无菌动物在肠道微生物组研究中的应用与发展

近年来,随着宏基因组概念的提出,人类宏基因组学也成为了揭示人体发育与健康的新途径。肠道微生物组作为人体内最大的微生物区系,已经被发现在人体正常生理功能和疾病的发生发展中具有重要的作用。肠道菌群有着丰富的种类及数量,在有关于肠道微生物组的研究中,无菌动物的应用使实验更具准确性,也更加便利,是一种比较理想的基础动物模型,不仅如此,在此基础上发展的模型也对该类研究有着重要意义。本综述就对无菌动物的认识、无菌动物在实验研究中的应用以及无菌动物模型的前景等方面,回顾无菌动物在肠道微生物组中的应用与发展。

无菌动物的生物学特性及其在人类疾病研究中的应用

微生物学已开始从致病性研究为主转向了生理功能研究为主。正常菌群可促进机体代谢与肠道免疫系统的发育和成熟,也具有保护宿主对抗病原微生物入侵的作用。而研究肠道菌群的生理病理功能对动物模型提出了更高的要求。无菌(germ free,GF)动物的微生物背景清晰,且在解剖与形态学、代谢生理及免疫系统方面与常规实验动物相比有明显的特点,现已成为研究肠道菌群的生理病理功能的最佳动物模型。本文就GF动物在肠道微生态、免疫系统发育、代谢性疾病、药物代谢及肿瘤学等方面的研究进展作一综述。

5Mrad ^（60）Co照射灭菌饲料饲养无菌动物的试验

本文报告用６０Ｃｏ照射灭菌饲料饲养无菌动物的试验结果，解决因高压灭菌饲料造成的营养素大量破坏，适口性差，降低了饲养难度，便于无菌动物的推广应用。

无菌动物技术管理——无菌小鼠繁殖管理与监测

从日本中央实验动物研究所购买的２对ＩＱＩ无菌小鼠饲养在无菌隔离器中，饲养温度为２２～２４℃，相对湿度为５８～６０％，并成功地繁殖了２１４只无菌小鼠。无菌检验每２月进行一次，共检验４次，结果均为无菌生长。对鼠肝炎病毒和仙台病毒进行监测，结果为阴性。无菌小鼠剖解肉眼观察其盲肠巨大。

国内无菌动物无菌检查的现状与分析

无菌动物已应用到医学和生物学研究的各个领域。本文简要介绍了国内无菌动物无菌检查方法的现状,并结合现行国内实验动物微生物检测标准与一些国家药典的无菌检查方法,阐述现行方法的局限性及无菌动物无菌检查中的影响因素。提出目前我国无菌动物的无菌检查技术在取样、培养基的选择与灵敏度、环境与人员控制,以及结果判断等方面有待于进一步完善与改进。

建立我国规模化无菌动物高效研究应用体系

无菌动物与宏基因组技术是驱动人体健康微生物组研究的两大动力。没有无菌动物菌群(株)移植模型,就无法确立菌群与疾病的因果关系;没有无菌动物,就没有菌群与人体疾病研究飞速发展的今天与明天。无菌动物应用已形成有菌与无菌动物比较、菌群(株)移植、基因工程动物无菌化、无菌动物发育四种通用研究模式,研究模式的标准化将加大无菌动物研究应用规模及速度。本课题组经过十几年努力,已建成国内体量大、技术体系稳定、服务单位多、具有较大影响力的无菌动物平台,为国内生物医学、畜牧、食品微生物组科学问题解决提供了有力支撑。但是,目前我国无菌动物规模小、效率低、供用平台与应用条件分离,无菌动物基础理论与技术体系尚待发展,难以满足日益增长的应用需求。亟待建立规模化无菌动物高效研究应用体系,以适应我国微生物组研究高速发展。

无菌动物在人类健康和疾病研究中应用

随着肠道菌群与人类疾病及健康的关系研究的深入，已证实肠道菌群不仅构成黏膜屏障、参与食物消化、刺激免疫及胃肠功能发育，而且作为内化的环境因素参与肥胖、糖尿病、IBD、肿瘤等多种疾病的发生，肠道菌群与人类疾病及健康关系研究的深入对动物模型提出了新要求。无菌动物作为微生物背景最清晰的动物，可有效地对菌群、基因及其它环境因素进行控制，是研究肠道菌群对人类疾病及健康的影响的最有效的动物模型。利用无菌动物构建的悉生动物模型及菌群人源化动物（HHA动物）模型已在肠道菌群对宿主生理功能的影响、代谢性疾病发生、药物代谢等研究领域广泛应用。

