王海亮 張文舉 牛俊麗 聶存喜

(石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，石河子 832000)

現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖中抗生素的不合理使用，導(dǎo)致了病原菌耐藥性、畜產(chǎn)品藥物殘留、畜禽機(jī)體免疫力低下與雙重感染和環(huán)境污染等諸多問(wèn)題[1]。目前，我國(guó)飼料中全面禁止添加抗生素，因而抗生素的替代越來(lái)越受到廣大研究者的關(guān)注，其中通過(guò)細(xì)菌群體感應(yīng)(quorum sensing，QS)實(shí)現(xiàn)腸道健康來(lái)替代抗生素是一種新的方法。QS是細(xì)菌用來(lái)調(diào)節(jié)集體行為的細(xì)胞間交流過(guò)程，它依賴于細(xì)菌群體密度而調(diào)控其生理行為[2]。細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌化學(xué)信號(hào)分子，伴隨細(xì)菌的分裂生長(zhǎng)和群體密度的增加，胞外信號(hào)分子濃度也隨之增加，細(xì)菌會(huì)通過(guò)胞外信號(hào)分子的濃度而感知其群體密度。當(dāng)胞外信號(hào)分子濃度達(dá)到某一閾值時(shí)，細(xì)菌會(huì)啟動(dòng)一系列基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)菌群體行為，致使宿主產(chǎn)生正面或負(fù)面應(yīng)答。腸道作為宿主微生物的聚集地和營(yíng)養(yǎng)素的主要吸收器官，它的生理狀態(tài)直接影響宿主健康。QS可通過(guò)微生物的信息交流調(diào)控腸道屏障功能與營(yíng)養(yǎng)素代謝，進(jìn)而維持機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的吸收和腸道健康[3]。因此，研究QS及群體感應(yīng)抑制劑(quorum sensing inhibitor，QSI)和QS介導(dǎo)腸道菌群促進(jìn)機(jī)體健康發(fā)生機(jī)制對(duì)于動(dòng)物健康養(yǎng)殖具有重要意義。

1 QS系統(tǒng)

科學(xué)家們研究費(fèi)氏弧菌(Vibriofischeri)的發(fā)光機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)其釋放信息交流信號(hào)，此信號(hào)分子調(diào)控自身發(fā)光，是一種依賴于菌群密度系統(tǒng)而發(fā)生的生理行為，即QS系統(tǒng)。QS不僅能夠調(diào)節(jié)細(xì)菌生物發(fā)光，還可以調(diào)節(jié)細(xì)菌色素合成、生物膜形成、致病性、抗生素的分泌[4-5]。同時(shí)，QS在調(diào)節(jié)細(xì)菌共生、細(xì)菌素的產(chǎn)生、遺傳能力、細(xì)胞的程序性死亡等方面也具有重要作用[6-8]。多種信號(hào)分子介導(dǎo)細(xì)菌之間的信息交流，根據(jù)信號(hào)分子的種類和感應(yīng)信號(hào)分子的作用機(jī)制將細(xì)菌QS系統(tǒng)分為以下幾類：1)由N-酰基高絲氨酸內(nèi)酯(N-acyl-L-homoserine lactones，AHLs)介導(dǎo)的自體誘導(dǎo)物分子1型(auto-inducer-1，AI-1)QS系統(tǒng)，是革蘭氏陰性菌中常見(jiàn)的QS系統(tǒng)；2)由寡肽(autoinducing peptides，AIPs)介導(dǎo)的QS系統(tǒng)，是革蘭氏陽(yáng)性菌中常見(jiàn)的QS系統(tǒng)；3)由呋喃硼酸二酯類介導(dǎo)的自體誘導(dǎo)物分子2型(autoinducer-2，AI-2)QS系統(tǒng)，是細(xì)菌種間(內(nèi))信息交流的QS系統(tǒng)；4)除了以上3種主要的細(xì)菌QS系統(tǒng)外，還有自動(dòng)誘導(dǎo)型信號(hào)分子，擴(kuò)散信號(hào)因子等介導(dǎo)的QS系統(tǒng)。

