科普：鼠類腸道中的微生物王國

2017-07-27 | 來源: 王德華博客 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

　　微生物是生物界的一個大類群，它們的身影無處不在。空氣、土壤、海洋湖泊，到處都有。

　　我們人的身上也有微生物，主要分布在人身體體表及與外界相通的腔道裡，口腔、鼻腔、咽喉、腸道以及泌尿生殖道等部位都有大量的微生物。胃腸道細菌的種類繁多且數目巨大，約占機體微生物總量的78%，人類腸道微生物的數量有1014之多，約為我們身體細胞數量的5～10倍。更不可思議的是，人體每天排出的糞便，其幹重的1/3都是細菌。人類等動物的腸道具有高溫、缺氧、營養物質豐富等特點，是非常適合微生物生存的場所。

　　鼠腸道菌群及其生理功能

　　鼠類的共生微生物有兩種來源：垂直傳播：出生時來自母體的微生物。水平傳播：來自環境和周圍同伴的微生物。對於鼠類來說，垂直傳播的微生物占主要部分。

　　在鼠類的腸道中生活的腸道菌群按照功能可分為三類：一、共生菌群：主要有擬杆菌、梭菌、雙歧杆菌、乳酸杆菌等，這些菌最為龐大，占到了腸道菌群的99%以上，它們與寄主形成良好的合作關系，可以輔助消化多種食物，還可以保護腸道。二、條件致病菌群:主要有腸球菌、腸杆菌等。這些菌數量不多，當腸道處於健康狀態時，共生菌群占壓倒性優勢，條件致病菌群就不會致病；但如果共生菌群被破壞了，條件致病菌就會引發多種腸道疾病。三、致病菌群：如沙門氏菌、致病大腸杆菌等，這些菌是健康的破壞者，當它們通過食物或者其他途徑進入腸道，且數量占上風時，就可導致腹瀉和食物中毒等。

　　研究人員已經對數十種哺乳動物的腸道菌群組成結構進行了分析，發現宿主的食性不同會影響腸道菌群的多樣性。如生活在中國的兩種鼠兔高原鼠兔（Ochotona curzoniae）和達烏爾鼠兔(Ochotona dauricus)，後者主要分布在內蒙古草原，分布面積很廣，食物資源不同，土壤中微生物結構有差異，導致不同區域的達烏爾鼠兔腸道菌群差異顯著。

　　鼠腸道微生物的重要作用

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　　鼠類腸道中的微生物王國對鼠類自身的生長和繁殖發揮著重要的作用，首先是參與鼠類體內糖類和蛋白質的代謝過程，促進鐵、鎂、鋅等元素的吸收；其次可以影響宿主的行為和能量代謝，幫助宿主適應環境；再者能夠調節免疫系統功能並抑制病原菌感染；最後還有調節情緒和緩解焦慮的作用。

　　1、幫助鼠消化和吸收能量

　　腸道細菌最重要的功能是幫助消化和吸收，它們可以提供許多宿主不具備的酶和生化代謝通路，通過發酵降解多糖（澱粉、纖維素、膠質）和沒有被吸收的寡糖從而產生能量。這些細菌的發酵產物被宿主吸收之後，能提供機體約10%的能量來源。

　　布氏田鼠（Lasiopodomysbrandtii）是生活在內蒙古草原的一種可愛又頑強的嚙齒動物，屬於倉鼠科田鼠屬，體形小、不冬眠，是嚴格的植食性鼠。布氏田鼠的盲腸發達，可以分解植物的纖維素，在這個過程中起關鍵作用的就是微生物。微生物把盲腸變成了一個大發酵罐，可以幫助布氏田鼠更好地吸收營養。布氏田鼠盲腸內主要的腸道菌有擬杆菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、變性菌門（Proteobacteria），其中厚壁菌門中的乳杆菌（Lactobacillus）和擬杆菌門中的雙歧杆菌（Bifidobacterium）是有益菌，能促進蛋白質、單糖及鈣、鎂等營養物質的吸收，產生維生素B族等大量有益的物質。腸道菌群除了能分解多糖、促進消化吸收外，還會產生大量短鏈脂肪酸，這些短鏈脂肪酸是結腸的好養料，供結腸細胞的生長和發育。腸道微生物對於脂肪的積累也起不小的作用：有一項研究將相同年齡和遺傳背景的無菌小鼠和正常小鼠喂以標准飼料後，無菌小鼠的食物攝入量增加了29%，但體重卻降低了42%。如果再將正常小鼠的腸道菌群移植到無菌的小鼠體內，2周後無菌小鼠的脂肪反而增加了60%，並產生胰島素抵抗。這個實驗說明了腸道微生物與鼠的身體脂肪積累有很大的關系。

　　2. 幫助鼠適應周圍的環境

　　在自然環境中，季節變化會導致野生動物的食物資源和食物種類都發生改變。為了消化不同類型的食物，腸道菌群能夠感應鼠的食物和季節性環境因子的變化，並做出適應性調整，進而調控鼠的能量代謝。如隨著季節的變化，森林姬鼠（Apodemusdraco）的食物由昆蟲為主轉變為以植物的種子為主，同時腸道中菌群中乳酸菌屬（Lactobacillus）所占的比例逐漸降低，而另枝菌屬（Alistipes）和螺杆菌屬（Helicobacter）所占的比例則顯著升高。

　　隨季節變化，許多鼠會選擇在冬季冬眠或蟄眠以應對饑餓和寒冷。冬眠動物的腸道微生物會怎樣變化呢？多紋黃鼠（Ictidomys tridecemlineatus）是一種典型的冬眠動物，它們在夏季攝食量高，身體儲存大量脂肪，到了冬季就進入冬眠狀態，降低體溫和代謝率，慢慢消耗脂肪以維持生存。多紋黃鼠的腸道（尤其是盲腸）主要被三類菌占領著，分別是擬杆菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）。多紋黃鼠在冬眠時期盲腸內的腸道菌群結構會發生劇烈變化，豐富度和多樣性都會減少。厚壁菌門的數量下降，而擬杆菌門的數量會增加，北極黃鼠也有與其相似的現象。