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肠道对猪健康的重要性不可低估。真是肠道它决定了哪些微量元素能够进入猪体内。如何评估这种屏障功能呢？目前有多种方式：用活猪或在实验室进行。
肠黏膜作为肠腔恶劣的环境和机体组织精细调节的体内平衡之间的过滤器，它不仅可以调节着营养素和分子的通过，而且还可避免细菌、毒素和日粮抗原向黏膜下的组织或机体循环系统的渗透。有效的肠道屏障包含许多组成要素，例如黏液层及其相关的微生物组、免疫效应子和细胞间紧密连接的完整性。研究表明，肠屏障功能紊乱能够影响动物的生产性能和健康（图1）。
1 紧密连接对肠道健康的作用
肠黏膜由柱状上皮细胞（也称为上皮）以及下方的固有层和黏膜肌层组成。（有害或有益的）物质通过小肠上皮的运输途径有两种方法，即跨细胞转运（通过细胞）和细胞旁路（在细胞之间）。肠屏障功能的调节主要依赖于细胞旁路途径（图2）。紧密连接会封闭相邻上皮细胞间的空隙，并选择性地控制离子和其他小溶质借助细胞旁路进行的被动扩散。
因此，紧密连接在维持肠屏障完整性上起着重要的作用。它们是一类多蛋白复合物，由所谓的“跨膜蛋白”和包括激酶在内的调控分子组成。
肠道屏障不仅对防止细菌、毒素和日粮抗原的渗透具有重要作用，而且对维持驱动活性营养物质吸收（例如葡萄糖的吸收）的上皮离子梯度也极其重要。此外，紧密连接的选择性渗透可以形成跨上皮离子梯度，进而可促使离子和水的被动的细胞旁路运输。
2 紧密连接蛋白Claudins和Occludin
最重要的跨膜蛋白是紧密连接蛋白Claudins，它决定着紧密连接通透性的一些特征。迄今为止，研究人员已经在哺乳动物上发现了27种紧密连接蛋白Claudin，但并非所有表达这些蛋白质的基因都存在于所有哺乳动物种类中，并且它们的表达很大程度上具有组织依赖性和区域分布性。紧密连接蛋白Occludin也是一种跨膜蛋白，它能够与Claudins和肌动蛋白相互作用。除此之外，还有很多外周膜蛋白也在其中发挥着一定的作用。
在这里需要清楚的是，紧密连接对于物质的大小和电荷都是有选择性的。对于大小：允许有限的蛋白质和脂多糖通过，但整个细菌不能通过；对于电荷：紧密连接能够选择性地让某些物质通过。这些特性可以通过生理或病理刺激进行单独或联合调节。
3 案例说明
3.1 断奶应激
断奶应激会导致血液和肠黏膜中促肾上腺皮质激素释放因子的数量增加，这反过来又会引起肠肥大细胞脱颗粒，从而释放促炎细胞因子和蛋白酶，改变紧密连接蛋白的形成和分布。结果，在断奶后急性期，肠细胞旁路通透性瞬时提高。一些作者认为这是细菌（如链球菌）的一种重要入侵途径。细胞旁通透性的瞬时增加可能会导致肠腔物质的进一步渗漏，并延长炎症循环，增加肠道疾病风险。最近的一项研究表明，色甘酸（一种肥大细胞稳定剂）可改善肠屏障功能，进而可以提高断奶仔猪生产性能。
3.2 水肿病
另一个实例是仔猪的水肿病。水肿病是由一些大肠杆菌菌株分泌的志贺样毒素II型变体引起的，与断奶过程相关，但要使大分子的毒素能够通过上皮，同时需要具备肠屏障功能紊乱作为前提条件。
4 肠屏障功能的测定
到目前为止，通过测定肠道渗透性来评估肠屏障的方法有多种：体内或体外/离体法。本简要概述一些广泛用于评估肠屏障的方法以及结果的解释。
4.1 体内肠屏障测定
肠屏障的体内测定可以通过口服不被消化的探针分子，测定它们从肠腔到血液或尿液的流量来实现。人和动物上使用最广泛的标记物是小糖，例如蔗糖、甘露醇和乳果糖，或放射性标记的探针。
乳果糖/甘露醇比值的提高表明肠屏障功能的降低。然而，体内方法的测定结果缺乏肠道特定部位屏障功能的详细信息。此外，多种因素，如代谢、排泄和体内标记物的分布，甚至肾脏功能都可能会干扰测定结果。对于断奶仔猪来说，研究表明，根据乳果糖回收法的测定结果，断奶过程会干扰小肠的细胞旁路转运。
4.2 离体肠屏障测定
在猪上，肠屏障功能在借助所谓的“Ussing chamber（尤斯灌流室）技术”进行的离体研究中得到大量的评估。在尤斯灌流室中，从动物肠道特定区域切下的肠黏膜被安装在灌流室之间，以模拟体内环境。