1.1 以AHLs為代表的革蘭氏陰性細(xì)菌QS系統(tǒng)

研究表明，革蘭氏陰性細(xì)菌QS系統(tǒng)的信號(hào)分子主要為?；呓z氨酸內(nèi)酯類[9]。AHLs常作為自體誘導(dǎo)物介導(dǎo)革蘭氏陰性細(xì)菌AI-1型QS的發(fā)生，此系統(tǒng)的發(fā)生過(guò)程為L(zhǎng)uxI酶合成AHL，后者可以通過(guò)細(xì)胞膜自由擴(kuò)散；在達(dá)到閾值濃度時(shí)，AHLs與其受體LuxR結(jié)合；該受體的二聚作用使LuxR能夠在Lux盒上作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)而觸發(fā)參與細(xì)菌毒力的靶基因和AHLs系統(tǒng)LuxI/LuxR的表達(dá)(圖1)。

圖1 革蘭氏陰性細(xì)菌中群體感應(yīng)發(fā)生機(jī)制Fig.1 Mechanism of quorum sensing in Gram negative bacteria[10]

1.2 以AIPs為代表的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌QS系統(tǒng)

AIPs是革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌QS系統(tǒng)信息交流的主要信號(hào)分子，這些寡肽類分子不能自由透過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞壁，需要一種通道蛋白或者一種名為ABC(ATP-binding-cassette)的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)幫助，此系統(tǒng)可以把AIPs轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞從而發(fā)揮作用[11]。革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌QS發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)感應(yīng)AIPs信號(hào)由自動(dòng)誘導(dǎo)肽由AIPs合成酶產(chǎn)生，其中單組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體釋放到細(xì)胞外基質(zhì)中進(jìn)行AIPs修飾，被修飾后的AIPs轉(zhuǎn)運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)與受體結(jié)合發(fā)揮QS調(diào)控作用。然而，雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)產(chǎn)生的自動(dòng)誘導(dǎo)肽進(jìn)行翻譯和修飾后將其釋放到細(xì)胞外基質(zhì)中，通過(guò)跨膜受體對(duì)其識(shí)別后，觸發(fā)QS相關(guān)應(yīng)答調(diào)節(jié)子基因的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮調(diào)控功能(圖2)。

1.3 以AI-2為代表的細(xì)菌種間(內(nèi))QS系統(tǒng)

AI-2是革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和陰性細(xì)菌共用的QS信號(hào)分子，AI-2型QS系統(tǒng)是由呋喃硼酸二酯類信號(hào)分子介導(dǎo)，幾百種細(xì)菌都存在此系統(tǒng)[13]。由于AI-2型QS系統(tǒng)可以介導(dǎo)細(xì)菌在種間進(jìn)行信息交流，因此，可以把它稱為細(xì)菌之間的“共用語(yǔ)言系統(tǒng)”。在AI-2型QS系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)控的關(guān)鍵基因是LuxS，它參與了AI-2信號(hào)分子的合成。AI-2的合成取決于LuxS編碼的合成酶，是一種將核糖基高半胱氨酸轉(zhuǎn)化為高半胱氨酸和4，5-二羥基-2，3-戊二酮的代謝酶，對(duì)于沒(méi)有AI-2合成蛋白或受體蛋白的細(xì)菌，AI-2用于種內(nèi)/種間通訊，包括參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控其他微生物的下游基因表達(dá)(圖3)。

2 QS淬滅機(jī)制以及抑制劑

有害菌QS活動(dòng)可給宿主動(dòng)物帶來(lái)不利影響，目前主要利用QSI進(jìn)行淬滅以阻斷QS發(fā)生來(lái)消除其帶來(lái)的不利影響。QSI主要包括植物來(lái)源和微生物來(lái)源。

