Impact of Intestinal Microbiota on Growth and Feed Efficiency in Pigs: A Review

 

 

 

 

 

Impact of Intestinal Microbiota on Growth and Feed Efficiency in Pigs (2020)

 

 

Gillian E. Gardiner 1,* , Barbara U. Metzler-Zebeli 2 and Peadar G. Lawlor 3

1 Department of Science, Waterford Institute of Technology, X91 K0EK Co. Waterford, Ireland

2 Unit Nutritional Physiology, Institute of Physiology, Pathophysiology and Biophysics, Department of Biomedical Sciences, University of Veterinary Medicine Vienna, 1210 Vienna, Austria; barbara.metzler@vetmeduni.ac.at

3 Teagasc, Pig Development Department, Animal and Grassland Research and Innovation Centre, Moorepark, Fermoy, P61 C996 Co. Cork, Ireland; peadar.lawlor@teagasc.ie

* Correspondence: ggardiner@wit.ie; Tel.: +353-51-302-626

 

Received: 2 October 2020; Accepted: 25 November 2020; Published: 28 November 2020

 

 

 

1. 연구 목적과 배경

• 돼지 생산성(성장, 사료효율, 체조성)은 **장내 미생물총(gut microbiota)**과 밀접하게 연관됨.
• 항생제·ZnO 사용 제한이 강화되는 상황에서, 미생물 기반 생산성 향상 전략의 중요성이 커짐.
• 본 논문은 최근의 차세대 염기서열 분석(NGS) 연구들을 종합해
  • 장내 미생물과 성장·사료효율(FE) 간의 연관성
  • 작용 기전
  • 산업적 적용 가능성과 한계를 체계적으로 정리한 종설 리뷰임. [microorgan…s-08-01886 | PDF]

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2. 장내 미생물과 성장·체조성의 관계

🔹 공통 관찰 결과

• 체중이 높고, 지방이 적은(lean) 돼지는 장내 미생물 조성이 다름.
• 일반적으로:
  • 잠재적 병원균(Escherichia coli, 일부 Clostridium 등) ↓
  • 탄수화물 분해 및 에너지 회수 관련 균 ↑
• 이는 면역 반응에 소모되는 에너지 감소 → 성장에 더 많은 에너지 사용으로 연결됨. [microorgan…s-08-01886 | PDF]

🔹 반복적으로 언급되는 주요 균속

• Treponema: 섬유소 분해, 성장·lean phenotype과 연관
• Prevotella: 식이 다당류 분해 → SCFA 생성 (연구 간 결과는 다소 상충)
• Roseburia / Ruminococcus: 부티르산 생산균 (장 건강·에너지 이용)
• Lactobacillus: 장 건강 및 성장에 긍정적 역할

⚠️ 단, 장 위치(회장, 맹장, 결장)와 돼지 연령에 따라 결과가 달라짐.

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3. 장내 미생물과 사료효율(FE)의 관계

🔹 사료효율이 우수한 돼지의 공통 특징

• 미생물 다양성(α-diversity)이 더 높거나,
• 적어도 에너지 회수에 유리한 균 조합을 보유.

🔹 사료효율과 일관되게 연관된 핵심 균

• Treponema (소장·대장)
• Methanobrevibacter (메탄생성균, 수소 제거 → 발효 효율 증가)
• Christensenellaceae
• Lactobacillus (특히 대장)
• Butyricicoccus, Roseburia, Ruminococcus (부티르산 생성)

👉 공통점:
✅ 탄수화물 분해 → SCFA(단쇄지방산) 생산
✅ 항염증 효과 및 장 건강 개선 [microorgan…s-08-01886 | PDF]

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4. 작용 기전(왜 미생물이 FE·성장을 좌우하는가)

논문은 단일 원인보다 복합 메커니즘을 제시함.

① 에너지 회수 증가

• 장내 미생물이 식이섬유·복합탄수화물을 분해 → SCFA(acetate, propionate, butyrate) 생성
• SCFA는:
  • 장 상피세포 에너지원
  • 간·근육 대사 조절

② SCFA 조성의 중요성

• 사료효율 우수 돼지:
  • acetate ↓ / propionate ↑ 비율
  • → 지방 합성 감소, lean carcass 유리
• Propionate:
  • 포도당 신생합성
  • 염증 억제 신호(GPR 수용체 경로)

③ 면역 반응 억제(에너지 절약)

• 병원성 자극 ↓ → 저강도 염증 감소
• 면역 반응은 에너지 소모가 크므로, → 성장·사료 이용에 에너지 재배분

④ 장–뇌–대사 축(Gut–Brain–Metabolism Axis)

• SCFA는:
  • GLP‑1, PYY, leptin 등 호르몬 조절
  • 섭취량·대사 효율에 간접적 영향 [microorgan…s-08-01886 | PDF]

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5. 산업적 적용 가능성

✅ 가능한 전략

1. 프로바이오틱스
   • Lactobacillus, 일부 butyrate producer
   • 단일 균보다 기능 중심 접근 필요
2. 사료 전략
   • 효소, 내성전분, 섬유원 조절
   • 프로피온산·부티르산 생성 유도
3. 육종(Breeding)
   • 일부 미생물은 유전력(heritability) 보유
   • 미생물 정보를 성장·FE 예측에 활용 가능

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6. 한계와 현실적 문제

• ✅ 대부분 연구는 상관관계, 인과관계 아님
• ✅ 농장·환경·사료 차이에 따른 결과 변동성 매우 큼
• ✅ 동일 균속이라도 종·균주 수준에서 역할이 다름
• ✅ 장내 미생물은 개별 균의 합이 아닌 ‘기능적 네트워크’

👉 따라서
“이상적인 단일 미생물 프로파일”은 현실적으로 어렵고, 농장·시스템 맞춤형 또는 기능 중심 전략이 필요. [microorgan…s-08-01886 | PDF]

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7. 최종 결론 (한 줄 요약)

돼지의 성장과 사료효율은 장내 미생물의 ‘구성’보다 ‘기능(에너지 회수·항염증·SCFA 생산)’에 의해 좌우되며, Treponema·Methanobrevibacter·Lactobacillus 등이 가장 일관된 핵심 후보로 제시된다.

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