无菌动物及其在生物医学研究上的应用

无菌动物(Germfree animals),即其体内外不存在任何其他种的有生命的微生物之谓。真正的无菌动物研究开始于G.H.F.Nuttal和H.Thier feider(1895/96),他们第一次通过剖腹产取得无菌豚鼠。大规模培育无菌动物的研究开始于美国印第安那州诺特德茂大学微生物系的劳邦迪实验室。本世纪初,J.A.Reyniers等培育了以下各种无菌动物:猿猴、兔、猪、豚鼠、猫、绵羊、大鼠、小鼠、鸡等;研制了不锈钢厚壁隔离器,能承受高压蒸汽消毒,大大地降低了污染率,随后,由P.C.Trexler教授设计出塑料隔离器,制定了过氧乙酸灭菌的操作程序,使隔离器的成本降低,便于推广。目前在M.Pollard教授的领导下,正围绕老年病、宇航中的机体内微生物区系变化,胆固醇的代谢和龋齿等课题开展科研。

无菌动物及其在生物医学科研上的应用(续)

(四)基础免疫学的研究 人们设法把动物体的正常菌群除去,仅供应一种无抗原性的日粮,此时就能测定杀死的细菌和天然日粮中的其他抗原分子对动物的免疫原作用。这种慢性经口腔的“预防接种”可能是对传染抵抗力的重要来源,在无菌动物可以对这种抵抗力进行深入的探讨。当人们把注意力转移到细胞介导免疫和在预防癌症上的作用时。

基于无菌动物研究肠道微生物与类风湿关节炎发病相关性

肠道微生物与宿主的生长发育、免疫、代谢等方面均密切相关,但肠道菌群与宿主之间复杂的相互作用在很大程度上仍然是未知的。目前无菌动物已成为探索肠道微生物与宿主相互作用的重要工具,多项研究使用无菌动物模型探讨肠道菌群在宿主代谢、机体免疫系统的发育和成熟等方面的作用,其中包括肠道菌群在自身免疫性疾病发病及预后中的作用。研究发现,肠道菌群作为环境因素之一可能参与类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)发病,然而其因果关系未明。本文将对使用无菌动物探讨肠道微生物参与类风湿关节炎发病的相关性研究作一综述,为进一步深入研究肠道菌群在RA发病中的作用及机制研究提供理论依据。

无菌动物在饮食干涉肠道菌群研究中的应用

膳食干涉对肠道菌群与健康的影响已成为医学健康领域的研究热点,从发展来看,肠道菌群有可能会成为研究饮食方式、保健食品、中药制剂等对人体健康影响的重要靶标。然而,肠道菌群由于其复杂性,研究它和饮食干涉的关系对动物模型有高标准的要求,无菌动物体内外不携带任何活的微生物和寄生虫,在生物医学及人体疾病和健康等方面均有一定的应用和研究,是当前肠道菌群研究中应用最多的基础动物模型。采用无菌动物构建人源菌群动物是研究饮食、菌群与健康关系的常用方式。本文主要综述无菌动物构建人源菌群动物的研究应用及饮食干涉对肠道菌群的影响。

无菌动物在肠-肝轴研究中的应用前景

肠道和肝之间通过肠-肝轴紧密相连,肠道疾病可以影响肝功能,肝疾病也可以诱发肠道菌群和功能的改变。无菌动物是一种身体所有部位都没有任何活的细菌、真菌、病毒及寄生虫的动物,无菌动物的出现为研究微生物与宿主之间的相互作用提供了有力的实验工具。同时,由于无菌动物缺乏正常肠道菌群的特点,它在肠-肝轴的研究中也起到了极大的推进作用。本文将对无菌动物在肠-肝轴中的应用前景做简要综述。

