布拉迪酵母菌的研究進(jìn)展及其在母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

■龍 廣 魏宏逵 彭 健，2

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，湖北武漢 430070；2.生豬健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢 430070）

在人和動(dòng)物的胃腸道中存在著數(shù)百種細(xì)菌。這些細(xì)菌主要可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是對(duì)宿主有利的細(xì)菌，如乳酸菌等；一類(lèi)是有害或分泌毒素的細(xì)菌，如大腸桿菌和沙門(mén)氏菌屬，主要經(jīng)消化道進(jìn)入結(jié)腸中后并能分泌毒素，導(dǎo)致機(jī)體脹氣、腹瀉和便秘，甚至造成類(lèi)似食物中毒的癥狀。在過(guò)去的幾十年中，抗生素在人和動(dòng)物機(jī)體上得到廣泛使用，這得益于其良好的治療效果。然而，抗生素長(zhǎng)期的使用，導(dǎo)致致病菌逐漸產(chǎn)生了抗藥性，而且還會(huì)造成機(jī)體微生物菌群失衡，引起致病菌感染和腸道炎癥等，許多國(guó)家已經(jīng)嚴(yán)格限制抗生素的使用。而益生菌良好的作用效果，使得其作為抗生素的替代物的觀念得到了越來(lái)越多的認(rèn)可。乳酸菌，比如乳桿菌屬、鏈球菌屬和雙歧桿菌在腸道中大量存在而不影響宿主的健康，是最主要的益生菌。乳酸桿菌和雙歧桿菌以外的常用于益生菌的微生物種類(lèi)有芽孢桿菌屬和酵母菌（釀酒酵母和曲霉菌屬）。酵母菌所含的酶類(lèi)、維生素和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有提高豬生長(zhǎng)性能的有益作用。

1 布拉迪酵母菌的結(jié)構(gòu)特性和營(yíng)養(yǎng)功能

布拉迪酵母菌（Saccharomyces boulardii，S.boulardii）是從一種產(chǎn)自印度的荔枝果皮中分離的酵母菌，屬于釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，S.cerevisiae）類(lèi)。大部分的釀酒酵母最適生長(zhǎng)和代謝溫度在30℃，而S.boulardii的最適溫度在37℃，這使得S.boulardii成為少數(shù)能很好適應(yīng)哺乳動(dòng)物腸道溫度的酵母菌之一。由于S.boulardii屬于真菌類(lèi)，而抗生素大多針對(duì)細(xì)菌類(lèi)，在理論上其可以與抗生素共同使用。在動(dòng)物模型上的試驗(yàn)表明，S.boulardii能很好的適應(yīng)胃酸環(huán)境。這可能有利于S.boulardii經(jīng)胃進(jìn)入后腸道，而不會(huì)使得其數(shù)量大量減少。另外，S.boulardii細(xì)胞壁的主要成分是酵母β-D-Gal和甘露聚糖（Mannan oligosaccharide，MOS）。其中，酵母β-D-Gal能夠有效刺激免疫受體細(xì)胞，從而激活T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞以及NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，能夠有效使得靶細(xì)胞壞死或凋亡。MOS是免疫功能最強(qiáng)的酵母多糖，它不僅能夠影響消化道的非自然免疫系統(tǒng)，還可以調(diào)整、改善自然免疫系統(tǒng)的防御功能。MOS通過(guò)充當(dāng)免疫刺激的輔助因子來(lái)發(fā)揮作用，增強(qiáng)動(dòng)物體液免疫和細(xì)胞免疫能力，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，結(jié)合吸附外源性病原菌等功能。

藥物代謝動(dòng)力學(xué)的研究表明，口服凍干的S.boulardii，3 d之內(nèi)就能在結(jié)腸中獲得穩(wěn)定的S.boulardii濃度，而在停止口服的2～5 d后，在糞便中就已檢測(cè)不到S.boulardii。這可能說(shuō)明了S.boulardii一個(gè)重要的特性，它是一種在腸道中轉(zhuǎn)移但不黏附在腸道上皮的益生菌。

