中鏈脂肪酸及其衍生物有利于動物腸道健康

張 弦 譯自，Vol.29(2021)，№7：10～11

王晶晶 校

抗生素生長促進劑(antibiotic growth promoters，AGP)通過成功靶向特定細菌譜，顯著提高了現(xiàn)代畜牧的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力水平。然而，畜牧生產(chǎn)高度依賴AGP 會給牲畜和人類健康帶來巨大的疾病控制難度。自2006 年歐盟頒布AGP 禁令以來，禁止在常規(guī)的動物生產(chǎn)中使用AGP 并尋找替代品已成為全球畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標。禁止在日糧中添加AGP 會顯著增加動物對某些疾病的敏感性，嚴重影響它們的生長性能和生產(chǎn)效率。目前，研究最優(yōu)替抗方案已經(jīng)成為畜牧業(yè)發(fā)展的優(yōu)先事項。益生菌、益生元、植物提取物、酵母和有機酸等飼料添加劑已經(jīng)作為替抗方案的一部分得到了廣泛的研究。在有機酸中，中鏈脂肪酸(medium-chain fatty acids，MCFA) 及其衍生物以其強大的抗菌特性而聞名，尤其是對革蘭陽性菌。MCFA是一種飽和羧酸，從C6到C12，以甘油三酯的形式存在于椰子油和棕櫚仁油中。市場上有許多含有MCFA 及其衍生物的產(chǎn)品，一些研究人員對此展開了深入的研究，以評估其對動物的益處。一項研究表明，在母豬日糧中添加有機酸和MCFA 的混合物，可以改善母豬糞便中的微生物區(qū)系組成，從而提高仔豬的生產(chǎn)性能。另一項研究表明，添加這類有機酸和MCFA 的混合物對肉雞糞便中的微生物區(qū)系組成、免疫反應和生長性能都有積極的作用。

1 脂肪酸與單甘油酯

研究人員自首次在人類母乳中發(fā)現(xiàn)MCFA的抗菌性以來，就對其進行了廣泛的研究。雖然母乳中的甘油三酯不具備直接的抗菌特性，但其在嬰兒胃腸道中消化后會釋放出脂肪酸和單甘油酯，從而產(chǎn)生抗菌特性。因此MCFA體外抗菌特性研究主要集中在游離脂肪酸和單甘油酯兩種形態(tài)。月桂酸(laurie acid，LA)被認為是一種具有多種抗微生物(包括抗細菌、抗真菌和抗病毒) 特性的MCFA。MCFA及其衍生物最主要的抗微生物作用機制是破壞細胞膜，從而抑制細菌生長。單甘油酯月桂酸(monoglyceride lauric acid，GML)中的甘油結(jié)構(gòu)似乎比其脂肪酸形式具有更強的親水性，在體外對一些革蘭陽性菌(如鏈球菌) 的最低抑菌濃度(minimum inhibition concentration，MIC)更低，但并非對所有的革蘭陽性菌都如此。研究表明，LA 和GML 對白喉棒桿菌的最低抑菌濃度相當，而LA 對單核增生李斯特菌的抑菌活性更強(以上兩種菌都是導致人類疾病的革蘭陽性菌)。另一項研究發(fā)現(xiàn)，GML 和LA 對金黃色葡萄球菌具有相同的抑菌活性，有觀點認為LA 是GML 對金黃色葡萄球菌具有抑菌活性的原因之一。研究還發(fā)現(xiàn)，相似濃度的LA 和GML 可抑制金黃色葡萄球菌的β-內(nèi)酰胺酶的活性，并阻斷金黃色葡萄球菌中毒性休克綜合征毒素1 的表達。此外，在不同的配比下，LA 和GML 對化膿性鏈球菌可能會產(chǎn)生協(xié)同作用：組合作用表現(xiàn)出比單一成分更強的抑菌活性(當LA∶GML=2∶1 時，MIC 為20 μg/mL；LA 的MIC 為120 μg/mL；GML的MIC 為30 μg/mL)。LA 和GML 對不同的包膜病毒均有抗病毒特性。

2 減少飼料中的病原體

體外抗菌試驗表明，有機酸可以用作飼料防腐劑，也可以作為病原體經(jīng)口感染的第一道屏障。

近年來，人們對飼料的生物安全越來越重視。研究表明，雖然配制飼料時所用的動物副產(chǎn)品是病毒傳播的主要途徑，但植物性飼料，特別是豆粕也有一定的風險。如今畜牧業(yè)非常依賴全球原材料貿(mào)易，這增加了病毒在各大洲之間傳播的機會。2013 年美國暴發(fā)了豬流行性腹瀉，后期的調(diào)查顯示，受污染的飼料和飼料原料是這次疫情的潛在來源。一項由Pipestone 應用研究中心的Scott Dee 博士、堪薩斯州立大學的Megan C Niederwerder 博士、南達科他州立大學的Aaron Singrey 博士和Eric Nelson 博士以及Pancosma 公司參與的合作研究表明，MCFA 是減弱豬繁殖與呼吸綜合征病毒、豬流行性腹瀉病毒和傳染性支氣管炎病毒A 通過污染的飼料向仔豬傳播的潛在飼料添加劑。MCFA 還能顯著提高試驗仔豬的平均日增重。

3 腸道形態(tài)和免疫調(diào)節(jié)

MCFA 及其衍生物不僅可以通過減少病原菌調(diào)節(jié)動物腸道微生物區(qū)系，而且對腸道形態(tài)有一定的影響。一項研究表明，在日糧中添加MCFA 可增加仔豬小腸絨毛長度，降低隱窩深度。MCFA 還在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮一定的作用，特別是在炎癥期間。

另一項研究表明，在大鼠飼料中添加MCFA甘油三酯，可通過增加IgA 的分泌量和調(diào)節(jié)內(nèi)毒素引起的炎癥免疫反應保護腸道健康。研究發(fā)現(xiàn)，向飼喂環(huán)磷酰胺（免疫抑制劑）的小型豬補充MCFA 有助于減少腸道炎癥和氧化應激，同時增強腸道屏障功能。

4 隱性損失

動物遭遇致病性挑戰(zhàn)會增加蛋白質(zhì)和能量的損失。據(jù)估計，先天性和獲得性免疫反應造成的賴氨酸損失相當于每千克體重每天平均損失0.231 g。亞臨床感染如果被低估或忽視，也會影響動物的整體生長性能。研究表明，在日糧中禁用AGP 后，動物的生產(chǎn)性能會下降，因為疾病的發(fā)生率會提高，動物需要更多的蛋白質(zhì)和能量來應對病原體。在減少抗生素使用的同時提高動物的生產(chǎn)性能將是一個系統(tǒng)性的工程，需要從生物安全到飼料衛(wèi)生等多方面全面考慮。腸道健康對促進動物生長、增強對疾病的抵抗力和集中能量來促進發(fā)育至關(guān)重要。MCFA 及其衍生物在AGP 替代解決方案中起著關(guān)鍵作用，其不僅是一種抗菌成分，而且還具有其他促進動物健康的潛在特性，如改善腸道形態(tài)、增強免疫反應和抑制飼料中病原體等。