飼糧和益生菌對(duì)犬、貓腸道菌群影響的研究進(jìn)展

趙夢(mèng)迪 李光玉 劉可園 周 寧

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，青島 266109；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長(zhǎng)春 133118；3.山東寵之優(yōu)品寵物食品有限公司，濰坊 262218)

作為歐亞灰狼和野貓的后代，犬和貓都是人工馴化較早的動(dòng)物之一[1-2]。大約從一萬(wàn)年前開(kāi)始馴化，如今已經(jīng)選擇出多種適合人類飼養(yǎng)的犬、貓品種，并在全球范圍內(nèi)繁衍至數(shù)億只。隨著犬、貓角色由“看家護(hù)院”到“情感陪伴”的轉(zhuǎn)變，其社會(huì)角色也轉(zhuǎn)變成伴侶動(dòng)物或家庭成員，越來(lái)越多的寵物主愿意為寵物的健康和改善寵物福利付出更多的時(shí)間和金錢。犬、貓已經(jīng)從自己獵食和簡(jiǎn)單的喂養(yǎng)轉(zhuǎn)變成追求科學(xué)化、精細(xì)化、健康化的飼糧模式，犬、貓的食品研發(fā)已經(jīng)向營(yíng)養(yǎng)均衡和保證動(dòng)物健康的方向發(fā)展[3]。

哺乳動(dòng)物胃腸道(gastrointestinal tract，GIT)中居住著生物圈中最復(fù)雜和最多樣化的微生物群落之一，即腸道菌群，其中含有1010～1014個(gè)微生物，主要由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和病毒等組成[4-6]。腸道菌群具有調(diào)節(jié)腸道內(nèi)分泌、促進(jìn)宿主消化食物、清除內(nèi)毒素和為宿主提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等功能[7]。犬、貓腸道中也含有大量的微生物菌群，即犬、貓腸道菌群，與其他哺乳動(dòng)物的腸道菌群發(fā)揮著相同的作用[8]。研究發(fā)現(xiàn)，犬、貓腸道菌群在新陳代謝、免疫和神經(jīng)行為等多種生命過(guò)程中發(fā)揮重要的功能，包括降解不可消化的碳水化合物、產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short chain fatty acid，SCFAs)等代謝產(chǎn)物，能夠?yàn)榻Y(jié)腸細(xì)胞提供能量，在維持腸道上皮屏障的完整性中起關(guān)鍵作用[7，9]。

動(dòng)物福利通常是指動(dòng)物處于康樂(lè)的狀態(tài)，在此狀態(tài)下，動(dòng)物健康快樂(lè)，物質(zhì)條件能滿足基本需求。近年來(lái)，不斷有寵物食品被爆出存在安全問(wèn)題，如三聚氰胺污染、霉菌毒素污染、維生素B1缺乏和維生素D中毒等，這不僅危害了動(dòng)物的健康，也不符合動(dòng)物福利的要求，同時(shí)也導(dǎo)致寵物主對(duì)一些寵物食品產(chǎn)生了質(zhì)疑。但這些也使得人們逐漸意識(shí)到飼糧對(duì)犬、貓健康和福利的重要性[10]。犬、貓腸道菌群通過(guò)發(fā)酵將未被腸道消化酶消化的食糜中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解，來(lái)調(diào)控自身生長(zhǎng)和繁殖，菌群的代謝產(chǎn)物也會(huì)對(duì)宿主的一些生理功能產(chǎn)生重要影響，進(jìn)一步維持犬、貓健康腸道穩(wěn)態(tài)[11]。也就是說(shuō)，為犬、貓?zhí)峁┠軌蚓S持健康腸道穩(wěn)態(tài)的飼糧，是保證動(dòng)物健康的關(guān)鍵因素之一，這也符合動(dòng)物福利的要求。

盡管犬、貓腸道菌群發(fā)揮著多種重要的生理功能，但與已取得重大科學(xué)進(jìn)展的人類腸道菌群研究相比，對(duì)犬、貓腸道菌群的了解還是不深入、不全面的。本文概述了犬、貓腸道菌群的組成，飼糧對(duì)犬、貓腸道菌群影響的研究進(jìn)展，并介紹了益生菌(probiotics)等幾種功能性食品添加劑在犬、貓飼糧中應(yīng)用的新成果。

1 犬、貓腸道菌群的組成

犬、貓與其他哺乳動(dòng)物相同，沿著消化道從胃到結(jié)腸菌群的豐度和多樣性逐漸增加[12]。厭氧菌主要分布在腸道遠(yuǎn)端(回腸)，而在腸道近端(空腸)好氧菌和厭氧菌分布較為均勻[13]。厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)是犬、貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群，但豐度存在較大的個(gè)體差異性。在一項(xiàng)研究中，使用基于16S rRNA基因擴(kuò)增子的Sanger測(cè)序技術(shù)在6只健康獵犬的結(jié)腸中鑒定出4種主要的系統(tǒng)發(fā)育譜系：厚壁菌門(47.7%)、變形菌門(23.3%)、梭桿菌門(Fusobacteria，16.6%)和擬桿菌門(12.4%)[14]。