2 布拉迪酵母菌的臨床應(yīng)用研究

2.1 布拉迪酵母菌對(duì)艱難梭菌感染的作用

臨床醫(yī)學(xué)研究表明，在膳食中加入富含菊粉的纖維與瓊脂的混合物，能顯著減少腸道中的艱難梭菌屬細(xì)菌，從而達(dá)到緩解婦女便秘的作用。梭菌屬細(xì)菌包含100多個(gè)種類(lèi)，其中，在人體的腸道中幾種主要的致病菌是肉毒梭菌（Clostridium botulinum）、艱難梭菌（Clostridium difficile，C.difficile）和產(chǎn)氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）。艱難梭菌是導(dǎo)致抗生素相關(guān)性腹瀉（Antibiotic associated diarrhea，AAD）的主要致病菌，而且被認(rèn)為是患者在接受抗生素治療時(shí)患上醫(yī)院獲得性結(jié)腸炎的主要病因?，F(xiàn)今能有效控制的產(chǎn)氣莢膜梭菌，主要產(chǎn)生于食物中毒和壞死性結(jié)腸炎相關(guān)的腸毒素。大約5%～20%的抗生素相關(guān)性腹瀉和少數(shù)的非食源性腹瀉可能是由A型產(chǎn)氣莢膜梭菌引起，而且主要發(fā)生在老年患者和受艱難梭菌感染的患者身上。

艱難梭菌感染（Clostridium difficile infection，CDI）是由于長(zhǎng)期的抗生素治療導(dǎo)致的C.difficile過(guò)度生長(zhǎng)及隨之而來(lái)的大量毒素分泌并對(duì)機(jī)體造成嚴(yán)重后果。C.difficile的致病株能產(chǎn)生2種毒素：一種是腸毒素，即毒素A；另一種則為細(xì)胞毒素，為毒素B。毒素A主要作用于結(jié)腸上皮細(xì)胞，引起腸道炎癥，而毒素B則導(dǎo)致腸細(xì)胞發(fā)生明顯的凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)固縮。C.difficile的過(guò)度生長(zhǎng)常常發(fā)生在抗生素治療過(guò)程中，腸道正常共生菌被大量殺死而留下了相對(duì)耐藥的C.difficile的時(shí)候。C.difficile感染者糞便中的細(xì)菌種類(lèi)與沒(méi)有感染者相比較，前者的細(xì)菌種類(lèi)明顯減少；而且，單一的益生菌可能并不足以使接受抗生素治療的患者預(yù)防或治愈結(jié)腸的CDI。治療CDI的常見(jiàn)抗生素是頭孢菌素類(lèi)和克林霉素，但是也有報(bào)道使用氟喹諾酮類(lèi)藥物治療的。幾乎所有的抗生素都能引起腹瀉，尤其是抗厭氧菌類(lèi)藥物，頭孢菌素類(lèi)、克林霉素和氨芐西林等是引起腹瀉的常見(jiàn)藥物，C.difficile還能引起人的假膜性結(jié)腸炎。

近年來(lái)，臨床醫(yī)學(xué)研究報(bào)道顯示，CDI的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，少數(shù)醫(yī)院預(yù)防CDI呈現(xiàn)出新的變化，主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：①更嚴(yán)格的清潔程序；②CDI感染者采取嚴(yán)格隔離的制度；③患者和醫(yī)院達(dá)成協(xié)議，與抗生素治療密切相關(guān)的CDI患者采用S.boulardii制劑治療。

2.2 布拉迪酵母菌對(duì)腸道炎癥的作用

一些研究報(bào)道顯示，S.boulardii能夠干擾宿主細(xì)胞的信號(hào)通路，并且能夠減少一些細(xì)胞炎癥因子的表達(dá)，如白介素-8（IL-8）、白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（Tumour necrosis factor-α，TNF-α）和干擾素-γ。這些研究表明，這種酵母菌能夠通過(guò)封閉信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活核因子-κB（Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB），同時(shí)增強(qiáng)絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）的激活，減少氮氧化物（NO）的產(chǎn)生（Girard等，2005），增加過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體（Peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR-γ）的表達(dá)以及調(diào)控T細(xì)胞的轉(zhuǎn)移活動(dòng)來(lái)減少炎癥。而有學(xué)者報(bào)道認(rèn)為，誘導(dǎo)型氮氧化物合酶（Inducible nitric oxide synthase，iNOS）mRNA的表達(dá)是由產(chǎn)生誘導(dǎo)作用因子TNF-α而非干擾素-γ（Interferon-γ，IFN-γ）介導(dǎo)的。因而，可以推測(cè)，誘導(dǎo)作用因子TNF-α減少可能使得iNOS產(chǎn)生減少，從而使合成的NO減少，最終緩解炎癥反應(yīng)。

