说起肠道，每个人都知道很重要，特别是我们畜牧人更是如此，对这些动物的肠道关注比关注我们自己的肠道还要在意的多啊。

尤其是在2020年7月1日开始，饲料中正式禁止使用抗生素后，各种替抗理念、技术或产品更是如雨后春笋般的冒出来，大家都是不约而同的将目标对准了肠道，有促进营养消化吸收的、抑制病原菌的、调节肠道菌群平衡的、提高免疫力的、吸收或转化肠道内毒素的，等等；大家都重视肠道，说明了肠道对于整个机体来说真的很重要。

俗话说：“养猪就是养肠道！”其实除了猪之外，其他的动物比如家禽、反刍动物等，也都是如此，肠道对于每种动物都是十分的重要。所以，我觉得还是非常有必要来重新认识一下肠道，我们可以从四个方面来了解肠道：

A、我们机体95%营养供给靠肠道来吸收，85%的代谢物从肠道排出，80%免疫结构在肠道周围，肠道还是重要的分泌器官；

B、肠道是机体解毒系统中的重要一环，因为肠道毒素的积累或转移对机体影响非常大；

C、肠道还是机体应激的中心器官，在这里自由基活动旺盛，对肠道的上皮细胞造成损伤大，肠道还与其他器官关联度高；

这些都是肠道比较有特点的地方，而这些特点之间其实是有着密不可分的关联，所以我们在探讨肠道问题的时候，还真不能简单的来看，必须要找到他们之间关系。由于肠道是一个我称之为“多功能的代谢复合体”，其各种功能的机制其实相对是比较复杂的，因为这些功能的实现是相互影响或相互成就的，在一个方面有正向效应的时候另一个方面可能没有效应甚至是负效应。

因此我认为最关键的是能找到一个因素或机制，在这个“多功能代谢复合体”的各个方面的效应都能起到作用，不管是正效应或者是负效应，如果能找到我们就能利用这个机制来解决我们遇到的问题。

当然，我并不认为有一种全能产品或技术能解决所有的问题，既然我都称之为“多功能代谢复合体”了，就表明了其机制可能是复杂的和综合性质的，我只是希望找到一种能在各方面都有影响效应的因素。

虽然想法很好，但其实这是一项非常大的工程，想想都会觉得很头疼。

不过万事开头难，只要起了个头，我总会做下去的，为了能够说清楚，也为了能够自己有时间，我还是决定分期来说吧。

第一期我想就肠道屏障的问题先和大家交流交流。

正常肠道功能除了消化吸收之外还必须有强大的抵御肠道有害微生物及其产生的各类毒素的屏障功能，保证动物肠道健康主要依靠肠道的三大屏障，即肠黏膜上皮屏障（机械屏障）、肠道免疫细胞及其分泌物所形成的免疫屏障、主要由黏液层所构成的化学屏障以及肠道正常微生物群所构成的生物屏障（参见下图）。

每一道屏障都有自己不同的功能和特点，我想接下来就一一和大家解释一下这些屏障的特点以及其产生问题后的后果，当然还有大家所关心的问题产生机制。

首先来看肠黏膜上皮屏障。

这个机械屏障也有人称之为物理屏障，一提到机械两个字总是令人感觉比较Low，好像没有免疫屏障、生物屏障这些名字那么高大上啊，但是你错了，由完整的肠上皮细胞和相邻肠上皮细胞之间的连接构成的黏膜屏障是肠道最最重要的一道屏障！！！所以我要放在第一个来讲。

两个上皮细胞之间的连接方式有很多种，如紧密连接、缝隙连接、粘附连接以及桥粒等（参见下图）。

在这些连接方式中，紧密连接是细胞间最重要的连接方式，其功能是只允许离子及小分子可溶性物质通过，而不许毒性大分子及微生物通过，这种特殊生理功能在肠道屏障的维护中起着举足轻重的作用。

上图就是上皮细胞的紧密连接图片，我们可以看见紧密连接是位于官腔和腺体上皮细胞侧壁近顶端的位置，相邻细胞之间是通过跨膜蛋白互相对接，其结构有点呈网状或带状，沿着细胞侧壁上环绕一圈。类似于下图这样，

现在很多研究已证明多种蛋白参与紧密连接的形成，紧密连接蛋白包括 Claudin、occludin、连接粘附分子(Junctional adhesion molecule，JAM)为主的跨膜蛋白，以ZO(zonula occludens proteins)家族为主的胞质蛋白，以调节Claudin、occludin及ZO-1连接的PDZ(Postsynaptic density-95/Drosophila disc large/Zonula occludens-1 protein)分子，事实上，细胞骨架（主要是微丝）也是紧密连接的重要组成部分。

诸多紧密连接蛋白中，尤以Occludin及Claudins最为重要，Occludin为一完整的II型跨膜蛋白，分子质量约为65ku，含四个跨膜结构，在维持和调节紧密连接屏障功能中具有重要作用，而根据冰冻刻蚀电镜技术显示Claudins是构成紧密连接线的主要成分。外周膜蛋白ZO1的C末端则可结合肌动蛋白和应激纤维，从而将Occludin和肌动蛋白骨架系统连接在一起构成稳定的连接系统。（参见下图）