1.1 厚壁菌門

厚壁菌門包含多種微生物。其中，梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)是犬、貓腸道中厚壁菌門的優(yōu)勢(shì)菌屬，以Ⅳ簇[例如瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、普拉梭菌(Faecalibacteriumprausnitzii)]、ⅩⅠ簇[例如消化鏈球菌科(Peptostreptococcaceae)]和ⅩⅣ簇[例如布勞特氏菌屬(Blautia)]為主[7,15-16]。Ⅳ簇和ⅩⅣa簇包含了許多產(chǎn)生SCFAs的菌群[(例如毛螺菌屬(Lachnospira)、瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、糞桿菌屬(Faecalibacterium)]。SCFAs作為部分腸道微生物的代謝產(chǎn)物，在動(dòng)物腸道中主要參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和細(xì)胞凋亡等重要的生理調(diào)控過(guò)程，在維持宿主腸道健康方面發(fā)揮著重要作用。

厚壁菌門中的乳桿菌屬(Lactobacillus)在犬、貓腸道中分布也極其廣泛，數(shù)量通常在104～108CFU/mL。據(jù)報(bào)道，發(fā)酵乳桿菌(L.fermentum)、鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)和唾液乳桿菌(L.salivarius)是健康犬腸道菌群的重要組成部分[17]。在貓腸道中發(fā)現(xiàn)的乳桿菌屬主要是嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、唾液乳桿菌(L.salivarius)、約翰遜乳桿菌(L.johnsonii)、羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)和清酒乳桿菌(L.sakei)，這與人類腸道菌群的研究結(jié)果[18]相似。

1.2 擬桿菌門

擬桿菌門中的擬桿菌屬(Bacteroides)和普雷沃氏菌屬(Prevotella)是犬、貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌[19-22]。研究發(fā)現(xiàn)，普雷沃氏菌屬和擬桿菌屬的豐度受個(gè)體差異性的影響變化較大[16]。值得注意的是，普雷沃氏菌屬的豐度與梭桿菌屬(Fusobacterium)的豐度呈負(fù)相關(guān)，這表明它們可能占據(jù)相同的生態(tài)位[17]。

1.3 梭桿菌門

梭桿菌門中的梭桿菌屬是犬、貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌，相對(duì)于犬而言，在貓的腸道內(nèi)豐度較低[19-23]。在人類腸道菌群研究中，梭桿菌屬被認(rèn)為與炎癥性腸病的發(fā)生具有相關(guān)性。梭桿菌屬中的核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum)被認(rèn)為與人類結(jié)、直腸癌發(fā)生有關(guān)，具有潛在致癌性[24-26]。然而，在犬、貓中尚未報(bào)道過(guò)這種負(fù)面影響。研究發(fā)現(xiàn)，在健康犬、貓的腸道菌群中梭桿菌屬豐度較高，在其他食肉動(dòng)物腸道菌群中也比較常見(jiàn)，這可能和宿主的飼糧喜好相關(guān)[19-22,26]。

1.4 變形菌門和放線菌門

變形菌門和放線菌門也是犬、貓腸道的優(yōu)勢(shì)菌群[27-28]。變形菌門中，薩特氏菌屬(Sutterella)、琥珀酸弧菌屬(Succinivibrio)、厭氧螺菌屬(Anaerobiospirillum)和大腸埃氏菌屬-志賀氏菌屬(Escherichia-Shigella)是優(yōu)勢(shì)菌屬[27]。大腸埃氏菌屬-志賀氏菌屬和沙門氏菌屬(Salmonella)都屬于腸桿菌科(Enterobacteriaceae)，一般被認(rèn)為是胃腸道疾病的病原菌之一[28]。紅蝽菌科(Coriobacteriaceae)是放線菌門的優(yōu)勢(shì)菌科，柯林斯菌屬(Collinsella)和斯萊克氏菌屬(Slackia)是犬放線菌門的優(yōu)勢(shì)菌屬，遲緩埃格特菌屬(Eggerthella)和歐陸森氏菌屬(Olsenella)是貓放線菌門的優(yōu)勢(shì)菌屬[29]。

研究發(fā)現(xiàn)，不同腸道區(qū)域內(nèi)的微生物菌群豐度存在著差異。犬、貓十二指腸中的微生物數(shù)量通常為102～105CFU/g。然而，也有報(bào)道發(fā)現(xiàn)在健康的犬、貓十二指腸中的微生物數(shù)量可達(dá)到109CFU/g[28-29]。而結(jié)腸中微生物數(shù)量在109～1011CFU/g。梭狀芽孢桿菌屬在十二指腸中占主導(dǎo)地位，梭桿菌屬和擬桿菌屬在結(jié)腸中豐度比較高[17-18，30]。犬、貓腸道主要優(yōu)勢(shì)菌群見(jiàn)表1。

表1 犬、貓腸道主要優(yōu)勢(shì)菌群

隨著科技手段不斷的進(jìn)步，動(dòng)物腸道菌群多樣性的研究更加深入，但是它們之間的相互作用對(duì)宿主的影響以及在引起疾病中的作用還尚未明確。由于從犬、貓胃腸道不同部位收集樣品難度較高且不符合動(dòng)物福利的要求，大多數(shù)研究集中在犬、貓糞便菌群上。Scanlan等[32]通過(guò)熒光原位雜交分析了健康的人類和犬的糞便DNA，結(jié)果顯示，其中約98%是細(xì)菌，真菌和古細(xì)菌合計(jì)占比少于2%。Swanson等[33]使用454焦磷酸測(cè)序法對(duì)犬的糞便進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)約98%是細(xì)菌，古細(xì)菌占比約1%。