3 布拉迪酵母菌應(yīng)對(duì)腸道致病菌感染

3.1 檸檬酸桿菌感染

S.boulardii可能具有減少致病菌在宿主腸道黏附的作用。檸檬酸桿菌（C.rodentium）是一種能夠移植到小鼠結(jié)腸中的微生物，引起附著或脫落損害和結(jié)腸組織增生。除了以腸出血性大腸桿菌（Enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）和腸病原性大腸桿菌（Enteropathogenic Escherichia coli，EPEC）感染小動(dòng)物作為模型以外，C.rodentium同樣也能作為一種研究引起小鼠腸道內(nèi)炎癥的模型。一份關(guān)于S.boulardii對(duì)C.rodentium感染小鼠作用的研究報(bào)道，在這個(gè)模型上評(píng)估S.boulardii對(duì)誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的作用。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，飼喂S.boulardii組小鼠腸道黏膜附著的細(xì)菌數(shù)量顯著減少（P＜0.05）。產(chǎn)生這個(gè)效果的并不是殺菌作用，而是與大腸桿菌B型分泌蛋白（E.colisecreted proteinsB，EspB）和緊密黏附素轉(zhuǎn)移受體蛋白（Translocated intimin receptor，Tir）分泌減少相關(guān)，而這兩種蛋白分別是與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和效應(yīng)蛋白相關(guān)聯(lián)的Ⅲ型分泌系統(tǒng)（The typeⅢsecretion system，TTSS）有關(guān)。在C.rodentium的感染過(guò)程中，Tir和緊密黏附素被證明是必要的毒力因子，同時(shí)，EspB被認(rèn)為是重要的定植因子，而且是轉(zhuǎn)運(yùn)活性中轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的必要組成部分。而在陰性對(duì)照組中，突變型C.rodentium的TTSS功能缺陷，即不能分泌Tir蛋白或EspB蛋白，得到了與添加S.boulardii組相似的試驗(yàn)結(jié)果。因而可以推測(cè)，S.boulardii對(duì)TTSS的抑制作用可能使得致病菌在宿主腸道的附著減少，改善由C.rodentium引起的病變，并維持腸上皮細(xì)胞屏障完整性的功能。因而可以推測(cè)，S.boulardii同樣可能能夠抑制大腸桿菌和艱難梭菌等致病菌在腸道上皮的黏附。

3.2 大腸桿菌和志賀氏菌感染

除了抑制致病菌黏附的作用，S.boulardii可能還具有維持腸上皮屏障完整性的功能。幾種常見(jiàn)致病微生物，如EHEC、EPEC和福氏志賀菌（Shigella flexneri）都能通過(guò)一系列特異的感染機(jī)制黏附在腸道黏膜并導(dǎo)致腸道緊密連接結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，同時(shí)破壞黏膜通透性、產(chǎn)生腸囊腫并分泌細(xì)胞促炎因子。S.boulardii作用于腸上皮細(xì)胞屏障、加強(qiáng)緊密連接結(jié)構(gòu)并恢復(fù)因致病菌感染而被破壞的細(xì)胞膜通透性。在細(xì)菌感染過(guò)程中，肌球蛋白輕鏈（Myosin light chain，MLC）被磷酸化，緊密連接被破壞。而MLC與控制細(xì)胞間緊密連接的細(xì)胞骨架蛋白相關(guān)。S.boulardii阻止MLC磷酸化，并同時(shí)保護(hù)腸道屏障功能。EPEC（E2348/69）感染T84細(xì)胞時(shí)，單層跨膜抵抗減少，緊密連接周?chē)植嫉南嚓P(guān)蛋白位置發(fā)生改變，如閉鎖小帶ZO-1，結(jié)果導(dǎo)致上皮屏障結(jié)構(gòu)被破壞。相反的，當(dāng)感染發(fā)生在S.boulardii存在的情況下時(shí)，跨膜抵抗結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生改變，并且，閉鎖小帶蛋白ZO-1分布位置不變。而在Shigella flexneri感染T84細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞膜蛋白claudin-1和ZO-2的表達(dá)水平明顯下降，而S.boulardii存在的情況下，S.boulardii對(duì)緊密連接組成蛋白（claudin-1和ZO-2）有積極的保護(hù)作用，并對(duì)屏障的功能有顯著的保護(hù)效果。因此，EHEC、EPEC和Shigella flexneri通過(guò)影響緊密連接相關(guān)蛋白誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞屏障的完整性改變。S.boulardii能夠阻止MLC磷酸化，同時(shí)恢復(fù)閉鎖小帶1和2（ZO-1,ZO-2）的完整性及claudin-1的分布。因此，S.boulardii可能具有提高腸道上皮細(xì)胞恢復(fù)腸道通透性的功能的能力。

