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      農業論文

      乳桿菌屬益生菌在家畜疾病防治中的應用

      時間:2022年06月15日 所屬分類:農業論文 點擊次數:

      摘 要:乳桿菌是廣泛用于人和動物疾病預防和治療中的重要益生菌。研究表明,植物乳桿菌、動物乳桿菌等乳桿菌屬益生菌產生的細菌素具有廣泛的抑菌譜,對沙門氏菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯氏菌、銅綠假單胞菌等致病菌具有顯著的抑制作用,在家畜疾病防治中已廣泛

        摘 要:乳桿菌是廣泛用于人和動物疾病預防和治療中的重要益生菌。研究表明,植物乳桿菌、動物乳桿菌等乳桿菌屬益生菌產生的細菌素具有廣泛的抑菌譜,對沙門氏菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯氏菌、銅綠假單胞菌等致病菌具有顯著的抑制作用,在家畜疾病防治中已廣泛應用。本文概述了乳桿菌屬益生菌的分類、功能及作用機制,結合乳桿菌屬益生菌對家畜某些機能影響的研究成果,就近年來乳桿菌屬益生菌在家畜疾病防治中的研究和應用進行了綜述。

        關鍵詞:乳桿菌屬;益生菌;家畜;疾病防治

      畜牧養殖

        益生菌是具有生理活性的活菌,當被機體經過口服或其他給藥方式攝入適當數量后,能夠定植于宿主并改善宿主微生態平衡,從而發揮有益作用,主要包括乳桿菌屬、雙歧桿菌屬、鏈球菌屬、芽孢桿菌屬與腸桿菌屬、布拉式酵母菌等中的一些有益菌。乳桿菌屬益生菌能夠抑制動物腸道病原菌生長,維持腸道菌群平衡,刺激和調節機體免疫應答,減少疾病發生,提高動物生產性能。目前,乳桿菌已廣泛應用于畜禽養殖中,通常作為飼料添加劑來使用。一方面,可以提高飼料轉化效率和動物的生長性能;另一方面,可以預防或治療動物的胃腸道疾病。

        除此之外,乳桿菌還具有無耐藥性、無毒副作用、無殘留等優點[1],作為飼料添加劑能夠減少抗生素使用或替代抗生素,是緩解或解決抗生素大量使用導致的藥物殘留和耐藥性等問題的重要工具之一[2]。本文重點圍繞乳桿菌屬益生菌的分類、功能及其作用機制、在家畜疾病防治中的應用等進行了綜述,以期為乳桿菌在家畜疾病防治中的研究和應用提供參考。

        1 乳桿菌屬益生菌的分類

        乳桿菌屬益生菌屬于厚壁菌門(Firmicutes)芽孢桿菌綱(Bacilli)乳桿菌目(Lactobacillales)乳桿菌科(Lactobacillaceae)乳桿菌屬(Lactobacillus)。Beijerinck(1901)首次對乳桿菌進行了描述。隨著研究的深入,一些乳桿菌屬的新種或菌株被發現,但也有一些之前被歸類于乳桿菌屬的種或菌株被重新劃分到其他屬中。目前乳桿菌屬包括200余個種 。 其 中 在 動 物 生 產 中 廣 泛 應 用 的乳桿菌有植物乳桿菌(L.plantarum)、干酪乳桿菌(L.casei)、羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、發酵乳桿菌(L.fermentum)、德氏乳桿菌(L.delbrucckii)、鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)和嗜淀粉乳桿菌(L.amylophilus)等。

        2 乳桿菌屬益生菌的功能及作用機制

        2.1 乳桿菌屬益生菌的功能乳桿菌屬益生菌是最主要的益生菌類群之一,很早以前人們就開始應用乳桿菌進行食品發酵,其生物學功能一直是人們研究的熱點。研究表明,乳桿菌能夠抑制腸道致病菌生長,維持腸道菌群平衡,還可以刺激和調節免疫應答,減少疾病的發生,提高動物的生產性能。

        2.1.1 乳桿菌屬益生菌能夠抑制病原菌的生長和繁殖 余意等[3]研究發現發酵乳桿菌B44可以抑制變異鏈球菌生物膜的形成和菌株生長,從而減少齲病的發生,保持口腔健康。尹楊燕等[4]對從雛雞糞便中分離的植物乳桿菌進行了抑菌試驗,發現該菌能夠有效抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生長。曹海鵬等[5]從腸道黏膜中篩選出1株植物乳桿菌,發現其對金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌和鼠傷寒沙門氏菌等均具有較強的抑制作用,其發酵上清液對上述3種病原菌的最大抑菌圈直徑分別為44.7 mm、23.1 mm和31.8 mm。