Johnston等[34]研究發(fā)現(xiàn)，與人類和犬相比，貓的小腸中含有更多的細(xì)菌，并且專性厭氧菌占比較高。Minamoto等[35]詳細(xì)地總結(jié)了貓的腸道菌群組成和功能。越來(lái)越多的研究表明，之前研究認(rèn)為“微生物群發(fā)育是動(dòng)物出生時(shí)才開(kāi)始的”這種說(shuō)法是值得商榷的。Rautava等[36]和Jiménez等[37]研究發(fā)現(xiàn)，人類和小鼠在子宮內(nèi)腸道菌群就已經(jīng)開(kāi)始定植。雖然在犬、貓上還沒(méi)有分娩前微生物定植的相關(guān)研究，但是不能排除這種可能性，因?yàn)槿?、貓都是哺乳?dòng)物，并且與人類有著相似的生理和解剖模式。現(xiàn)有的貓科動(dòng)物腸道菌群的研究主要集中在短毛貓品種上，今后還需要更詳細(xì)地研究其他品種貓的腸道菌群組成和功能，來(lái)補(bǔ)充和完善貓的腸道菌群數(shù)據(jù)庫(kù)[38]。

盡管優(yōu)勢(shì)菌普遍存在于健康的犬、貓腸道中，但是受到一些因素的影響還是會(huì)發(fā)生豐度的變化(圖1)。

圖1 影響犬、貓腸道菌群的主要因素

2 飼糧組成對(duì)犬、貓腸道菌群的影響

2.1 飼糧組成對(duì)犬腸道菌群的影響

盡管犬分類學(xué)上屬于食肉目，但目前還是認(rèn)為犬偏向于雜食性。除了添加肉類，犬的飼糧中一般還含有谷物、水果和蔬菜等原料，都能被動(dòng)物較好的消化和利用。

Bresciani等[39]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂健康犬相近營(yíng)養(yǎng)水平的植物蛋白質(zhì)膨化飼糧和傳統(tǒng)膨化飼糧(動(dòng)植物混合蛋白質(zhì)飼糧)，犬的腸道菌群組成并沒(méi)有發(fā)生顯著變化，說(shuō)明保證飼糧提供滿足犬需要的蛋白質(zhì)前提下，蛋白質(zhì)來(lái)源對(duì)犬腸道菌群組成的影響并不大，但還需要進(jìn)行更多的試驗(yàn)來(lái)消除個(gè)體差異。Hang等[40]評(píng)估了高碳水化合物飼糧、高蛋白質(zhì)飼糧和商品飼糧對(duì)5只雄性比格犬糞便菌群的影響，采集比格犬新鮮糞便進(jìn)行鳥(niǎo)嘌呤-胞嘧啶含量特異性分析和16S rRNA基因擴(kuò)增，結(jié)果顯示，采食商品飼糧的比格犬糞便中梭狀芽孢桿菌屬、乳桿菌屬、球孢桿菌屬(Bacillusglobigii)和擬桿菌屬的豐度高于其他飼糧；高碳水化合物飼糧提高了犬糞便中丹毒絲菌目(Erysipelotrichales)的豐度，高蛋白質(zhì)飼糧提高了犬糞便中梭桿菌屬的豐度。Mori等[41]評(píng)估了減肥飼糧、低脂飼糧、腎臟飼糧和過(guò)敏性飼糧4種不同功能飼糧對(duì)健康犬腸道菌群多樣性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼喂高蛋白質(zhì)、高纖維的減肥飼糧的犬腸道菌群變化較大，其中擬桿菌屬、普雷沃氏菌屬和糞桿菌屬的豐度顯著提高；飼喂低脂飼糧的犬腸道中糞桿菌屬的豐度顯著提高；飼喂減肥飼糧(28.1%纖維)和低脂飼糧(8.6%纖維)的犬腸道中均含有可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維，因此這2種飼糧中糞桿菌屬豐度的提高可能與飼糧中纖維含量及纖維類型的不同有關(guān)。

Kerr等[42]探究飼糧中添加25%煮熟白蕓豆對(duì)健康成年犬糞便菌群的影響，飼喂4周后，收集犬的新鮮糞便進(jìn)行16S rRNA測(cè)序分析，結(jié)果顯示，飼喂煮熟白蕓豆組犬的糞便菌群與對(duì)照組無(wú)顯著差異，說(shuō)明煮熟白蕓豆可作為犬飼糧的原料來(lái)提供蛋白質(zhì)和纖維；飼糧干預(yù)4周后的犬與試驗(yàn)開(kāi)始前犬的微生物菌群組成存在著顯著差異，飼糧干預(yù)后犬的厚壁菌門的豐度顯著提高，放線菌門和梭桿菌門的豐度顯著降低。