2.1 QSI淬滅機(jī)制

QSI主要通過(guò)以下4個(gè)方面來(lái)阻斷QS發(fā)生：1)抑制有害菌QS系統(tǒng)中信號(hào)分子的合成；2)降解已合成的QS信號(hào)分子，使信號(hào)分子的濃度達(dá)不到調(diào)控閾值；3)干擾QS信號(hào)分子與對(duì)應(yīng)受體蛋白結(jié)合；4)抑制參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的小分子，阻斷QS的完整性。

2.2 QSI的種類及其作用效果

目前，對(duì)QS有抑制作用的分子有如下幾類，詳情請(qǐng)見(jiàn)表1。

表1 QSI的種類、作用途徑及效果Table 1 Types, action pathways and effects of quorum sensing inhibitors

續(xù)表1種類Types作用對(duì)象及途徑Target and approach效果Effect參考文獻(xiàn)Reference有機(jī)磷Organophosphate群體感應(yīng)干擾腸道微生物群的發(fā)展軌跡和群體感應(yīng)如運(yùn)動(dòng)性和致病性Zhou等[18]肽類Peptides金黃色葡萄球菌Agr群體感應(yīng)拮抗劑、可阻止自誘導(dǎo)肽與副基因調(diào)節(jié)器C型操縱子(AIP-AgrC)信號(hào)相互作用Karathanasi等[19]糖及核苷Sugars and nucleosides生物膜、群體感應(yīng)通過(guò)靶向AI-2活性用于預(yù)防牙周病病原體的生物膜形成;核苷分解代謝與果蠅腸道中的群體感應(yīng)相關(guān),觸發(fā)了果蠅腸道細(xì)菌間通訊和發(fā)病機(jī)制Ryu等[20]Kim等[21]有機(jī)酸Organic acid嗜水氣單胞菌、銅綠假單胞菌、大腸桿菌和沙門(mén)氏菌、群體感應(yīng)顯著降低報(bào)告菌紫色素產(chǎn)量、血液溶血活性和群集運(yùn)動(dòng)及生物膜的生成量;顯著抑制生物膜的形成、聚集能力以及蛋白酶和彈性酶活性、鼠李糖脂等毒力因子的產(chǎn)生;可減少大腸桿菌和沙門(mén)氏菌有害菌生物膜的生成Patel等[22]Wang等[23]Amrutha等[24]酚類Phenols銅綠假單胞菌、群體感應(yīng)以劑量依賴的方式抑制有害菌泳動(dòng)和群集運(yùn)動(dòng)性Mostafa等[25]萜類Terpenoids銅綠假單胞菌、生物膜、群體感應(yīng)破壞銅綠假單胞菌生物膜的生成和胞外多糖的產(chǎn)生Rasamiravaka等[26]醛類Aldehydes銅綠假單胞菌、群體感應(yīng)降低了銅綠假單胞菌運(yùn)動(dòng)性和毒力因子綠膿菌素等的產(chǎn)生Heidari等[27]醇類Alcohols白色念珠菌、群體感應(yīng)可降低白色念珠菌的毒力,甚至使其凋亡Riekhof等[28]黃酮類Flavonoids銅綠假單胞菌、生物膜、群體感應(yīng)顯著抑制銅綠假單胞菌生物膜形成和毒力因子的表達(dá)Ouyang等[29]酯類Esters哈氏弧菌、大腸桿菌JB525、群體感應(yīng)抑制哈氏弧菌生物發(fā)光和抑制大腸桿菌JB525產(chǎn)生綠色熒光蛋白Forschner-dancaus等[30]

