鱼类健康与肠道微生物关系研究进展

李改娟，赵全东，高 娜，杨炳坤，祖岫杰，刘艳辉

(吉林省水产科学研究院，吉林 长春 130033)

随着集约化水产养殖业的发展，高密度、强投饵、苗种频繁交换，水环境恶化等现象时有发生，加之养殖技术水平不高以及防患意识淡薄，使得鱼病频发。例如常见的细菌出血性败血症，俗称“暴发性鱼病”，是我国水产养殖业鱼类主要疾病之一，因流行地域广、感染种类多、死亡率高，可造成较大的经济损失而备受关注[1]。细菌性鱼病常用防治手段为使用抗菌药物，有可能因缺乏技术指导而造成抗菌药物滥用，不但致使病原菌产生耐药性，给疾病防治带来难度，也影响环境和水产品质量，威胁人类健康，抗菌素的应用也因此受到越来越多的限制。近年来越来越多的研究发现鱼类免疫机能或疾病与肠道微生物菌群有着相关性[2-3]，而研究鱼类肠道菌群结构平衡可为疾病的防治提供科学理论依据。因此，研究水产动物肠道菌群对促进水产健康养殖、提高经济效益和生态效益意义重大，也为研究新的安全有效的水产疾病防治方法提供了较为乐观的前景。

1 肠道微生物的作用

肠道菌群种类丰富，数量庞大，含有的几百万个基因被称为生物体的“第二基因组”[4]。医学有研究表明，肠道微生物可参与宿主的营养物质消化吸收、能量代谢、自身免疫疾病等多方面调节过程。水产动物能否健康生长发育与其肠道健康有着直接关系，而肠道菌群的种类、数量对肠道健康起着关键作用。鱼类肠道的正常菌群受所处环境的影响和作用会有所进化和改变。鱼类肠道中的益生菌群及其一系列代谢产物如多糖、脂类、维生素、相关活性酶等，共同促进免疫系统的作用，就像是鱼类健康生长的一道保护屏障。

1.1 屏障作用

肠道中的正常菌群是经过长时间在鱼类肠道中生活而逐渐适应后定植在肠道中的菌群，它们通过抑制病原菌的生长繁殖来达到保护鱼体不受病原菌感染，就像一道屏障，保护着宿主的健康，对鱼类的免疫系统起着至关重要的保护作用[5]。肠道菌群结构的组成是影响肠炎发病的关键因素之一。菌落失调对诱发或抵御肠炎有重要作用，而肠炎疾病的发生会使鱼类食欲不振。病情严重时会出现难以进食、独自游于水面、应激性丧失等症状[6-7]。曾有报道[8]鱼类的体表和消化道黏膜内定居着共生性细菌，这些共生性细菌形成细菌丛，是防止病原菌定居和增殖的屏障。

1.2 营养作用

生活在鱼类肠道内的肠道细菌，需要吸收鱼体自身营养或分解鱼类肠道内的食物团来获取赖以生存的营养物质[9]。同时，鱼类也会将一些细菌在代谢过程中合成的多种维生素及胞外酶等产物经肠道吸收利用，作为自身生存生长的营养元素；同时有些细菌代谢产生的胞外酶等也可促进鱼类对淀粉和蛋白质的消化吸收功能。因此，鱼类肠道菌群在营养消化吸收方面起着重要作用[10]。

1.3 免疫调节作用

鱼类肠道内有着庞大而复杂的菌群。这些形形色色的微小生命体与肠道内容物、肠道组织构建成一个复杂而稳定的动态平衡。它们与宿主免疫系统协同进化，能够促进宿主免疫系统发育，参与维持宿主免疫功能，协同拮抗病原菌的增殖和入侵。但当宿主受到致病微生物入侵，肠道菌群的动态平衡状态发生改变造成系统的紊乱或失衡[11]，影响宿主的免疫系统使病原菌或条件致病菌异常增殖，就有可能导致鱼病的发生[12]。如草鱼细菌性肠炎病是由于肠道内点状产气单胞菌异常增殖而导致的。罗亮等[13]重点从黏膜免疫、细胞免疫、体液免疫等方面阐述了鱼类肠道菌群与免疫力的相关性。

