抗生素替代品嗜酸乳桿菌的研究進(jìn)展

張春輝

(河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 動物科技學(xué)院，河南 鄭州 450046)

過去六十多年，亞治療量抗生素添加到飼料中，促進(jìn)了動物生長、提高了飼料利用率、預(yù)防了動物感染性疾病。但是，這一使用也促進(jìn)了抗生素耐藥性的產(chǎn)生，加重了抗生素殘留的危害。

1 抗生素減退計劃的提出和飼料無抗存在的問題

為維護(hù)我國動物源性食品安全和公共衛(wèi)生安全，2019年7月10日，中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第194號文件[1]，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部決定停止生產(chǎn)、進(jìn)口、經(jīng)營、使用部分藥物飼料添加劑，并對相關(guān)管理政策作出調(diào)整。自2020年1月1日起，退出除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種,自2020年7月1日起，飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑(中藥類除外)的商品飼料。

在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)逐步減少飼料抗菌藥的使用，進(jìn)而有效控制獸藥殘留和細(xì)菌耐藥性的問題，符合國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和“減抗”政策，有助于確保人們“舌尖上的安全”。但畜禽無抗養(yǎng)殖也面臨著很多問題[2-3]:(1)抗生素替代品缺乏。國內(nèi)主要研究的微生態(tài)制劑、 酶制劑、 植物提取物等抗生素替代品，與抗生素促生長劑作用機(jī)理不同，缺乏完善的評價體系。(2) 生物安全體系薄弱。如養(yǎng)殖場抗體水平檢測不到位、病原體檢測不及時、藥物敏感性試驗不做，不能及早發(fā)現(xiàn)疫病、及早防制，易導(dǎo)致疫情失控。(3)飼料質(zhì)量問題眾多。飼料原料污染、抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在等，如果飼料中不加抗生素，營養(yǎng)物質(zhì)的消化率較以前降低[3]、養(yǎng)殖業(yè)效益會降低。但人們的生活離不開畜牧業(yè)的發(fā)展，從無抗生素的生產(chǎn)系統(tǒng)來看，需要開發(fā)可替代的飼料添加抗生素，幫助改善動物性能、保持最佳健康狀態(tài)的食用動物[4]。

2 國內(nèi)抗生素替代品的研究現(xiàn)狀

為確保飼料中抗生素“減退”計劃的順利執(zhí)行，加快研發(fā)一批實用、安全、新型的抗生素替代品投入市場使用，是科學(xué)家們的一項重要任務(wù)。

理想的飼料抗生素替代品應(yīng)該與抗生素有同樣的添加效果，但現(xiàn)階段的實際表明，沒有一種抗生素替代產(chǎn)品可以完全替代抗生素。[5]在無抗飼料的生產(chǎn)中，某種或某些飼料添加劑只能在一定程度上緩解或部分替代抗生素。與較便宜的抗生素比較，添加任何一種替代添加劑都會增加成本。在單一添加劑暫時無法替代抗生素的情況下，養(yǎng)殖戶利用某幾種添加劑在作用機(jī)理方面的協(xié)同性，在飼料中同時添加幾種抗生素替代品，以達(dá)到減少使用或完全不添加抗生素的目的。但目前經(jīng)過大量的體外試驗和試驗篩選、最優(yōu)化的功能性添加劑組合配伍還不多。

3 嗜酸乳桿菌的作用及作用機(jī)制研究

益生菌, 是對動物有益的活的或死的微生物, 由一種或多種益生菌經(jīng)培養(yǎng)干燥等工藝加工而成的制劑稱為微生態(tài)制劑。益生菌具有促進(jìn)動物機(jī)體發(fā)育、增強(qiáng)免疫力、提高肌肉品質(zhì)、改善養(yǎng)殖場內(nèi)外空氣質(zhì)量及環(huán)境等作用，同時具有在動物體內(nèi)安全無毒無殘留的優(yōu)勢，對于建立一個可持續(xù)的生態(tài)畜牧業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。我國批準(zhǔn)用于養(yǎng)殖動物生產(chǎn)的益生菌達(dá)幾十種，有嗜酸乳桿菌、枯草芽孢桿菌等。但部分益生菌對抗生素有天然耐藥性，影響感染性疾病的治療。目前報道資料提示，嗜酸乳桿菌是一種安全的益生菌[6-7]。