2.2.1 植物來(lái)源QSI

有研究報(bào)道，從17種中草藥中篩選得到了蒲公英、連翹、獨(dú)活、杜仲、板藍(lán)根、白癬皮、白芷、馬齒莧8種有效QSI，13種中草藥粗提取物明顯抑制銅綠假單胞菌的浮游遷移活動(dòng)[31]。趙弘毅[32]研究表明，丁香、赤芍等中草藥粗提取物具有良好的抑菌效果，部分中草藥如何首烏、八角茴香、菊花等可通過(guò)干預(yù)信號(hào)分子與受體蛋白的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌QS調(diào)控。冬凌草片中冬凌草甲素對(duì)銅綠假單胞菌毒力因子的產(chǎn)生有類似效果[33]，決明子提取產(chǎn)物對(duì)銅綠假單胞菌PAO1的毒力因子和生物膜也有顯著的抑制作用[34]。

a:單組分QS系統(tǒng)one-component QS system；b: 2組分QS系統(tǒng) two-component QS system; SAH: Pfs：DPD:AI-2:自體誘導(dǎo)物分子2型autoinducer-2。圖2 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌中群體感應(yīng)發(fā)生機(jī)制Fig.2 Mechanism of quorum sensing in Gram positive bacteria[12]

a:有無(wú)LuxS的AI-2合成路線 AI-2 synthetic routes with or without LuxS；b:AI-2的種內(nèi)/種間通訊 AI-2 intraspecific/interspecific communication; IM: 內(nèi)膜intima; OM:外膜 outer membrane；SAH：S-腺苷高半胱氨酸 S-adeno-sylhomocysteine；Pfs：S-腺苷同型半胱氨酸核苷酶 S-adenosylhomocysteine nucleosidase；SRH：S-核糖高半胱氨酸 S-ribosylhomocysteine；DPD：4,5-二羥基2,3-戊二酮 4,5-di-hydroxy 2,3-pentanedione；AI-2：自體誘導(dǎo)物分子2型 autoinducer-2。圖3 細(xì)菌中的AI-2合成和感知Fig.3 AI-2 synthesis and perception in bacteria[14]

除中草藥外，植物精油和植物提取物也具有抑制QS的作用。植物精油中的化合物香芹酚能顯著抑制熒光假單胞菌的生物膜形成[35]，綠薄荷精油和阿魏精油可作為與食品有關(guān)微生物和QSI[36-37]。在植物提取物方面，牡丹花中的酚類成分對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生物膜抑制率達(dá)到87.03%和77.93%[38]；大蒜提取物對(duì)紫色桿菌CVO26(ChromobacteriumviolaceumCVO26)QS有一定的抑制作用[39]；芒果提取物和番石榴中的黃酮可抑制銅綠假單胞菌PAO1的毒力因子表達(dá)和生物膜形成[40-41]；連翹提取物和花椒提取物分別抑制銅綠假單胞菌和嗜水氣單胞菌QS發(fā)生[42-43]。此外，花椒提取物可通過(guò)降低嗜水氣單胞菌AHLs的分泌，有效抑制其生物膜的形成和胞外蛋白酶活性。Lee等[44]研究發(fā)現(xiàn)，西蘭花提取物對(duì)大腸桿菌O157∶H7 QS和體內(nèi)毒力有抑制作用。金銀花中的重要成分之一綠原酸可在不影響熒光假單胞菌正常生長(zhǎng)的情況下，明顯抑制胞外蛋白酶、胞外脂肪酶活性、群集與泳動(dòng)等相關(guān)腐敗特性[45]。洋蔥皮中的乙酸乙酯餾分(ONE)，能顯著抑制由QS介導(dǎo)毒力因子的產(chǎn)生，如紫色桿菌素、彈性蛋白酶[46]。余甘子多糖具有抑菌活性及QSI活性，當(dāng)其終濃度為20 mg/mL時(shí)對(duì)紫色桿菌素生成量的抑制作用最大[47]。郭勛[48]研究證實(shí)，穿心蓮中主要的活性成分穿心蓮內(nèi)酯能顯著降低引起雞敗血癥、氣囊炎、輸卵管炎的致病性大腸桿菌-O78中AI-2的分泌。從牛至、百里香等植物中提取的百里香酚能介導(dǎo)QS來(lái)調(diào)控動(dòng)物腸道菌群[49]。由上述可見(jiàn)，植物相關(guān)來(lái)源的物質(zhì)在QS發(fā)生上有較好的作用效果和應(yīng)用前景。