4 布拉迪酵母菌的腸道營(yíng)養(yǎng)功能

在人和生長(zhǎng)大鼠上的研究表明，S.bouladrii產(chǎn)生的腸道營(yíng)養(yǎng)作用主要包括：增加分離的上皮細(xì)胞和管腔液中蔗糖酶、麥芽糖酶糖化酶、乳糖酶、海藻糖酶、氨肽酶和堿性磷酸酶的特異性和總活性，提高分泌型IgA的分泌以及隱窩細(xì)胞中多聚免疫球蛋白受體的合成。

使用S.boulardii處理大鼠的研究結(jié)果呈現(xiàn)出一個(gè)標(biāo)志性的發(fā)現(xiàn)，那就是通過(guò)增加刷狀緣膜（Brush border membrane，BBM ）囊中鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)載體-1，使得從腸道中攝取的葡萄糖增加。刺激BBM使得酶和載體增加，至少部分原因是由于腸腔內(nèi)多胺、精胺和亞精胺的釋放增強(qiáng)引起。S.boulardii在腸道中轉(zhuǎn)移的過(guò)程中會(huì)分泌大量的蔗糖酶、麥芽糖酶、海藻糖酶和能夠使得細(xì)菌內(nèi)毒素去磷酸化的蛋白磷酸酶。

5 布拉迪酵母菌在母豬生產(chǎn)上的應(yīng)用

母豬在圍產(chǎn)期發(fā)生便秘的現(xiàn)象比較普遍，可能會(huì)導(dǎo)致母豬食欲不振、能量攝入不足、產(chǎn)后無(wú)乳癥，情況嚴(yán)重的可能導(dǎo)致死胎發(fā)生或增加。另外，母豬便秘還可能擾亂其自身的消化機(jī)能，嚴(yán)重時(shí)可能致死。研究發(fā)現(xiàn)在母豬妊娠和泌乳期日糧中添加0.01%布拉迪酵母菌能顯著減少腸道中大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量，并有效改善泌乳期的便秘情況。然而僅在泌乳期添加2.0×109cfu/kg的布拉迪酵母菌則沒(méi)有能顯著改善母豬便秘情況。

妊娠期和泌乳期日糧中添加0.01%布拉迪酵母菌還能提高泌乳期采食量，以及仔豬21日齡斷奶重和平均日增重。這種調(diào)控作用與布拉迪酵母菌能顯著降低圍產(chǎn)期母豬的炎癥反應(yīng)，降低血液中游離脂肪酸水平，并提高短鏈脂肪酸水平，從而改善妊娠后期的胰島素敏感性有關(guān)。另一研究也發(fā)現(xiàn)在分娩前3周至分娩添加1×109cfu/kg或2×109的布拉迪酵母菌能顯著提高仔豬的斷奶重。

此外，有研究表明在泌乳期日糧中添加5.0×109cfu/kg的布拉迪酵母菌能提高初乳中IgA和IgG的含量，并有提高常乳中IgA的趨勢(shì)。與此類(lèi)似，另一研究也表明妊娠期和泌乳期日糧中添加0.5%的布拉迪酵母菌能顯著提高初乳中IgG的含量，而添加量為0.05%時(shí)常乳中IgA的含量就有提高趨勢(shì)。然而也有研究指出，在妊娠和泌乳期日糧中添加0.01%布拉迪酵母菌并未能影響初乳或常乳中IgA和IgG的含量。這表明布拉迪酵母菌對(duì)母豬乳中IgA和IgG含量的影響可能與其添加量有關(guān)。此外，值得注意的是，布拉迪酵母菌有益作用可能對(duì)于健康狀況較差的母豬而言更為明顯。

6 小結(jié)

綜上所述，布拉迪酵母菌不論是在抵抗因艱難梭菌感染引起的AAD，還是在抑制其他腸道致病菌感染的過(guò)程中，都展現(xiàn)了其作為最有效的益生菌之一的重要潛力。另外，布拉迪酵母菌在母豬生產(chǎn)中同樣具有重要的應(yīng)用價(jià)值，特別是能有效減少致病菌數(shù)量、緩解母豬圍產(chǎn)期便秘，改善母豬腸道的健康水平。因此，隨著研究的深入，布拉迪酵母菌無(wú)論是在臨床醫(yī)學(xué)研究，還是在畜牧生產(chǎn)中，都擁有廣闊的應(yīng)用前景。

（參考文獻(xiàn)58篇，刊略，需者可函索）