嗜酸乳桿菌，1900年從嬰兒糞便中分離出來，當(dāng)時被命名為嗜酸芽孢桿菌。經(jīng)重新鑒定、分類后，現(xiàn)屬于乳桿菌屬，革蘭陽性桿菌。國外專家稱它是“公認(rèn)安全的食品微生物”[6]。國內(nèi)研究證明：嗜酸乳桿菌YIT2004株對青霉素、氨芐西林、亞胺培南、慶大霉素、紅霉素和克林霉素敏感[7]。其在雞體內(nèi)大量存在，能利用各種碳源生長、耐膽汁、耐酸，PH=3的環(huán)境下，能存活5個小時；代謝乳糖、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、生物合成乳酸[8]。嗜酸乳桿菌的作用歸納起來主要有：營養(yǎng)作用、免疫作用和治療作用。

3.1 嗜酸乳桿菌的營養(yǎng)作用

益生菌是一種通過改善、補(bǔ)充腸道菌群平衡而對動物施加有利影響的活的微生物飼料添加劑。嗜酸乳桿菌，通過在動物胃腸道生物的競爭排斥作用，幫助動物建立有益的宿主胃腸道微生物區(qū)系，促進(jìn)動物生長、預(yù)防動物疾病，既能提高飼料的利用率，還有益于生產(chǎn)安全的畜禽產(chǎn)品。劉月等[9]的研究表明，嗜酸乳桿菌液能提高靈芝菌糠發(fā)酵飼料的蛋白質(zhì)含量、降低飼料中粗纖維的含量。Forte等[10]的研究顯示：嗜酸乳桿菌對母雞的新陳代謝和健康有益，既提高了飼料的利用率，也使養(yǎng)雞場的氨味增加，使用嗜酸乳桿菌能促進(jìn)禽類的健康養(yǎng)殖。課題組研究發(fā)現(xiàn)，含嗜酸乳桿菌的日糧能顯著提高人工感染大腸埃希菌動物模型(雞)的成活率為10%-20%。

3.2 嗜酸乳桿菌的免疫作用

嗜酸乳桿菌的免疫作用是通過調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)、限制體內(nèi)病原體的定植、調(diào)節(jié)代謝等，而使宿主獲得健康。[11-12]

嗜酸乳桿菌的誘導(dǎo)免疫反應(yīng)比枯草桿菌好[10]。殷金玲等[13]制成的免疫康可以從體液免疫、細(xì)胞免疫和單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)方面改善小鼠的機(jī)體免疫力。嗜酸乳桿菌LactobacillusacidophilusLa-14能調(diào)節(jié)陰道系統(tǒng)的先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)[14]。嗜酸乳桿菌在臨床用于治療免疫系統(tǒng)失調(diào)引起的疾病，可明顯減少呼吸道感染的時間、頻率、抗生素的使用時間，改善過敏性哮喘的治療效果[15-16]。

Caco-2 細(xì)胞系來源于人的直腸癌，其結(jié)構(gòu)和生化作用類似于人小腸上皮細(xì)胞，存在于小腸上皮中的多種主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)：代謝酶如谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶、氨基酸、二肽及維生素B 12 等在 Caco-2 細(xì)胞中都有相同的存在。嗜酸乳桿菌在體外能與人的Caco-2結(jié)腸腺癌細(xì)胞結(jié)合，但對動物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的作用，有待進(jìn)一步研究。

此外，國內(nèi)外專家也研究了嗜酸乳桿菌的治療作用。張艾[17]研究證實復(fù)方嗜酸乳桿菌片聯(lián)合奧美拉唑腸溶片治療急性腸胃炎，療效顯著，安全性高。Brzozowski等的研究表明[18]，嗜酸乳桿菌Ind-1和嗜酸乳桿菌Lakcid對炭疽芽孢桿菌和大腸桿菌有抗菌作用。