2.2.2 微生物來(lái)源QSI

益生菌在畜禽胃腸道中可搶占某些細(xì)菌和真菌的生存空間和資源，競(jìng)爭(zhēng)性抑制QS活性和生物膜的形成。如林洋等[50]從發(fā)酵酸豆角中分離得到了能抑制嗜水氣單胞菌群體感應(yīng)和生物膜形成的植物乳桿菌AJS2-4。嗜酸菌La-5可分泌一種QS信號(hào)抑制分子，直接與細(xì)菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子相互作用，控制參與定植的腸出血性大腸桿菌(enterohemorrhagicEscherichiacoli，EHEC)O157∶H7毒力基因的轉(zhuǎn)錄[51]。Kim等[52]在斷奶仔豬的研究中，發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌30SC細(xì)胞提取物可顯著抑制EHECO157∶H7中AI-2活性。此外，乳桿菌也能夠通過(guò)抑制QS活性抑制有害菌生物膜的形成。Melian等[53]研究發(fā)現(xiàn)，乳桿菌素AL705能通過(guò)QS機(jī)制抑制李斯特菌生物膜的形成。枯草芽孢桿菌分泌的枯草桿菌素能有效抑制大腸桿菌、李斯特菌生物膜的形成[54]，芽孢桿菌分泌的芽孢桿菌脂肽可以通過(guò)抑制金黃色葡萄球菌QS來(lái)消除其在人體內(nèi)定植[55]。枯草芽孢桿菌作為一種畜禽常用益生菌，在與嗜水氣單胞菌共培養(yǎng)表明，其可以顯著減少嗜水氣單胞菌毒力因子的分泌[56]。因此，益生素介導(dǎo)QS對(duì)于維持動(dòng)物腸道健康具有重要作用。

3 QS介導(dǎo)的腸道健康

腸道中存在著大量且復(fù)雜的微生物，這些微生物菌群對(duì)宿主養(yǎng)分消化、吸收、能量供應(yīng)和維持正常生理和免疫功能等具有重要意義。

3.1 QS與腸道交流機(jī)制

在腸道上百萬(wàn)個(gè)微生物中，細(xì)菌的占比超過(guò)了99%[57]，腸道中的微生物被形象的稱作動(dòng)物體內(nèi)移動(dòng)的器官，也可作為一種生物屏障保護(hù)腸道健康[58]。在哺乳動(dòng)物腸道中，通過(guò)抗生素處理可改變腸道微生物組成，進(jìn)而引起AI-2水平變化，細(xì)菌感應(yīng)AI-2產(chǎn)生白細(xì)胞介素-8(IL-8)、腎上腺素和去甲腎上腺素和AI-2模擬物來(lái)影響生物膜的形成(圖4)。

圖4 哺乳動(dòng)物腸道中AI-2介導(dǎo)的群體感應(yīng)Fig.4 AI-2-mediated quorum sensing in mammalian gut[59]