在尤斯灌流室系统中，肠道屏障功能的多个参数可以测定，如用于指示肠道完整性的跨上皮电阻（Transepithelial Electrical Resistance，TEER）和用于指示跨上皮离子转运的短路电流（Short-circuit current，Isc）。此外，各种标记探针加入到该黏膜侧，然后通过测量它们在浆膜侧的出现情况测定它们的转运。
TEER是一种广泛用于指示肠屏障完整性的指标。TEER值加大表示细胞旁通透性降低，而TEER值减少表示细胞旁通透性增加。仔猪和肉鸡的许多实验已发现由环境挑战（热应激）、污染物（沙门氏菌）、饲料配方（蛋白源）和饲料添加剂（益生菌、精油、硒）引起了TEER变化。最近，根特大学的一个研究小组发现，与在日粮中添加普通ZnO以使Zn的添加量达到110 mg/kg时相比，当添加高效氧化锌HiZox并使锌的添加量达到110或220 mg/kg时，动物肠道的完整性得到改善，表现为TEER值的增加，但与添加普通ZnO使Zn添加量达到2 500 mg/kg后出现的情况类似。
短路电流（Isc）的定义是当组织短路时单位时间内流动的电荷。Isc还可以反映在基本条件下或在受到营养素（葡萄糖，氨基酸）刺激时离子通过上皮组织的净转运值。
5 良好的肠道屏障功能=肠道健康
总之，良好的肠道屏障功能对肠道健康至关重要。屏障功能发生紊乱可能会造成肠腔内物质的渗漏，促进炎症发生，增加肠道疾病暴发的风险。多种体内和离体测定方法已经成熟，可以认为它们在评估腸道屏障完整性时具有互补性。通过口服标记物探针，无须扑杀动物，肠道完整性能够可以逐步研究。然而，离体方法可以对肠道特定区域的完整性进行测定。此外，建议将这些功能性测定与肠屏障组成要素（例如黏蛋白和紧密连接蛋白）的分析结合在一起，这样将会加强我们对肠道屏障调节的理解。□□
参考资料如有需要，可以提供。
原题名：The gut’s barrier function： Essential for gut health（英文）
原作者：Wei Wang 和 Joris Michiels（比利时根特大学）
肠黏膜作为肠腔恶劣的环境和机体组织精细调节的体内平衡之间的过滤器，它不仅可以调节着营养素和分子的通过，而且还可避免细菌、毒素和日粮抗原向黏膜下的组织或机体循环系统的渗透。有效的肠道屏障包含许多组成要素，例如黏液层及其相关的微生物组、免疫效应子和细胞间紧密连接的完整性。研究表明，肠屏障功能紊乱能够影响动物的生产性能和健康（图1）。
1 紧密连接对肠道健康的作用
肠黏膜由柱状上皮细胞（也称为上皮）以及下方的固有层和黏膜肌层组成。（有害或有益的）物质通过小肠上皮的运输途径有两种方法，即跨细胞转运（通过细胞）和细胞旁路（在细胞之间）。肠屏障功能的调节主要依赖于细胞旁路途径（图2）。紧密连接会封闭相邻上皮细胞间的空隙，并选择性地控制离子和其他小溶质借助细胞旁路进行的被动扩散。
因此，紧密连接在维持肠屏障完整性上起着重要的作用。它们是一类多蛋白复合物，由所谓的“跨膜蛋白”和包括激酶在内的调控分子组成。
肠道屏障不仅对防止细菌、毒素和日粮抗原的渗透具有重要作用，而且对维持驱动活性营养物质吸收（例如葡萄糖的吸收）的上皮离子梯度也极其重要。此外，紧密连接的选择性渗透可以形成跨上皮离子梯度，进而可促使离子和水的被动的细胞旁路运输。
2 紧密连接蛋白Claudins和Occludin
最重要的跨膜蛋白是紧密连接蛋白Claudins，它决定着紧密连接通透性的一些特征。迄今为止，研究人员已经在哺乳动物上发现了27种紧密连接蛋白Claudin，但并非所有表达这些蛋白质的基因都存在于所有哺乳动物种类中，并且它们的表达很大程度上具有组织依赖性和区域分布性。紧密连接蛋白Occludin也是一种跨膜蛋白，它能够与Claudins和肌动蛋白相互作用。除此之外，还有很多外周膜蛋白也在其中发挥着一定的作用。
