSS16.0软件进行方差分析，经F检验差异显著者再用Duncan’s多重比较分析乳酸片球菌各处理对试验指标的影响。试验结果以“平均数±标准差”表示，以P<0.05为显著差异性判断标准。
2结果与分析
2.1乳酸片球菌对断奶仔猪生长性能的影响
由表3可以看出，日粮中添加乳酸片球菌试验组仔猪的平均日增重均显著提高（P<0.05），分别比对照组提高了8.82%、15.06%和11.53%，且试验Ⅱ组日增重最高，分别比试验Ⅰ组和试验Ⅲ组高出5.73%和3.17%。试验Ⅰ组和试验Ⅲ组较对照组仔猪料重比分别降低6.77%和8.27%，试验Ⅱ组仔猪的料重比得到明显改善，下降至1.19，下降幅度达10.53%。
2.2乳酸片球菌对断奶仔猪营养物质表观消化率的影响
由表4可以看出，日粮中添加不同水平的乳酸片球菌后，仔猪粗蛋白的消化率显著提高（P<0.05），分别比对照组提高了1.37%、4.46%和3.54%；试验Ⅱ组粗蛋白的消化率显著高于试验Ⅰ组（P<0.05），但和试验组Ⅲ之间差异不显著（P>0.05）。日粮中添加乳酸片球菌对饲料粗脂肪的消化率影响不显著（P>0.05），但可显著提高饲料纤维素的消化率（P<0.05），试验Ⅱ组和Ⅲ组效果比Ⅰ组好。日粮中添加乳酸片球菌对饲料中钙消化率的影响差异不显著（P>0.05），但对磷的消化率有显著促进作用（P<0.05），试验组Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别比对照组提高8.68%、17.32%、17.48%。
2.3乳酸片球菌对断奶仔猪腹泻程度及肠道微生物的影响
从表5可以看出，日粮中添加不同水平乳酸片球菌均能显著降低仔猪的腹泻率（P<0.05），分别比对照组降低了51.08%、69.09%和55.84%，试验Ⅱ组比Ⅰ组和Ⅲ组分别降低了36.81%、30.00%，差异显著（P<0.05），但试验Ⅰ组和试验Ⅲ组之间差异不显著（P>0.05）。各試验组腹泻指数也显著降低（P<0.05），以试验Ⅱ组效果最好，比对照组降低了72.39%。日粮中添加乳酸片球菌能使粪便中大肠杆菌菌群的数量显著降低（P<0.05），但提高乳酸杆菌菌群数量（P>0.05）。
3讨论
3.1乳酸片球菌对断奶仔猪生长性能的影响
乳酸片球菌是活的微生物，可以抑制胃肠道有害微生物的生长，促进动物健康，提高生产性能。刘程等研究报道，复合益生菌能够改变瘤胃菌群结构，改善瘤胃发酵，提高瘤胃微生物蛋白浓度，提高粗蛋白和中性洗涤纤维的表观消化率，进而提高奶产量和饲料利用率[9]。Huang等研究发现在玉米-豆粕型日粮断奶仔猪中添加0.1%复合乳酸菌制剂，能提高断奶仔猪生长性能和饲料转化率[10]。李桂杰等报道，用产酶益生素饲喂生长猪，结果生长猪日增重提高了17.2%，料重
比下降13.19%，效果显著[11]。乳酸片球菌对日增重和饲料利用率有良好的促进作用，可能是由于乳酸片球菌可以改善仔猪胃肠道的微生态环境，同时微生物在猪消化道内和饲料中繁殖时生成大量生物活性物质，特别是维生素和酶，从而保证动物对饲料具有良好的消化和利用效率，并获得良好的饲养效果[12-15]。
3.2乳酸片球菌对断奶仔猪营养物质表观消化率的影响
大量研究报道，益生菌对于动物饲料营养物质的消化吸收有良好的促进作用。王志祥报道，添加乳酸杆菌能显著提高断奶仔猪平均日采食量、平均日增重、日粮粗脂肪等表观消化率，降低料肉比[16]。益生菌能促进各种营养物质的消化吸收，其作用机理可能是改变肠道绒毛长度，加深黏膜隐窝，增加肠道吸收面积，改变肠壁的厚度及通透性，使营养物质如氨基酸等容易被吸收[17-19]；另外，益生菌在动物肠道内产生各种酸，降低肠道内容物的pH值，偏酸性环境有利于被结合的矿物元素以游离态释放，从而提高了常量及微量元素的利用率[20]。益生菌作用效果受动物种类、年龄、所处环境等一系列因素的影响，不同种类益生菌对动物的作用效果也不相同。在正常情况下，动物肠道微生物种群及数量处于一个动态的微生态平衡，益生菌添加过多或过少都会使这种平衡被打破，导致動物体内菌群比例失调，生产性能下降。刘延贺[21]、华雪铭[22]等在动物日粮中添加过量益生菌反而降低了动物生长效果，本试验也得到类似结果。
3.3乳酸片球菌对断奶仔猪腹泻程度及肠道微生物的影响
粪便中微生物的数量能反映消化道微生物区系的变化情况。一般来讲，健康猪的粪便中各种菌的比例关系保持不变，即肠道优势种群为厌氧菌，占99%以上，而需氧菌及兼性厌氧菌只有1%。在病理状态下，消化道内专性厌氧菌显著减少，需氧菌显著增加，优势菌群发生更替，微生态平衡出现失调[23]。本试验结果表明，饲喂乳酸片球菌可以有效调节仔猪肠道的微生物菌群，提高乳酸菌等有益菌的数量，减少大肠杆菌等有害菌数量，进而减少了早期断奶仔猪腹泻的发生，进而达到提高经济效益的目的。
4结论
在断奶仔猪玉米-豆粕型基础日粮中添加不同水平的乳酸片球菌均能明显提高断奶仔猪对饲料营养物质的消化吸收，促进仔猪的生长；乳酸片球菌预防仔猪腹泻效果明显，可以降低断奶仔猪的腹泻率及腹泻指数，并且改善肠道微生物菌群结构，增加有益菌数量的同时降低有害菌的数量，对于维持肠道微生态平衡起到重要作用。在本研究中，乳酸片球菌在早期断奶仔猪玉米-豆粕型基础日粮中以0.15%的添加量效果最佳。