3.2 QS介導(dǎo)的腸道健康

QS可作為橋梁來(lái)介導(dǎo)腸道、營(yíng)養(yǎng)素和一些代謝物促進(jìn)腸道健康，如QS介導(dǎo)的葡聚糖、果聚糖、甘露糖、葡萄糖、木糖、果膠、淀粉、母乳和多酚的低聚物等益生元在促進(jìn)胃腸道健康方面起到了積極作用[60]。研究表明，0.1%和0.5%的葡萄糖顯著下調(diào)QS中LuxS系統(tǒng)影響的大腸桿菌O157∶H7的毒力基因Lee的表達(dá)量[61]，濃度超過(guò)0.05%的葡萄糖顯著抑制嗜水氣單胞菌QS活性、生物膜形成、蛋白酶產(chǎn)生以及群集和泳動(dòng)[62]。腸道微生物在宿主屏障功能、氨基酸等養(yǎng)分代謝方面具有重要作用[63]。有研究表明，QS信號(hào)分子(3OC12-HSL)可通過(guò)腸道屏障功能和氨基酸代謝影響低出生體重仔豬健康[3]。在以仔豬小腸上皮細(xì)胞IPEC-J2為模型的研究中發(fā)現(xiàn)，不同來(lái)源QS信號(hào)分子刺激對(duì)宿主細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)產(chǎn)生顯著影響[64]。有研究報(bào)道，賴氨酸、色氨酸顯示出抗QS和顯著的抗生物膜活性[65-66]，限制碳源會(huì)抑制QS系統(tǒng)的激活[67]。乳酸鹽和丙酮酸鹽可增強(qiáng)小鼠機(jī)體免疫反應(yīng)，對(duì)腸道沙門(mén)氏菌感染具有抵抗性[68]；丁酸鹽可減少沙門(mén)氏菌等有害菌的定植和引起的腹瀉[69]。乳酸對(duì)銅綠假單胞菌QS信號(hào)分子、彈性蛋白酶、蛋白酶、吡氰素的產(chǎn)生和生物膜的形成具有抑制作用[70]，醋酸鹽可通過(guò)QS激活乳酸菌對(duì)細(xì)菌素的合成[71]。

一種來(lái)源于藏靈菇發(fā)酵奶的馬克斯克魯維酵母菌代謝產(chǎn)物乙酸色醇，可阻斷革蘭氏陰性菌的QS，干擾腸道霍亂弧菌的CAI-1 QS級(jí)聯(lián)，進(jìn)而顯著改變其生物膜的形成和形態(tài)，降低細(xì)菌毒力[72]。Kim等[73]利用大腸桿菌和沙門(mén)氏菌成功證實(shí)，小鼠腸道內(nèi)微生物菌群種內(nèi)和種間基于QS的信號(hào)傳遞，表明細(xì)菌QS與腸道健康有密不可分的關(guān)系。在抗生素治療引起的小鼠腸道微生物群失衡的情況下，大腸桿菌會(huì)增加腸道AI-2水平，進(jìn)而影響微生物菌群的組成改變，改善機(jī)體腸道健康[74]。銅綠假單胞菌QS轉(zhuǎn)錄因子MvfR(PqsR)控制著多種毒力因子的表達(dá)和有毒產(chǎn)物的合成。Adiliaghdam等[75]研究表明，抑制銅綠假單胞菌QS系統(tǒng)可通過(guò)維持腸道屏障和免疫功能來(lái)緩解腸道通透性過(guò)高，減少細(xì)菌耐藥性的發(fā)展，并保留有益的腸道微生物。腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)具有多重抗感染、抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定起決定性作用，其會(huì)通過(guò)基于QS的代謝和免疫機(jī)制來(lái)抵抗腸道病原體，從而保護(hù)宿主健康[76]。產(chǎn)氣莢膜梭菌C型可導(dǎo)致人和動(dòng)物產(chǎn)生腸毒血癥和出血性腹瀉等嚴(yán)重疾病。Nava等[77]研究發(fā)現(xiàn)，用產(chǎn)氣莢膜梭菌C型菌株CN3685感染人腸道細(xì)胞后，由QS調(diào)控的產(chǎn)氣莢膜梭菌Agr樣(clostridium perfringens Agr-like，CpAL)系統(tǒng)介導(dǎo)的用于評(píng)估腸道屏障功能的腸道細(xì)胞跨上皮抵抗力(trans-epithelial resistance，TEER)顯著下降。對(duì)金魚(yú)腸道細(xì)菌基因序列鑒定和產(chǎn)生AHL能力篩選中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AHLs濃度達(dá)到一定閾值時(shí)，氣單胞菌和希瓦氏菌屬細(xì)菌可通過(guò)QS系統(tǒng)相互交流[78]。Tao等[79]研究發(fā)現(xiàn)，腸道中革蘭氏陰性細(xì)菌產(chǎn)生的AHLs群體感應(yīng)分子可以影響腸上皮穩(wěn)態(tài)。N-3-(氧十二烷?；?-高絲氨酸內(nèi)酯(C12-HSL)會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)線粒體功能障礙和激活細(xì)胞凋亡顯著降低細(xì)胞活力，導(dǎo)致黏蛋白表達(dá)降低。QS分子酰基高絲氨酸內(nèi)酯，被認(rèn)為能調(diào)節(jié)腸出血性大腸桿菌的基因表達(dá)，從而幫助該病原體在動(dòng)物胃腸道中存活。從豬腸道中分離的嗜水氣單胞菌菌株YZ2研究發(fā)現(xiàn)，其能產(chǎn)生N-丁?；呓z氨酸內(nèi)酯(C4-HSL)，用質(zhì)譜分析該菌與大腸桿菌共培養(yǎng)的上清液顯示，該菌的LuxI同系物可以使大腸桿菌具有合成AHLs的能力，并影響大腸桿菌的運(yùn)動(dòng)性和耐酸性[80]。此外，乳酸菌的AI-2群體信號(hào)傳遞可能是適應(yīng)宿主生態(tài)系統(tǒng)和在腸道環(huán)境中相互作用的一種方式[81]。QS信號(hào)分子AI-2可通過(guò)耐藥基因tetA調(diào)控禽致病大腸桿菌金霉素耐藥性，對(duì)于治療耐藥型禽致病大腸桿菌提供了新的藥物靶標(biāo)與治療思路[82]。