在这里需要清楚的是，紧密连接对于物质的大小和电荷都是有选择性的。对于大小：允许有限的蛋白质和脂多糖通过，但整个细菌不能通过；对于电荷：紧密连接能够选择性地让某些物质通过。这些特性可以通过生理或病理刺激进行单独或联合调节。
3 案例说明
3.1 断奶应激
断奶应激会导致血液和肠黏膜中促肾上腺皮质激素释放因子的数量增加，这反过来又会引起肠肥大细胞脱颗粒，从而释放促炎细胞因子和蛋白酶，改变紧密连接蛋白的形成和分布。结果，在断奶后急性期，肠细胞旁路通透性瞬时提高。一些作者认为这是细菌（如链球菌）的一种重要入侵途径。细胞旁通透性的瞬时增加可能会导致肠腔物质的进一步渗漏，并延长炎症循环，增加肠道疾病风险。最近的一项研究表明，色甘酸（一种肥大细胞稳定剂）可改善肠屏障功能，进而可以提高断奶仔猪生产性能。
3.2 水肿病
另一个实例是仔猪的水肿病。水肿病是由一些大肠杆菌菌株分泌的志贺样毒素II型变体引起的，与断奶过程相关，但要使大分子的毒素能够通过上皮，同时需要具备肠屏障功能紊乱作为前提条件。
4 肠屏障功能的测定
到目前为止，通过测定肠道渗透性来评估肠屏障的方法有多种：体内或体外/离体法。本简要概述一些广泛用于评估肠屏障的方法以及结果的解释。
4.1 体内肠屏障测定
肠屏障的体内测定可以通过口服不被消化的探针分子，测定它们从肠腔到血液或尿液的流量来实现。人和动物上使用最广泛的标记物是小糖，例如蔗糖、甘露醇和乳果糖，或放射性标记的探针。
乳果糖/甘露醇比值的提高表明肠屏障功能的降低。然而，体内方法的测定结果缺乏肠道特定部位屏障功能的详细信息。此外，多种因素，如代谢、排泄和体内标记物的分布，甚至肾脏功能都可能会干扰测定结果。对于断奶仔猪来说，研究表明，根据乳果糖回收法的测定结果，断奶过程会干扰小肠的细胞旁路转运。
4.2 离体肠屏障测定
在猪上，肠屏障功能在借助所谓的“Ussing chamber（尤斯灌流室）技术”进行的离体研究中得到大量的评估。在尤斯灌流室中，从动物肠道特定区域切下的肠黏膜被安装在灌流室之间，以模拟体内环境。
在尤斯灌流室系统中，肠道屏障功能的多个参数可以测定，如用于指示肠道完整性的跨上皮电阻（Transepithelial Electrical Resistance，TEER）和用于指示跨上皮离子转运的短路电流（Short-circuit current，Isc）。此外，各种标记探针加入到该黏膜侧，然后通过测量它们在浆膜侧的出现情况测定它们的转运。
TEER是一种广泛用于指示肠屏障完整性的指标。TEER值加大表示细胞旁通透性降低，而TEER值减少表示细胞旁通透性增加。仔猪和肉鸡的许多实验已发现由环境挑战（热应激）、污染物（沙门氏菌）、饲料配方（蛋白源）和饲料添加剂（益生菌、精油、硒）引起了TEER变化。最近，根特大学的一个研究小组发现，与在日粮中添加普通ZnO以使Zn的添加量达到110 mg/kg时相比，当添加高效氧化锌HiZox并使锌的添加量达到110或220 mg/kg时，动物肠道的完整性得到改善，表现为TEER值的增加，但与添加普通ZnO使Zn添加量达到2 500 mg/kg后出现的情况类似。
短路电流（Isc）的定义是当组织短路时单位时间内流动的电荷。Isc还可以反映在基本条件下或在受到营养素（葡萄糖，氨基酸）刺激时离子通过上皮组织的净转运值。
5 良好的肠道屏障功能=肠道健康
总之，良好的肠道屏障功能对肠道健康至关重要。屏障功能发生紊乱可能会造成肠腔内物质的渗漏，促进炎症发生，增加肠道疾病暴发的风险。多种体内和离体测定方法已经成熟，可以认为它们在评估腸道屏障完整性时具有互补性。通过口服标记物探针，无须扑杀动物，肠道完整性能够可以逐步研究。然而，离体方法可以对肠道特定区域的完整性进行测定。此外，建议将这些功能性测定与肠屏障组成要素（例如黏蛋白和紧密连接蛋白）的分析结合在一起，这样将会加强我们对肠道屏障调节的理解。□□
参考资料如有需要，可以提供。
原题名：The gut’s barrier function： Essential for gut health（英文）
原作者：Wei Wang 和 Joris Michiels（比利时根特大学）