近年來(lái)，超重和肥胖已逐漸成為寵物犬中的“流行病”。能量攝入與消耗之間的不平衡是引起犬肥胖的主要原因之一。還需要更深入的研究來(lái)分析不同營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)犬腸道菌群的影響，進(jìn)而通過(guò)飼糧干預(yù)來(lái)調(diào)節(jié)犬的腸道菌群和體重，來(lái)改善犬的健康和福利。

2.2 飼糧組成對(duì)貓腸道菌群的影響

傳統(tǒng)的商業(yè)貓糧通常分為2類：干糧或濕糧[43]。Bermingham等[44]采用交叉分組隨機(jī)飼喂16只成年貓干糧或濕糧，飼喂5周，結(jié)果顯示，飼喂?jié)窦Z(41.87%粗蛋白質(zhì)、42.39%粗脂肪和1.62%粗纖維，干物質(zhì)基礎(chǔ))的貓糞便中放線菌門的豐度顯著降低，梭桿菌門和變形菌門的豐度顯著提高；試驗(yàn)共檢測(cè)到46個(gè)菌屬，其中有30個(gè)菌屬因飼糧的改變發(fā)生了顯著變化；飼喂干糧(32.91%粗蛋白質(zhì)、11.05%粗脂肪和1.88%粗纖維)的貓糞便中乳桿菌屬、巨球型菌屬(Megasphaera)和歐陸森氏菌屬的豐度較高，擬桿菌屬和布勞特氏菌屬的豐度較低，說(shuō)明改變飼糧短時(shí)間內(nèi)(5周)就能引起貓腸道菌群的變化，但這種變化不能歸因于任何特定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因?yàn)樵囼?yàn)中幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量并不相同。Young等[45]采用宏基因組測(cè)序探究斷奶前、后飼喂顆粒飼糧(35.3%粗蛋白質(zhì)、20.2%粗脂肪和1.8%粗纖維)和罐頭(45.3%粗蛋白質(zhì)、37.6%粗脂肪和1.5%粗纖維，干物質(zhì)基礎(chǔ))對(duì)幼貓糞便菌群組成和功能的影響，結(jié)果表明，飼喂顆粒飼糧的幼貓糞便中乳桿菌屬、雙歧桿菌和柯林斯菌的豐度高于飼喂罐頭的幼貓；斷奶后飼糧干預(yù)影響了幼貓腸道功能基因的富集，飼喂罐頭的幼貓腸道中參與維生素生物合成、代謝和運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)基因組顯著富集，尤其是維生素K和B族維生素，表明斷奶后飼糧干預(yù)可以影響機(jī)體維生素的生物合成功能。這說(shuō)明通過(guò)調(diào)節(jié)飼糧來(lái)調(diào)控貓腸道菌群的豐度和功能可能是改善犬、貓健康的重要途徑之一。值得注意的是，相較于犬，貓對(duì)微生物合成的B族維生素(如硫銨素和煙酸)需求更高，因此斷奶后的飼糧干預(yù)對(duì)幼貓來(lái)說(shuō)更加重要。

Hooda等[46]選擇14只雄性短毛幼貓來(lái)探究蛋白質(zhì)與碳水化合物比例對(duì)斷奶幼貓腸道菌群的影響，結(jié)果顯示，飼喂中等水平蛋白質(zhì)、中等水平碳水化合物飼糧(34.34%粗蛋白質(zhì)和6.88%總膳食纖維)的幼貓放線菌門的豐度提高，梭桿菌門的豐度降低；在屬水平上，小桿菌屬(Dialister)、氨基酸球菌屬(Acidaminococcus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、巨球型菌屬和光崗菌屬(Mitsuokella)的豐度顯著提高；飼喂高水平蛋白質(zhì)、低水平碳水化合物飼糧(52.88%粗蛋白質(zhì)和2.01%膳食纖維)的幼貓糞桿菌屬、瘤胃球菌屬、布勞特氏菌屬和真桿菌屬(Eubacterium)的豐度顯著提高。Vester等[47]研究了中等蛋白質(zhì)水平飼糧和高蛋白質(zhì)水平飼糧對(duì)斷奶幼貓腸道菌群的影響，結(jié)果表明，飼喂中等蛋白質(zhì)水平飼糧的幼貓與飼喂高蛋白質(zhì)水平飼糧的幼貓相比，乳酸桿菌、雙歧桿菌和大腸桿菌(Escherichiacoli)的豐度較低；幼貓的腸道菌群在斷奶后會(huì)發(fā)生變化，并且飼糧中蛋白質(zhì)含量會(huì)影響幼貓腸道菌群中大腸桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌的豐度。Lubbs等[48]選擇8只短毛貓來(lái)探究不同蛋白質(zhì)水平飼糧對(duì)成年貓腸道菌群的影響，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先飼喂4周基礎(chǔ)飼糧(37.57%粗蛋白質(zhì))，再分為2組分別飼喂中等蛋白質(zhì)水平飼糧(34.34%粗蛋白質(zhì))和高蛋白質(zhì)水平飼糧(53.88%粗蛋白質(zhì))8周，結(jié)果表明，飼喂中等蛋白質(zhì)水平飼糧的貓腸道中雙歧桿菌的豐度顯著提高；飼喂高蛋白質(zhì)水平飼糧的貓腸道中產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridiumperfringens)的豐度顯著提高，但雙歧桿菌的豐度顯著降低。產(chǎn)氣莢膜梭菌是貓科動(dòng)物胃腸道病原微生物之一，雖然試驗(yàn)中飼喂高蛋白質(zhì)水平飼糧的貓腸道中產(chǎn)氣莢膜梭菌的豐度顯著提高，但試驗(yàn)過(guò)程中并未觀察到貓的健康狀態(tài)受到影響。與大多數(shù)梭菌屬物種相反，雙歧桿菌是一種對(duì)宿主健康有益的微生物，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的代謝物可以抑制有害微生物的生長(zhǎng)，試驗(yàn)中飼喂高蛋白質(zhì)水平飼糧的貓腸道中雙歧桿菌的豐度顯著降低，被認(rèn)為是由于飼喂高蛋白質(zhì)水平飼糧的貓腸道微生物由分解碳水化合物向分解蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了腸道中雙歧桿菌的豐度發(fā)生改變。