3.3 嗜酸乳桿菌的作用機(jī)制

嗜酸乳桿菌對致病菌的作用機(jī)制[19]包括與致病菌競爭黏附位點和產(chǎn)生抗菌物質(zhì)等。致病菌競爭黏附位點包括S-層蛋白與致病菌的競爭性粘附作用、胞外多糖與致病菌的競爭性粘附作用、脂磷壁酸與致病菌的競爭性粘附作用、防御物質(zhì)抑制致病菌的粘附作用。如L.acidphilusM 92菌株表面含有S-層蛋白，可以介導(dǎo)對L.acidphilus與E.coli3014和S.typhimurium的協(xié)同凝聚作用。

嗜酸乳桿菌單獨或聯(lián)合使用均能改善健康雞和感染艾滋病病毒雞胸肌的理化性質(zhì)[20]，嗜酸乳桿菌對病毒的作用機(jī)制不止一種,但多與細(xì)胞有關(guān)。(1)改變樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells, DC)中誘導(dǎo)的基因表達(dá)譜發(fā)揮作用。樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells, DCs)是一組分布廣泛的、由骨髓來源的、具有遷移能力的免疫細(xì)胞，是目前發(fā)現(xiàn)的功能最強(qiáng)大的抗原遞呈細(xì)胞(APC)，在抗腫瘤、抗感染、移植排斥和自身免疫疾病中發(fā)揮著重要作用。Gudrun Weiss等[21]研究證明，嗜酸乳桿菌通過作用于DCs發(fā)揮抗病毒作用。(2)嗜酸乳桿菌能通過增加細(xì)胞外毒性發(fā)揮作用，如La205能直接激活NK細(xì)胞、L.Acidophilus ATCC4356 S-層蛋白抑制H9N2病毒在DCs中的感染，刺激IFN-1信號通路，抑制炎癥過程[22]。

4 小結(jié)

代謝組學(xué)研究是一種無傷害的研究，與動物模型研究比較有其自身的優(yōu)點。對機(jī)體的生理、病理狀態(tài)研究，最合適的組學(xué)研究是代謝組學(xué)研究。代謝組學(xué)被用在抗生素替代品方面的研究，不僅能彌補(bǔ)蛋白質(zhì)組學(xué)的不足，還能彌補(bǔ)基因組學(xué)的缺憾。盡管目前嗜酸乳桿菌的相關(guān)產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在食品、制藥行業(yè)和畜牧業(yè)，但國內(nèi)關(guān)于嗜酸乳桿菌的藥物代謝動力學(xué)知識的報道很少。構(gòu)建無抗日糧營養(yǎng)消化技術(shù)評價體系, 用抗生素替代物去彌補(bǔ)無抗生素的可消化營養(yǎng)，需要充足的藥物代謝動力學(xué)內(nèi)容。嗜酸乳桿菌能利用各種來源的碳水化合物，本課題組對比嗜酸乳桿菌、黃芩和復(fù)合多維的作用研究，發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌組雞的增重速度較黃芩組快，差異顯著；比復(fù)合多維組作用快，但差異不顯著；嗜酸乳桿菌組，大腸埃希菌發(fā)病雞的治愈率較復(fù)合多維和黃芩都高。需要研究嗜酸乳桿菌在雞體內(nèi)的代謝組學(xué)，觀察掌握嗜酸乳桿菌及其代謝物的特點。

研究嗜酸乳桿菌的藥代動力學(xué)內(nèi)容及作用機(jī)制，找到其對肉雞免疫性能增強(qiáng)的適宜劑量范圍及其與飼料營養(yǎng)物質(zhì)之間的相互關(guān)系，能為科學(xué)合理地設(shè)計益生菌類飼料產(chǎn)品提供理論依據(jù)，能為有效地利用益生菌類產(chǎn)品預(yù)防動物性疾病奠定基礎(chǔ)，能極大地挽回養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中動物疫病帶來的損失，促進(jìn)畜牧業(yè)的健康發(fā)展。