Ismail等[83]發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物腸道中產(chǎn)生的AI-2類似物可以激活其腸道中細(xì)菌的QS系統(tǒng)，這種類似物可以被細(xì)菌AI-2受體LuxP/LsrB檢測(cè)到，從而激活系統(tǒng)控制相關(guān)基因的表達(dá)。腸道黏膜可以通過(guò)降解細(xì)菌自體誘導(dǎo)物AIs或分泌AI模擬物來(lái)干擾細(xì)菌AIs，從而實(shí)現(xiàn)腸道微生物群與宿主之間的域間信號(hào)傳遞，這為未來(lái)腸道微生物群相關(guān)疾病的治療提供了新的靶點(diǎn)[84]。由此可見(jiàn)，群體感應(yīng)與腸道健康關(guān)系密切，如果能抑制有害菌的QS活動(dòng)，對(duì)于促進(jìn)畜禽機(jī)體健康，提高其生產(chǎn)性能具有重要意義。

4 小結(jié)與展望

目前，對(duì)于細(xì)菌QS的相關(guān)研究主要關(guān)注QS與有害菌之間的關(guān)系，而QS介導(dǎo)的腸道與營(yíng)養(yǎng)素及微生物代謝物之間和有益菌的作用研究較少，多是一些表征性的因果關(guān)系，缺乏QS調(diào)控畜禽腸道微生物活動(dòng)相關(guān)機(jī)制的闡述。腸道是一個(gè)非常復(fù)雜的消化器官，通過(guò)蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、微生物組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)解析QS介導(dǎo)有益菌和有害菌定植與代謝、營(yíng)養(yǎng)素與宿主代謝將會(huì)是研究的重要方向，對(duì)于以QS為靶標(biāo)的促進(jìn)畜禽腸道健康替抗產(chǎn)品開(kāi)發(fā)也具有廣闊的前景。