以上研究表明，短期改變飼糧就可以影響貓腸道菌群的組成和功能，這可能會(huì)影響到貓對(duì)飼糧中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進(jìn)而影響到宿主和腸道菌群之間的相互作用，也說(shuō)明了通過(guò)飼糧調(diào)節(jié)腸道菌群的組成可能是改善貓健康與福利的重要途徑之一。

2.3 生肉飼糧對(duì)犬、貓腸道菌群的影響

生肉飼糧是指以生肉為基礎(chǔ)的飼糧，原料主要包括家畜、家禽或魚類的內(nèi)臟和骨骼等，以及未經(jīng)高溫消毒的牛奶和生雞蛋[49]。盡管研究人員致力于開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)全面且適口性好的犬、貓飼糧，以保證犬、貓能攝入安全且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的飼糧，但以飼喂生肉飼糧為主的喂養(yǎng)方式在犬、貓飼糧中變得越來(lái)越流行[50]。也有研究發(fā)現(xiàn)，生肉飼糧能改善犬、貓的健康，包括清新口氣、提高免疫力、緩解關(guān)節(jié)炎，并起到美毛和健齒的作用[49]。

Kim等[51]研究發(fā)現(xiàn)，與飼喂商品飼糧的犬相比，飼喂生肉飼糧的犬腸道微生物組成更多樣化，但也發(fā)現(xiàn)飼喂生肉飼糧的犬患感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)更高。Schmidt等[52]研究發(fā)現(xiàn)，與飼喂商品飼糧的犬相比，飼喂生肉飼糧的犬腸道中乳桿菌目(Lactobacillales)、腸桿菌屬、梭桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的豐度更高；飼喂商品飼糧的犬腸道中梭菌科(Clostridiaceae)、韋榮球菌科(Erysipelotrichaceae)、微菌科和毛螺菌科(Lachnospiraceae)的豐度更高；2組犬的腸道菌群α多樣性無(wú)顯著差異，但β多樣性之間顯著差異，這可能是因?yàn)?種飼糧的營(yíng)養(yǎng)組成不同，與全價(jià)商品飼糧相比，生肉飼糧中粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的含量較高，碳水化合物和粗纖維的含量較低。

Butowski等[53]選擇12只家貓?zhí)骄坎煌暭Z對(duì)貓腸道菌群的影響，隨機(jī)分組分別飼喂生肉飼糧，生肉+纖維飼糧和粗磨飼糧，結(jié)果表明，有31種腸道微生物受飼糧的干預(yù)豐度發(fā)生了顯著變化；普雷沃氏菌屬是飼喂粗磨飼糧家貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群，梭狀芽孢桿菌屬和梭桿菌屬是飼喂生肉飼糧家貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群，未分類的消化鏈球菌科(unclassified Peptostreptococcaceae)和普雷沃氏菌屬是飼喂生肉+纖維飼糧家貓腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群；與飼喂生肉飼糧相比，飼喂生肉+纖維飼糧的家貓腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的豐度較高。Kerr等[54]給家貓飼喂膨化飼糧(38.9%粗蛋白質(zhì))和生肉飼糧(71.4%粗蛋白質(zhì))，結(jié)果顯示飼喂生肉飼糧的家貓腸道中消化球菌屬(Peptococcus)、假丁酸弧菌屬(Pseudobutyrivibrio)和毛螺菌屬的豐度更高；飼喂膨化飼糧的家貓腸道中糞桿菌屬和琥珀酸弧菌屬的豐度更高；飼喂膨化飼糧的貓腸道中檢測(cè)到乳酸桿菌和雙歧桿菌，但飼喂生肉飼糧的貓腸道中未檢出這2種菌。根據(jù)上述這2項(xiàng)研究，猜想高蛋白質(zhì)飼糧可能會(huì)降低貓腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的豐度，但還需要更多的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