        2.1.2 乳桿菌屬益生菌在機體免疫調節中發揮重要作用 Engevik等[6]研究發現,給急性結腸炎的TNBS小鼠模型注射羅伊氏乳桿菌分泌的代謝物或滅活的菌體,能夠促進小鼠樹突狀細胞IL-10的產生,顯著改善組織學評分,結腸細胞因子mRNA、血清細胞因子的表達,促進樹突狀細胞的成熟。尤秀等[7]研究發現,用不同濃度的瑞士乳桿菌LZ-R-5和戊糖乳桿菌LZ-R17處理RAW264.7細胞,可顯著提高細胞的吞噬能力及其酸性磷酸酶活性(P<0.05),促進NO、TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-10等細胞因子的釋放,具有較好的免疫調節作用。

        2.1.3 乳桿菌屬益生菌在維持胃腸道穩態中發揮重要作用 Wang  Y等[8]用含有羅伊氏乳桿菌的飼料飼喂結腸炎小鼠模型后發現,小鼠腸道內具有促炎作用的細菌比例顯著降低,還可防止結腸黏膜中核心微生物群中有益菌的減少,增加盲腸中乳桿菌和雙歧桿菌的相對豐度。J Yin等[9]用鼠李糖乳桿菌TR08治療膿毒癥小鼠,發現TR08治療組小鼠腸道菌群的豐度和多樣性明顯優于敗血癥組,且有益細菌增加。M Tijeras等[10]研究發現,發酵乳桿菌CECT5716可提高艾克曼氏菌和擬桿菌的豐度,降低丹毒菌和梭菌等潛在致病菌的豐度,從而維持胃腸道穩態,改善小鼠肥胖。

        2.2 乳桿菌屬益生菌的作用機制研究表明,乳桿菌可通過占位性物理屏障和增強黏膜屏障來抑制致病菌、刺激樹突狀細胞調節機體先天性和適應性免疫系統、分泌生物活性代謝物、調節腸道和中樞神經系統等多種機制來影響家畜健康。乳桿菌屬益生菌可通過多種方式對腸上皮細胞產生有益影響。乳桿菌不僅可以通過改變腸道微環境,產生大量的有機酸來抑制致病菌生長,還可以通過產生胞外多糖、過氧化氫和細菌素等抑菌蛋白來抑制或殺傷致病菌[11]。

        乳桿菌屬益生菌在厭氧或兼性厭氧的環境下大量繁殖,與家畜黏膜上皮細胞緊密結合形成“占位”性保護,且通過增加頂端緊密連接的細胞間完整性來維持腸道滲透性。在與腸道上皮細胞的聯合作用下,乳桿菌會刺激腸上皮杯狀細胞,使杯狀細胞產生大量黏液來抑制致病菌侵入腸上皮[12]。乳桿菌屬益生菌可刺激機體產生先天性免疫應答,通過激活PI3K/Akt和NF-κB信號通路,抑制促炎細胞因子TNF-α和IL-1β的分泌,促進抗炎因子IL-10的分泌[13]。固有層樹突狀細胞(LP)可通過樹突與腸腔內的有益菌接觸,然后通過M細胞介導的胞吞作用將其導入腸腔內。根據益生菌菌株的類型,它們既可以通過產生IL-12、IL-1b和TNF-a來誘導免疫激活信號,又可通過刺激抗炎細胞因子IL-10和TGF-b水平來觸發耐受信號。在IL-10/TGF-b富集的細胞因子環境下,樹突狀細胞和巨噬細胞可增強誘導調節性T細胞(iTreg)的生成,平衡效應T細胞和調節性T細胞在機體的中比例,維持外周免疫耐受[14]。

        3 乳桿菌屬益生菌在動物疾病防治中的應用

        3.1 乳桿菌屬益生菌在豬疾病預防中的應用

        3.1.1 在仔豬上的應用

        仔豬消化系統不完善,消化吸收能力弱,加之斷奶應激,很容易導致日糧攝入量降低和病原易感性增加,腹瀉率升高,甚至造成死亡。許多研究表明乳桿菌可緩解斷奶應激,提高仔豬免疫力和抗氧化能力,促進腸道健康[15]。MD等[16]研究發現給仔豬飼喂2×108 CFU/g的植物乳桿菌和羅伊氏乳桿菌能顯著降低腹瀉發生率,降低糞便評分,顯著提高球蛋白水平。R Landen等[17]研究表明嗜酸乳桿菌可改善仔豬生長性能、營養消化和腸道平衡,減少斷奶豬的NH3排放。Zhang等[18]研究表明鼠李糖乳桿菌CG可維持仔豬腸道微生物群平衡和調節腸道先天免疫反應,控制腸道感染。