无菌动物无菌检测的探讨

近年来,肠道微生物在人类的健康和疾病中的应用受到了广泛关注。无菌动物在肠道微生态中的模型应用越来越广泛,为人类的生理、病理研究提供了非常有效的研究工具。为保证实验动物的质量,必须对无菌动物频繁的进行无菌检测。但无菌检测受到诸多因素的干扰。目前传统的检测方法主要是细菌、真菌培养及革兰染色镜检。随着高通量测序的发展,现在新增了一种分子生物学检测技术(PCR),利用16S rRNA进行细菌的鉴定。但这些方法都存在一定的局限性。本文将对这些方法的利弊及影响因素进行简要探讨。

简介一门新兴的科学—悉生生物学及其工程学—无菌动物的研究

人类的生存和繁衍必须适应环境,一个是外环境,即宏观生态;另一个是内环境,即微观生态。宏观生态人们对之已有一定的认识;土壤、空气和水的污染对人类的影响显而易见,因此人们比较重视。正常微生物群与其宿主——人和动物所构成的内环境的微观生态,却因看不见、摸不着而常忽视。其实,微观生态关系的重要性不亚于宏观生态,一切宏观生态因素都必然要通过微观生态规律而起作用。

无菌动物在宿主肠道菌群研究中的应用

肠道菌群是一个巨大而复杂的微生态系统,也是维持机体动态平衡的关键因素,目前已逐渐成为疾病预防、诊断、治疗的新靶点。无菌动物作为一种理想的动物模型,通过接种特定的单一或多种微生物,对研究宿主与微生物之间以及微生物之间的相互作用具有重要意义。本文综述了几种常用的无菌动物作为实验模型所具有的各自的特点及相应的研究应用,分析无菌动物作为模式动物在肠道菌群研究中的应用价值。

无菌动物在肠道微生物组学研究中的应用研究现状

肠道微生物被视为一个“功能器官”,其数量庞大、种类繁多,在营养代谢、机体免疫与屏障保护等方面发挥着重要的作用。肠道微生物的广泛深入研究促进了无菌动物模型的开发与应用,无菌动物技术体系的建立与发展则反过来加速肠道微生物组学的研究进程,它们相互促进、协调发展,既提高了我们对肠道功能微生物组学的深层次认识,又促使无菌动物技术体系更加完善成熟。鉴于二者间的紧密联系,本文主要介绍无菌动物在畜牧微生物组学和营养微生物组学研究中的应用,并对制约无菌动物技术体系发展的相关因素进行探讨,为推动二者的“紧密合作,共同发展”明确方向。

无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用

无菌动物是指通过现代技术手段在其体内外的任何部位均检测不出细菌、真菌、放线菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体、病毒、原生动物和寄生虫的动物。无菌动物因其不携带任何微生物,可转化为携带特定微生物的动物,同时因其免疫系统处于休眠状态,对微生物感染异常敏感,可建立多种悉生动物模型,用于特定微生物感染实验和致病机制研究。此外,无菌动物作为关键工具,是研究菌群与疾病关系的核心,在微生物与宿主健康、疾病和感染机制研究过程中,起着不可替代的作用。本文将对无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用进行简要综述。

无菌动物与微生态学专题教学改革实践

根据研究生教学特点,为适应肠道菌群与人类疾病关系研究成为新研究热点与前沿的形势,对其无菌动物与微生态学专题教学进行改革实践。根据菌群与疾病关系研究的最新研究进展、研究生科研能力培养规律,在研究生《医学实验动物学》课程的无菌动物与微生态学专题教学中设置微生态学理论与研究技术简介、无菌动物培育原理及特点、无菌动物实验设计方法、国内外无菌动物资源简介等4部分内容。力争紧跟学科发展动态,强调知识的前沿性、实用性、综合性和交叉性,促进研究生课题设计能力培养和科研思路的开拓,创建研究生无菌动物与微生态学专题教学的新模式。

肠源性感染——无菌和SPF动物的实验研究

肠道内细菌通过肠粘膜屏障侵入到肠道以外部位形成感染的过程称之为“细菌移居”或肠源性感染。本实验利用无菌和无特殊致病菌动物进行研究,证实肠道中的常驻菌乳酸杆菌和非常驻菌肠炎沙门氏菌,均能够通过破坏肠粘膜的机械性屏障侵入体内形成肠源性感染。肠道中细菌主要是通过细胞内途径穿过肠粘膜屏障。肠粘膜上皮细胞内的溶酶体是肠粘膜抗感染防御屏障中的重要成分。