Sandri等[55]將8只健康斗牛犬隨機(jī)分成2組，分別飼喂膨化飼糧和生肉飼糧，飼喂2周后將2組飼糧互換，再飼喂2周，分別收集第0天、第14天和第28天犬的糞便進(jìn)行測(cè)序分析，結(jié)果顯示，與飼喂膨化飼糧相比，飼喂生肉飼糧的犬門水平上放線菌門、梭桿菌門和變形菌門的豐度顯著提高；科水平上乳桿菌科(Lactobacillaceae)的豐度顯著降低，梭菌科、梭桿菌科(Fusobacteriaceae)和擬桿菌科(Bacteroidaceae)的豐度顯著提高。Alessandri等[20]給51個(gè)品種共169只犬飼喂商品飼糧和生肉飼糧，結(jié)果顯示，擬桿菌門、梭桿菌門、厚壁菌門、變形菌門和放線菌門是犬腸道菌群的優(yōu)勢(shì)菌門，包含43個(gè)共有菌屬，其中梭桿菌屬的豐度最高；有14個(gè)菌屬受飼糧干預(yù)豐度發(fā)生了改變；飼喂商品飼糧的犬腸道中普雷沃菌屬、糞桿菌屬和薩特氏菌屬的豐度提高；飼喂生肉飼糧的犬腸道中梭桿菌門和放線菌門的豐度提高，擬桿菌門的豐度降低，且與氨基酸和脂肪酸/脂質(zhì)降解途徑相關(guān)的基因組富集更豐富。Algya等[56]將8只成年雌性比格犬隨機(jī)分成2組，分別飼喂生肉飼糧和膨化顆粒飼糧，結(jié)果顯示，飼糧干預(yù)會(huì)影響比格犬糞便微生物的多樣性，與飼喂膨化顆粒飼糧相比，飼喂生肉飼糧的犬腸道微生物α多樣性降低，放線菌門和厚壁菌門的豐度顯著降低，擬桿菌門、梭桿菌門和變形菌門的豐度顯著提高。

有些研究發(fā)現(xiàn)，飼喂生肉飼糧不僅不能保證攝入均衡的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且增加了人畜共患病和病原微生物感染的風(fēng)險(xiǎn)，包括彎曲桿菌屬(Campylobacter)、沙門氏菌屬、耶爾森氏菌屬(Yersinia)和致病大腸桿菌(pathogenicEscherichiacoli)，這可能會(huì)威脅到寵物同伴及寵物主的健康[50-51]。因此，給寵物飼喂生肉一定要保證新鮮、干凈、無(wú)病原微生物污染，同時(shí)還要注意補(bǔ)充蔬果等富含膳食纖維和維生素的食物，以保證寵物營(yíng)養(yǎng)攝入均衡。

3 功能性食品對(duì)犬、貓腸道菌群的影響

隨著犬、貓數(shù)量的增多，寵物食品的種類也越來(lái)越豐富多樣。除主糧外，還有一些功能性寵物食品可供寵物主為寵物選擇。添加這些功能性成分的主要目的是提高有益腸道微生物的豐度，主要包括益生菌、益生元(prebiotics)、合生元(synbiotics)和后生元(postbiotics)等。

3.1 益生菌

益生菌被定義為“食用足夠數(shù)量時(shí)，對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益作用的活體微生物”[57]。益生菌通過(guò)直接或間接抑制或激活關(guān)鍵信號(hào)通路，參與機(jī)體的代謝調(diào)節(jié)，具有增強(qiáng)腸上皮細(xì)胞功能、減少應(yīng)激反應(yīng)、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子分泌、影響T淋巴細(xì)胞群和促進(jìn)抗體分泌等生理功能[58]。益生菌已經(jīng)被證明具有治療疾病的潛力(圖2)。

Strompfová等[59]探究在飼糧中添加犬源益生菌——乳酸桿菌CCM7421對(duì)健康犬和患胃腸道疾病犬的影響，結(jié)果顯示，添加益生菌可提高犬腸道中乳桿菌屬的豐度，降低梭狀芽孢桿菌屬的豐度，并減少了腹瀉的發(fā)生率。White等[60]探究混合益生菌對(duì)患炎性腸病犬腸道菌群的影響，34只患病犬被隨機(jī)飼喂混合益生菌或潑尼松(激素類)，飼喂8周，結(jié)果顯示，飼喂混合益生菌或潑尼松都改變了犬的腸道微生物豐度，飼喂?jié)娔崴傻娜p歧桿菌的豐度顯著提高，飼喂益生菌的犬乳酸桿菌的豐度顯著提高，鈣黏蛋白-E、閉鎖蛋白和連蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，這表明飼喂益生菌可能有利于患有炎性腸病犬維持腸道穩(wěn)態(tài)。Marshall-Jones等[61]探究飼喂嗜酸乳桿菌DSM1324對(duì)健康成年貓腸道菌群的影響，試驗(yàn)持續(xù)5周，結(jié)果顯示，飼喂益生菌的貓腸道中乳桿菌屬的豐度提高，梭狀芽孢桿菌屬和糞腸球菌屬的豐度降低；飼喂益生菌降低了貓糞便pH和血漿內(nèi)毒素含量，說(shuō)明嗜酸乳桿菌DSM13241具有改善貓腸道健康的潛力。

Treg：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 regulatory T cell；IgA：免疫球蛋白A immunoglobulin A；IgB：免疫球蛋白B immunoglobulin B；APRIL：增殖誘導(dǎo)配體 a proliferation-inducing ligand；plgR：多聚免疫球蛋白受體 recombinant polymeric immunoglobulin receptor；NF-κB：核因子-κB nuclear factor-κB；MAPKs：絲裂原活化蛋白激酶 mitogen-activated protein kinases；STATs：信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白 signal transducer and activator of transcriptions；Th：輔助性T淋巴細(xì)胞 T-helper lymphocyte。

