乳桿菌屬益生菌在家畜疾病防治中的應(yīng)用

汪 雪，陳 穎，崔省委，趙清梅，余永濤*

（1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.北方民族大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

益生菌是具有生理活性的活菌，當(dāng)被機(jī)體經(jīng)過(guò)口服或其他給藥方式攝入適當(dāng)數(shù)量后，能夠定植于宿主并改善宿主微生態(tài)平衡，從而發(fā)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(dòng)物腸道病原菌生長(zhǎng)，維持腸道菌群平衡，刺激和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答，減少疾病發(fā)生，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能。目前，乳桿菌已廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖中，通常作為飼料添加劑來(lái)使用。一方面，可以提高飼料轉(zhuǎn)化效率和動(dòng)物的生長(zhǎng)性能；另一方面，可以預(yù)防或治療動(dòng)物的胃腸道疾病。除此之外，乳桿菌還具有無(wú)耐藥性、無(wú)毒副作用、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)[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(dǎo)致的藥物殘留和耐藥性等問(wèn)題的重要工具之一[2]。本文重點(diǎn)圍繞乳桿菌屬益生菌的分類、功能及其作用機(jī)制、在家畜疾病防治中的應(yīng)用等進(jìn)行了綜述，以期為乳桿菌在家畜疾病防治中的研究和應(yīng)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(duì)乳桿菌進(jìn)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(fā)現(xiàn)，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2 0 0余個(gè)種。其中在動(dòng)物生產(chǎn)中廣泛應(yīng)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(fā)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(jī)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(kāi)始應(yīng)用乳桿菌進(jìn)行食品發(fā)酵，其生物學(xué)功能一直是人們研究的熱點(diǎn)。研究表明，乳桿菌能夠抑制腸道致病菌生長(zhǎng)，維持腸道菌群平衡，還可以刺激和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，減少疾病的發(fā)生，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

2.1.1乳桿菌屬益生菌能夠抑制病原菌的生長(zhǎng)和繁殖 余意等[3]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)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(zhǎng)，從而減少齲病的發(fā)生，保持口腔健康。尹楊燕等[4]對(duì)從雛雞糞便中分離的植物乳桿菌進(jìn)行了抑菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該菌能夠有效抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生長(zhǎng)。曹海鵬等[5]從腸道黏膜中篩選出1株植物乳桿菌，發(fā)現(xiàn)其對(duì)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(qiáng)的抑制作用，其發(fā)酵上清液對(duì)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(jī)體免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用Engevik等[6]研究發(fā)現(xiàn)，給急性結(jié)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(jìn)小鼠樹(shù)突狀細(xì)胞IL-10的產(chǎn)生，顯著改善組織學(xué)評(píng)分，結(jié)腸細(xì)胞因子mRNA、血清細(xì)胞因子的表達(dá)，促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟。尤秀等[7]研究發(fā)現(xiàn)，用不同濃度的瑞士乳桿菌LZ-R-5和戊糖乳桿菌LZ-R-17處理RAW264.7細(xì)胞，可顯著提高細(xì)胞的吞噬能力及其酸性磷酸酶活性（P＜0.05），促進(jìn)NO、TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-10等細(xì)胞因子的釋放，具有較好的免疫調(diào)節(jié)作用。

2.1.3乳桿菌屬益生菌在維持胃腸道穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用Wang Y等[8]用含有羅伊氏乳桿菌的飼料飼喂結(jié)腸炎小鼠模型后發(fā)現(xiàn)，小鼠腸道內(nèi)具有促炎作用的細(xì)菌比例顯著降低，還可防止結(jié)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(duì)豐度。J Yin等[9]用鼠李糖乳桿菌TR08治療膿毒癥小鼠，發(fā)現(xiàn)TR08治療組小鼠腸道菌群的豐度和多樣性明顯優(yōu)于敗血癥組，且有益細(xì)菌增加。M Tijeras等[10]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)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(wěn)態(tài)，改善小鼠肥胖。

2.2 乳桿菌屬益生菌的作用機(jī)制

研究表明，乳桿菌可通過(guò)占位性物理屏障和增強(qiáng)黏膜屏障來(lái)抑制致病菌、刺激樹(shù)突狀細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)體先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)、分泌生物活性代謝物、調(diào)節(jié)腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等多種機(jī)制來(lái)影響家畜健康。

乳桿菌屬益生菌可通過(guò)多種方式對(duì)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生有益影響。乳桿菌不僅可以通過(guò)改變腸道微環(huán)境，產(chǎn)生大量的有機(jī)酸來(lái)抑制致病菌生長(zhǎng)，還可以通過(guò)產(chǎn)生胞外多糖、過(guò)氧化氫和細(xì)菌素等抑菌蛋白來(lái)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(huán)境下大量繁殖，與家畜黏膜上皮細(xì)胞緊密結(jié)合形成“占位”性保護(hù)，且通過(guò)增加頂端緊密連接的細(xì)胞間完整性來(lái)維持腸道滲透性。在與腸道上皮細(xì)胞的聯(lián)合作用下，乳桿菌會(huì)刺激腸上皮杯狀細(xì)胞，使杯狀細(xì)胞產(chǎn)生大量黏液來(lái)抑制致病菌侵入腸上皮[12]。