        3.1.2 在母豬上的應用

        乳桿菌可改善母豬健康狀況,緩解應激,提高其生長性能。張樂等[19]的研究表明給2~4胎次的長白×大白母豬飼喂含有約氏乳桿菌、干酪乳桿菌的復合益生菌,能顯著降低(P<0.01)妊娠期母豬糞便秘結率,提高哺乳母豬背膘損失,仔豬21日齡成活率無顯著變化,顯著減少仔豬掉隊率,降低腹瀉頻率。Demeckov等[20]研究發現植物乳桿菌PC-81-11-02能促進母豬產仔后腸上皮細胞增殖,降低母豬糞便中的大腸桿菌數量,維持母豬健康狀況,緩解應激,提高其生長性能。

        3.2 乳桿菌屬益生菌在反芻動物疾病預防中的應用

        3.2.1 在牛疾病中的應用

        新生犢牛,尤其是16±11日齡的犢牛最易受到各種因素的作用而發生腹瀉,導致死亡率上升,給養殖業造成巨大損失。目前,針對新生犢牛易感疾病以及自身獨特的生理特性,已經應用的臨床措施主要是采用中藥、抗生素以及微生態制劑,特別是乳酸菌類制劑。聶召龍等[21]發現飼喂復合乳酸菌可增加犢?漳c黏膜厚度,提高回腸絨毛高度/隱窩深度的比值和回腸脂肪酶活性,提高早期斷奶牦犢牛的生長性能。Timmerman等[22]研究發現哺乳期犢牛飼喂犢牛專用益生菌(calf-specificprobiotic,CSPB)可以改善腸道健康并促進消化,降低犢牛腹瀉和呼吸道疾病發病率。奶牛乳腺炎是造成牧場損失最嚴重的疾病,一些乳桿菌對致病菌具有抑制作用。如許女等[23]研究發現植物乳桿菌KF1產生的細菌素通過膜孔道滲漏機制對無乳鏈球菌、表皮葡萄球菌、溶血葡萄球菌等G+菌具有較強的抑菌作用,抑菌直徑大于18 mm。KF1細菌素對多重耐藥金黃色葡萄球菌生物被膜形成的主要毒力因子具有明顯的抑制作用。VALERIA等[24]通過從奶牛到小鼠體內的糞菌移植表明失調的腸道菌群可能是引發乳腺炎的原因之一,口服可恢復腸道菌群功能的益生菌是潛在的治療策略。

        3.2.2 在羊疾病中的應用

        研究表明,乳桿菌具有提高免疫力的作用,從而對疾病產生一定的預防效果。Izuddin  WI等[25]研究發現植物乳桿菌RG14可以通過TJP-1和CLDN-1等的上調,提高腸道屏障的完整性。斷奶后羔羊補充植物乳桿菌RG14后可促進瘤胃乳頭的生長,增強免疫和維持胃腸道健康。Quereda  JJ等[26]研究發現將乳酸桿菌Spp注射到羊的陰道中,不僅不會影響羊健康狀況或生育能力,而且還可以防止羊泌尿生殖器感染。Matthew  R  Beck等[27]研究發現,在需要能量補充以提高動物性能的情況下,增加乳酸桿菌發酵植物提取物以提高抗氧化狀態,能夠緩解羊在哺乳高峰前后期的能量負面平衡。El-Ashker等[28]發現使用乳鐵蛋白和乳酸桿菌補充劑的組合可引起Tollip、TLR4、IL-5等基因表達上調,因此LB可用作營養補充劑去增強健康羔羊的免疫能力,預防羔羊一些疾病的發生。

        4 展望

        乳桿菌屬益生菌有良好的益生特性,因此在家畜疾病防治中有著明顯療效,現階段都將其作為飼料添加劑應用。隨著研究技術的不斷創新,乳桿菌屬益生菌在腸道菌群代謝途徑中的功能以及分子靶點作用的研究,已經成為乳桿菌屬益生菌研發的最新熱點,將有望成為抗生素藥物的替代品。

        參考文獻:

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        作者:汪 雪1,陳 穎1,崔省委1,趙清梅2,余永濤1*

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