有研究指出，使用來(lái)自宿主物種腸道的益生菌才是最理想的選擇[31，62]。然而，對(duì)于目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)犬、貓的益生菌產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，情況并非如此，并且沒(méi)有將來(lái)自犬或貓腸道的益生菌功效與市場(chǎng)上銷售的來(lái)自其他物種的益生菌進(jìn)行比較研究。我們還需要進(jìn)行更多的試驗(yàn)來(lái)探究如何選擇和使用益生菌才能對(duì)犬、貓的健康能產(chǎn)生最佳效果[31,63]。

3.2 益生元

益生元被定義為“能被宿主腸道微生物選擇性利用，影響宿主腸道菌群的組成和/或活動(dòng)，對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生有益作用的物質(zhì)”，比較常見(jiàn)的有：果寡糖(fructooligosaccharide，F(xiàn)OS)、甘露寡糖(mannan oligosaccharide，MOS)、半乳低聚糖(galacto-oligosaccharides，GOS)和菊粉等[64-65]。

Zentek等[66]在成年犬飼糧中添加來(lái)自菊粉的非消化性低聚糖(non digestible oligosaccharides，NDOs)，結(jié)果顯示，補(bǔ)充NDOs組犬糞便pH降低，糞便評(píng)分更高，雙歧桿菌的豐度提高，產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridiumperfringens)的豐度降低。Middelbos等[67]給健康的成年犬分別飼喂低纖維飼糧和補(bǔ)充膳食纖維(7.5%甜菜漿)飼糧，結(jié)果顯示，添加甜菜漿會(huì)降低犬腸道中梭桿菌門的豐度，提高厚壁菌門的豐度，說(shuō)明飼糧中添加少量的膳食纖維可以影響犬腸道菌群的組成。Beloshapka等[68]將菊粉或酵母細(xì)胞壁提取物添加到生肉飼糧中飼喂給健康成年比格犬，結(jié)果顯示，添加菊粉會(huì)提高比格犬腸道中乳酸桿菌的豐度，添加酵母細(xì)胞壁提取物會(huì)提高比格犬腸道中雙歧桿菌的豐度。

在貓飼糧中添加益生元也會(huì)對(duì)腸道菌群產(chǎn)生積極影響。在成年公貓的飼糧中添加4.0%果膠會(huì)提高產(chǎn)氣莢膜梭菌和乳酸桿菌的豐度；在飼糧中補(bǔ)充添加4.0% FOS會(huì)提高雙歧桿菌的豐度，降低大腸桿菌的豐度；雖然門水平上不同菌群比例發(fā)生了顯著變化，但貓腸道菌群總數(shù)未出現(xiàn)顯著變化，主要是因?yàn)閮?yōu)勢(shì)菌群沒(méi)有受到不同纖維來(lái)源的影響，無(wú)論飼糧纖維來(lái)源如何，腸道菌群在發(fā)揮功能方面都是高度保守的[69]。Barry等[70-71]研究指出，貓雖然是食肉動(dòng)物，但其腸道菌群系統(tǒng)發(fā)育與雜食動(dòng)物具有相似性，由于該研究的試驗(yàn)個(gè)體較少且個(gè)體間腸道菌群組成差異較大，因而還需有更多的可重復(fù)性試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

以上研究結(jié)果表明，在犬、貓飼糧中添加益生元可以維持宿主的健康腸道穩(wěn)態(tài)，減少腸道菌群紊亂的發(fā)生。這說(shuō)明益生元是犬、貓飼料添加劑產(chǎn)品中一種有應(yīng)用前景的功能性添加劑。

3.3 合生元

合生元的定義為：由具有活性的微生物和可被宿主微生物選擇性利用的底物組成的混合物，并且對(duì)宿主的健康有益[72]。

Rose等[73]研究發(fā)現(xiàn)，將屎腸球菌(Enterococcusfaecium)NCIMB104154b1707、FOS和阿拉伯樹(shù)膠制成合生元添加到犬的飼糧中，可以降低犬的飼養(yǎng)成本，減少犬腹瀉的發(fā)生率，改善動(dòng)物健康。Tanprasertsuk等[74]募集了3個(gè)月內(nèi)沒(méi)有被飼喂過(guò)益生元、益生菌和抗生素的犬51只，隨機(jī)分成2組，對(duì)照組飼喂安慰劑，試驗(yàn)組飼喂2 g/d合生元，合生元由菊粉和羅伊氏乳桿菌(犬源)、乳酸片球菌(犬源)、屎腸球菌(犬源)、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌、發(fā)酵乳桿菌和鼠李糖乳桿菌共7種混合益生菌組成，試驗(yàn)持續(xù)4周，結(jié)果顯示，飼喂合生元的犬腸道中乳酸桿菌的豐度顯著提高，大腸桿菌的豐度顯著降低，β多樣性發(fā)生顯著變化，同時(shí)降低了犬腹瀉的發(fā)生率；在停止飼喂合生元2周后，腸道菌群β多樣性回到最初水平，合生元中的7種益生菌有6種豐度也恢復(fù)到最初水平，但嗜酸乳桿菌的豐度仍處于優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明嗜酸乳桿菌相對(duì)于其他菌種可在犬腸道中定植更久。