2 鱼类肠道菌群的影响因素

鱼类肠道内有着种类繁多、数量庞大的正常菌群。这些菌群与肠道组织及肠道内容物构建成一个复杂而稳衡的动态平衡关系，共同维持肠道的发育和健康。然而，肠道正常菌群并不是稳定不变的,会受到养殖水体环境、所摄食的饵料和药物、鱼类行为与鱼类基因等因素影响而有所差异,但总体上处于相对稳定状态。

2.1 水体环境

鱼类肠道微生物菌群的组成与其生存环境密切相关，包括水体环境中的微生物、盐碱度、水温等[14-15]。有研究表明：养殖水温 18 ℃与水温26 ℃时相比，红罗非鱼肠道内微生物的数量更多[16]；有研究表明鲤经过升温—降温处理2周后，其肠道内的气单胞菌属数量明显增加[17]。还有研究表明鱼类肠道微生物的群落结构具有季节性差异，微生物数量在夏季最多，在冬季最少。以上研究均表明鱼类肠道微生物结构受其生长的水体环境、温度等因素的影响。

2.2 饵料

鱼类肠道菌群的组成和食物有着密切的关系。尹军霞等[18]对淡水池塘养殖中四种不同食性鱼乌鳢、鲢、鳊、鲫的肠道壁菌群进行了定性与定量分析。结果表明四种不同食性鱼类随着从草食性向肉食性发展其肠道壁中的厌氧菌总数和双歧杆菌也随之逐渐增加，分布规律是:肉食性的乌鳢>杂食性和广食性的鲫>食浮游植物为主的鲢>草食性的鳊。李可俊等[19]采用PCR-DGGE法比较了长江河口八种野生鱼类肠道菌群多样性的差异，结果表明喜底栖生活的舌鰕虎鱼的肠道菌群和其他7种野生鱼有着明显的差异，其他7种鱼的肠道菌群多样性的差异与他们的食性差异相关。曹志华等[20]研究了摄食添加尿素饲料的鲤鱼消化道菌群的影响，结果表明试验组与对照组相比，鱼类肠道中细菌总数增加,优势菌属也并不完全相同。周文豪等[21]研究了草鱼摄食不同饲料对肠道菌群的影响，结果表明草鱼在摄食饲料后的一定时间内,其肠道细菌数量和菌群组成均明显受到影响。以上研究均说明鱼类所摄食食物对肠道菌群有一定的影响。

2.3 基因差异

不同种类的鱼肠道菌群组成会有差异。李学梅等[22]利用PCR- DGGE指纹分析技术研究了室内饲养的斑点叉尾鮰、银鲫和异育银鲫三种鱼类的肠道微生物群落组成，试验结果发现，斑点叉尾鮰肠道中的主要菌群是变形杆菌门，而银鲫和异育银鲫肠道中主要菌群是梭杆菌门中的类群和变形杆菌门中的气单胞菌，以及一些未知的类群。张涵[23]等研究发现生长在不同环境中的斑马鱼，其肠道也存在一个核心菌群；而在同一水体环境中生活的三角帆蚌、草鱼、鳙、银鲫、青鱼和鳊等水生生物，其肠道内的微生物也存在着明显的物种特异性和菌群结构差异。说明不同种类鱼基因可导致肠道菌群组成的差异性。

3 小结

肠道菌群结构的相对稳定不仅有助于加快宿主的生长和改善肉质，对宿主的健康更是有着重要意义。而益生菌是肠道菌群的重要组成部分，对维持肠道菌群的平衡起着至关重要作用。益生菌在水产养殖业的应用主要集中在两个方面：一是利用有益的微生态制剂来达到调水改底、减少疾病；二是作为饲料添加剂，以提高消化酶活力及宿主免疫力。研究肠道菌群多样性与疾病之间的关系对于了解肠道微生物如何影响宿主的健康，以及制定有效的预防或治疗措施是至关重要的，也成为研究新的安全有效的水产疾病防治方法的热点方向之一，可为鱼类生态健康养殖提供科技理论支撑，对促进水产养殖业的绿色高效健康持续发展具有重要意义。