乳桿菌屬益生菌可刺激機(jī)體產(chǎn)生先天性免疫應(yīng)答，通過(guò)激活PI3K/Akt和NF-κB信號(hào)通路，抑制促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的分泌，促進(jìn)抗炎因子IL-10的分泌[13]。固有層樹(shù)突狀細(xì)胞（LP）可通過(guò)樹(shù)突與腸腔內(nèi)的有益菌接觸，然后通過(guò)M細(xì)胞介導(dǎo)的胞吞作用將其導(dǎo)入腸腔內(nèi)。根據(jù)益生菌菌株的類型，它們既可以通過(guò)產(chǎn)生IL-12、IL-1b和TNF-a來(lái)誘導(dǎo)免疫激活信號(hào)，又可通過(guò)刺激抗炎細(xì)胞因子IL-10和TGF-b水平來(lái)觸發(fā)耐受信號(hào)。在IL-10/TGF-b富集的細(xì)胞因子環(huán)境下，樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可增強(qiáng)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（iTreg）的生成，平衡效應(yīng)T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在機(jī)體的中比例，維持外周免疫耐受[14]。

3 乳桿菌屬益生菌在動(dòng)物疾病防治中的應(yīng)用

3.1 乳桿菌屬益生菌在豬疾病預(yù)防中的應(yīng)用

3.1.1在仔豬上的應(yīng)用 仔豬消化系統(tǒng)不完善，消化吸收能力弱，加之?dāng)嗄虘?yīng)激，很容易導(dǎo)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(yīng)激，提高仔豬免疫力和抗氧化能力，促進(jìn)腸道健康[15]。MD等[16]研究發(fā)現(xiàn)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(fā)生率，降低糞便評(píng)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(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)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(diào)節(jié)腸道先天免疫反應(yīng)，控制腸道感染。

3.1.2在母豬上的應(yīng)用 乳桿菌可改善母豬健康狀況，緩解應(yīng)激，提高其生長(zhǎng)性能。張樂(lè)等[19]的研究表明給2～4胎次的長(zhǎng)白×大白母豬飼喂含有約氏乳桿菌、干酪乳桿菌的復(fù)合益生菌，能顯著降低（P＜0.01）妊娠期母豬糞便秘結(jié)率，提高哺乳母豬背膘損失，仔豬21日齡成活率無(wú)顯著變化，顯著減少仔豬掉隊(duì)率，降低腹瀉頻率。Demeckov等[20]研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌PC-81-11-02能促進(jìn)母豬產(chǎn)仔后腸上皮細(xì)胞增殖，降低母豬糞便中的大腸桿菌數(shù)量，維持母豬健康狀況，緩解應(yīng)激，提高其生長(zhǎng)性能。

3.2 乳桿菌屬益生菌在反芻動(dòng)物疾病預(yù)防中的應(yīng)用

3.2.1在牛疾病中的應(yīng)用 新生犢牛，尤其是1 6±1 1日齡的犢牛最易受到各種因素的作用而發(fā)生腹瀉，導(dǎo)致死亡率上升，給養(yǎng)殖業(yè)造成巨大損失。目前，針對(duì)新生犢牛易感疾病以及自身獨(dú)特的生理特性，已經(jīng)應(yīng)用的臨床措施主要是采用中藥、抗生素以及微生態(tài)制劑，特別是乳酸菌類制劑。聶召龍等[21]發(fā)現(xiàn)飼喂復(fù)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(zhǎng)性能。Timmerman等[22]研究發(fā)現(xiàn)哺乳期犢牛飼喂?fàn)倥Ｓ靡嫔╟alf-specific probiotic，CSPB）可以改善腸道健康并促進(jìn)消化，降低犢牛腹瀉和呼吸道疾病發(fā)病率。

奶牛乳腺炎是造成牧場(chǎng)損失最嚴(yán)重的疾病，一些乳桿菌對(duì)致病菌具有抑制作用。如許女等[23]研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌KF1產(chǎn)生的細(xì)菌素通過(guò)膜孔道滲漏機(jī)制對(duì)無(wú)乳鏈球菌、表皮葡萄球菌、溶血葡萄球菌等G+菌具有較強(qiáng)的抑菌作用，抑菌直徑大于18 mm。KF1細(xì)菌素對(duì)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(guò)從奶牛到小鼠體內(nèi)的糞菌移植表明失調(diào)的腸道菌群可能是引發(fā)乳腺炎的原因之一，口服可恢復(fù)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(yīng)用 研究表明，乳桿菌具有提高免疫力的作用，從而對(duì)疾病產(chǎn)生一定的預(yù)防效果。Izuddin WI等[25]研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌RG14可以通過(guò)TJP-1和CLDN-1等的上調(diào)，提高腸道屏障的完整性。斷奶后羔羊補(bǔ)充植物乳桿菌RG14后可促進(jìn)瘤胃乳頭的生長(zhǎng)，增強(qiáng)免疫和維持胃腸道健康。Quereda JJ等[26]研究發(fā)現(xiàn)將乳酸桿菌S p p注射到羊的陰道中，不僅不會(huì)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(fā)現(xiàn)，在需要能量補(bǔ)充以提高動(dòng)物性能的情況下，增加乳酸桿菌發(fā)酵植物提取物以提高抗氧化狀態(tài)，能夠緩解羊在哺乳高峰前后期的能量負(fù)面平衡。El-Ashker等[28]發(fā)現(xiàn)使用乳鐵蛋白和乳酸桿菌補(bǔ)充劑的組合可引起Tollip、TLR4、IL-5等基因表達(dá)上調(diào)，因此LB可用作營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑去增強(qiáng)健康羔羊的免疫能力，預(yù)防羔羊一些疾病的發(fā)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(xiàn)階段都將其作為飼料添加劑應(yīng)用。隨著研究技術(shù)的不斷創(chuàng)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(diǎn)作用的研究，已經(jīng)成為乳桿菌屬益生菌研發(fā)的最新熱點(diǎn)，將有望成為抗生素藥物的替代品。