2、为什么要紧密连接

作为肠黏膜屏障的关键组成，紧密连接的作用包括选择性屏障和维持栅栏功能。肠道上皮紧密连接作为动态的通透性屏障，作用是双重的：阻止潜在的有害物质或病原体进入机体，同时允许营养物质、离子和水进入体内。

紧密连接由围绕上皮细胞顶端的跨膜蛋白(Occludin, Claudins等)构成，从而限制了以紧密连接为界的上皮细胞顶侧和基侧膜两部分细胞膜上的脂质自由流动(即栅栏功能)。这两部分的主要区别在于脂质和蛋白质的构成不同，基侧膜的结构和功能与一般的非上皮细胞相似，而顶侧膜富含鞘糖脂和胆固醇，而磷脂相对缺乏，鞘糖脂可通过分子之间的H键相互连接，维护肠黏膜的硬度和不可通透性，从而保护机体兔受细菌、毒素等有害物质的入侵。

在病理状态下，紧密连接蛋白可产生收缩现象，并向胞质中移动，细胞孔隙(窗孔)明显扩大，导致大分子物质及毒素、细菌移位，此时肠黏膜就丧失其选择性屏障作用。（参见上图）

3、为什么这个连接有时候会出问题

肠上皮紧密连接发生变异、减少或缺失时，IEC（肠道上皮细胞）间隙通透性就会增加，细菌、毒素及大分子物质可通过紧密连接进入体循环。

例如某些肠道炎症性疾病如炎症性肠炎（IBD)，其特征就是IEC旁路通透性增高。目前关于肠道紧密连接的机制研究在以下通路形成较为清晰的观点。磷脂酶C依赖性信号通路、Ca2+-E钙黏素信号途径、酪氨酸激酶一磷酸酶信号通路和Rho GTP酶途径。

氧化应激会诱导细胞凋亡，细胞凋亡的信号通路通常被认为主要包括内源性刺激诱导的线粒体途径、内质网途径和外源性刺激诱导的死亡受体途径，我们来看一下氧化应激状态下，在上皮细胞组织中相关凋亡基因的表达情况：

其中，Fas 是典型的死亡受体途径的关键蛋白，介导外源性凋亡途径，caspase-8是其关键的下游调控蛋白，caspase-9 则介导了内源性途径（这个我们应该很熟悉了）。caspase-3既可以被caspase-8也可以被 caspase-9 激活，是内源性途径和外源性途径中共用的关键蛋白，也常常被作为细胞凋亡的标志。Bcl-2基因被认为是一种凋亡抑制基因，Bcl-2 蛋白在调控凋亡激活因子-1 (Apaf-1)中起到关键作用，并能下调caspase的表达。P53作为一种著名的肿瘤抑制基因，同样通过多种方式影响凋亡的通路。

此项研究建立了三种氧化应激模式，一是仔猪断奶，二是过氧化氢诱导，三是黄嘌呤氧化酶诱导，通过研究发现，H2O2处理上调了Caspase-3，Caspase-8和Caspase-9基因表达量，下调Bcl-2表达。X/XO造模上调 Fas、P53、Caspase-3，Caspase-8 和 Caspase-9 基因表达，下调 Bcl-2 表达，断奶应激组和X/XO组的结果非常一致，说明氧化应激同时从内源性和外源性途径两个方面影响IPEC-J2细胞的凋亡。

在氧化应激状态下，肠黏膜上皮细胞的有氧代谢过程发生障碍，ATP生成减少，细胞膜上钾钠泵功能的实现基于ATP，ATP不足造成细胞内钠、水滞留，引起细胞水肿、细胞间连接断裂、甚至坏死脱落，坏死的上皮细胞从绒毛顶端脱落，形成肠黏膜糜烂或溃疡，导致肠黏膜屏障损伤。

可以来看看我们在仔猪上面的一些试验

从上图可以看出由于断奶应激，断奶仔猪回肠紧密连接蛋白ZO-1、Occlaudin、Claudin-1的相对表达量相较哺乳组（control）均有极显著下降( p < 0.01)，表示断奶应激严重下调了回肠紧密连接蛋白的表达。

确实不妙，我们来看看肠粘膜的通透性如何，肠道跨膜电阻(TER)是衡量通透性的一个指标，如果TER值下降，表明通透性增加，这时候有害的病原菌或者肠毒素就很容易通过这些连接蛋白被破坏的地方。

可以很明显的看到断奶应激会造成TER的下降，通透性增加。这与在实验室利用过氧化氢处理IPEC-J2单层上皮细胞后测量其跨膜电阻的结果是一致的。

我们常说机械屏障是肠道屏障中最重要的一种，起到了关键的保护作用。但从上面的例子来看，在处于氧化应激状态的时候，这个最主要的屏障也会出现状况，会导致一系列的问题。无论是何种的养殖动物，都会出现这样的情况，因此我们在养殖过程中，一定要提前做好应激防护，特别是在容易产生应激的阶段，如仔猪断奶、母猪产仔和哺乳、肉鸡的肠炎、热应激冷应激等等。

    不知不觉写了这么多了，一看还在讲肠道的机械屏障，要讲完这几种屏障还不知道拖到什么时候，想想就分成两次讲完肠道屏障吧，这些先打包上传了。