Garcia-Mazcorro等[75]研究指出，將屎腸球菌NCIMB30183和植物乳桿菌(L.plantarum)NCIMB30187等7種益生菌、低聚果糖和阿拉伯半乳聚糖混合制成合成元，飼喂給健康的犬、貓(各12只)，試驗(yàn)持續(xù)3周，結(jié)果顯示，在飼喂合生元期間有10只犬和11只貓糞便中檢測(cè)到了合生元中含有的益生菌，同時(shí)腸球菌屬(Enterococcus)和鏈球菌屬(Streptococcus)的豐度顯著提高，但微生物門水平豐度無(wú)顯著變化，這表明雖然添加合生元的犬、貓微生物門水平豐度無(wú)顯著變化，但是補(bǔ)充合生元可以使健康犬、貓糞便中益生菌的豐度提高。Biagi等[76]探究將假小鏈雙歧桿菌(B.pseudocatenulatum)和GOS制成合生元飼喂給健康的貓，結(jié)果顯示，飼喂合生元的貓雙歧桿菌的豐度顯著提高，對(duì)宿主腸道健康產(chǎn)生了積極影響。

不可否認(rèn)，添加益生元、益生菌和合生元能改變?nèi)⒇埖哪c道菌群組成，但研究中使用的方法還存在一些局限性。其一，大多數(shù)試驗(yàn)動(dòng)物都是健康的動(dòng)物，而不是用易受腸道菌群紊亂影響的新生、老年或患病動(dòng)物為試驗(yàn)動(dòng)物，健康動(dòng)物的腸道菌群相對(duì)穩(wěn)定，這種在健康動(dòng)物上的研究是否同樣適用于易感動(dòng)物，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)探究。其二，不同研究中使用的益生菌來(lái)源、菌株種類和含量皆有很大的差異，這使得難以對(duì)不同研究的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。因此，還需要更多的試驗(yàn)對(duì)易感犬、貓進(jìn)行臨床導(dǎo)向的宏基因組研究，以進(jìn)一步揭開(kāi)幾種功能性添加劑對(duì)犬、貓腸道菌群變化的影響。

3.4 后生元

Di Gioia等[77]研究表明，益生菌的活力并不是其發(fā)揮作用的唯一因素。Martín等[78]和Taverniti等[79]提出了“滅活或無(wú)活力的益生菌及其代謝產(chǎn)物均能為宿主的健康提供益處”的觀點(diǎn)。由此提出了一個(gè)新概念——后生元。

后生元是指“對(duì)宿主有益的無(wú)生命微生物和/或其成分的制劑”，主要包括磷壁酸、SCFAs、有機(jī)酸、肽和維生素等[80-81]。后生元具有促進(jìn)宿主消化代謝、調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、保護(hù)腸道黏膜屏障、提高免疫力和調(diào)控腸-腦軸等生理功能[82]。因?yàn)槠浔Ｙ|(zhì)期長(zhǎng)、安全性高、穩(wěn)定性好、能發(fā)揮益生菌活菌相似甚至更優(yōu)的作用，而被醫(yī)學(xué)和食品等領(lǐng)域推廣使用，已經(jīng)成為調(diào)節(jié)腸道菌群的新研究熱點(diǎn)之一。

關(guān)于后生元對(duì)犬、貓腸道菌群影響的研究還比較少。未來(lái)還需要結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、蛋白組和代謝組等研究方法來(lái)探究后生元-宿主-腸道菌群的相關(guān)信號(hào)通路和潛在機(jī)制，為后生元作為功能性食品添加劑在犬、貓領(lǐng)域推廣使用提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)要解決后生元規(guī)?；a(chǎn)的工藝流程及相關(guān)技術(shù)，來(lái)保證其能有效地發(fā)揮作用。

4 小 結(jié)

關(guān)于飼糧和功能性食品添加劑對(duì)犬、貓腸道菌群影響的研究大多數(shù)都是短期的試驗(yàn)，很少有中長(zhǎng)期的研究，也缺少對(duì)個(gè)體差異性的研究，這些局限性為未來(lái)的研究指明了研究方向。隨著微生物測(cè)序技術(shù)和宏基因組技術(shù)的發(fā)展，還需要組合多種技術(shù)來(lái)獲得更詳細(xì)、準(zhǔn)確的信息，來(lái)探究飼糧-宿主-腸道菌群之間是如何相互作用的，尤其是腸道菌群的代謝產(chǎn)物和功能性食品添加劑是如何影響宿主腸道菌群，又是如何進(jìn)一步影響宿主健康的。探究并了解這些新知識(shí)可以幫助我們更好地理解腸道菌群-宿主-營(yíng)養(yǎng)代謝-疾病等之間的關(guān)聯(lián)，并為通過(guò)飼糧調(diào)節(jié)宿主健康提供新的可能性，也為保證犬、貓健康，預(yù)防和治療常見(jiàn)疾病提供更多的理論依據(jù)和新方法。同時(shí)，犬、貓也是研究飲食-人類-腸道菌群相互作用和機(jī)制的模型，相關(guān)研究也可以輔助我們了解腸道菌群對(duì)人類健康的影響。