降低家禽養殖業沙門氏菌感染的研究進展

俞 濱

（浙江金融職業學院，浙江杭州 310018）

1 前言

沙門氏菌感染是世界范圍內人類胃腸炎（沙門氏菌病）的主要原因之一，通常與生吃或未煮熟的家禽有關。由于沙門氏菌病是一種公共衛生問題，歐盟已經制定了一項法規，要求其成員國建立針對家禽中沙門氏菌和其他致病性病原體的調查和控制計劃。作為最終產品的肉類或蛋類的去污處理是控制沙門氏菌最簡單的方法。然而，歐盟禁止在屠體上使用消毒劑，新鮮食用雞蛋的消毒也很困難。因此，控制計劃必須作為家禽生產鏈上的一項綜合措施來實施，重點是預防和監測或根除活禽中的沙門氏菌（Snijders和van Knapen，2002）。家禽產品還必須在運輸、屠宰場和生產階段受到控制。國家幾年前開始重視沙門氏菌引起的問題，沙門氏菌病的發病率有所下降。疾病感染減少的原因可能是由于免疫接種，沙門氏菌血清腸桿菌（主要與雞蛋有關））。盡管如此，疫苗接種似乎對控制家禽沙門氏菌只有部分效果，需要采取補充策略，尤其是在雞肉生產過程中（Fries，2002）。相關研究報道了在生產、運輸和屠宰過程中可以實施防止污染的管理措施，以及在食品加工業中凈化生禽肉和肉制品的技術（Rasschaert，2007）。然而，即使在最佳屠宰和加工條件下，當雞抵達屠宰場時已經受到污染，家禽胴體污染是無法避免的，預防措施必須針對初級生產水平的家禽（Corry等，2002）。

本文的目的是總結目前在家禽沙門氏菌控制方面的研究，并提出未來的發展方向。本綜述側重降低肉雞沙門氏菌定植發生率的養殖場一級預防和治療策略。沙門氏菌最廣泛使用的控制措施是預防衛生措施，接種滅活沙門氏菌和活沙門氏菌菌株疫苗。另一種免疫策略是對免疫過母雞的雞蛋產生特定抗體的禽類進行被動免疫。Klasing（1998）發現，對原料成分和營養進行修改也可能有助于降低對感染性病原體的敏感性。在這一領域最有前景的策略似乎是將高纖維膳食來源和非淀粉多糖水解酶結合到日糧中，這可能會改變胃腸道中的微生物和理化平衡，同時，氨基酸、抗氧化劑和必需礦物質對維持胃腸道的完整性也很重要（Adams，2006）。在母體胚胎中攝取營養可促進小腸發育，增強上皮細胞功能，這些影響可能會提高禽類對沙門氏菌和其他病原體的定植能力（Smirnov等，2006）。

2 生物安全

生物安全是指一項旨在將疾病或人畜共患病源帶到畜禽養殖場風險降到最低的行動計劃。由于進入家禽舍的任何東西都可能受到污染，因此，有效控制規劃必須包括若干生物安全措施。首先要確保飼養的家禽、房屋、飼料和垃圾不受沙門氏菌感染，水也應該得到適當處理（Doyle和Erickson，2006）。有相關報告指出了設備、動物和人應遵循的具體衛生措施；然而，這些衛生策略對控制病原在家禽舍內的定植只有部分效果，因此必須采取補充措施來有效控制沙門氏菌（Mead，2004）。

2.1 營養調控 日糧特征會影響家禽對感染性病原體的易感性，而飼料營養水平或類型可能至關重要，可以預防或減少沙門氏菌在禽類胃腸道中的定植，飼料結構也影響家禽對沙門氏菌感染的敏感性（Klasing，1998）。飼料中添加全麥顯著降低了肌胃pH，降低了沙門氏菌的數量（Bjerrum等，2005）。Huang等（2006）發現，飼喂顆粒料的雞較粉料顯著提高了盲腸沙門氏菌含量，但盲腸揮發性脂肪酸含量顯著降低。蛋白質含量和蛋白質來源可能有助于保護腸道不被沙門氏菌定植。植物蛋白飼料尤其含有各種非淀粉多糖的原料，它們在盲腸中發酵成有機酸，可以抑制有害病原體，如彎曲桿菌（Udayamputhoor等，2003）。高纖維日糧的方法也有相關研究，膳食纖維優先被乳酸菌和雙歧桿菌利用來產生乳酸和揮發性脂肪酸，從而促進正常微生物菌群的繁殖和低pH（Dunkley等，2009）。如紫花苜蓿是研究最廣泛的高纖維來源之一，它可以增加乳酸的產量，并對沙門氏菌有潛在的抑制作用（Donalson等，2008）。日糧免疫調節是維持動物健康的另一重要營養策略，一些高分子量的化合物，如β-葡聚糖和抗氧化劑已被確定具有免疫調節特性（Lowry等，2005）。Blount等（2003）在禽類中發現了對一種黃色類胡蘿卜素的免疫應答。酵母細胞壁中的葡聚糖被用作飼料添加劑，提高未成熟仔雞對沙門氏菌的先天免疫應答（Lowry等，2005）。

胃腸道結構的損壞可能會增加病原體入侵的風險。因此，維持腸胃完整的營養調控策略很重要。谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸、精氨酸等多種氨基酸在維持胃腸道完整性方面發揮著重要作用，可能具有抑制沙門氏菌生長的作用。這些氨基酸被腸道發酵成乳酸和揮發性脂肪酸，對各種病原體具有拮抗作用。因此，為了控制腸道內腸道病原體的擴散，必須采用氨基酸平衡最佳的日糧。其他微量營養素（如鐵）可能會降低胃腸道對病原定植的抵抗力，而游離日糧鐵可以增加細菌毒性；但當微量元素與有機酸等螯合物結合后可以提高肉雞對沙門氏菌的抵抗力（Miyamoto等，2000）。然而，植酸中的磷對非反芻動物是不可利用的，因為這些動物缺乏消化植酸的酶。因此，未被吸收的植酸排出體外，提高了肥料中磷的含量，導致環境問題，如富營養化。營養物質快速消化和吸收是營養調控的一個重要方面，因為胃腸道中可被致病微生物利用的底物數量減少了。水解非淀粉多糖的酶常用于提高小麥、大麥等飼料谷物的營養價值，但這些酶對雞病原定殖的影響尚未得到深入研究（Miyamoto等，2000）。外源酶可以通過作用于細菌來成為碳源，間接改變胃腸道中的微生物菌群。Santos（2005）發現，當以玉米為基礎日糧，添加含有內源性木聚糖酶和淀粉酶時，沙門氏菌的感染率和盲腸菌群數量顯著降低。

2.2 環境酸化 揮發性脂肪酸和短鏈脂肪酸主要是乙酸、丙酸和丁酸，是腸道厭氧菌群代謝的最終產物。體外試驗顯示，這些酸以未解離的形式進入細菌細胞，對革蘭氏陰性菌產生抑菌或殺菌作用。一旦進入細菌細胞，酸會分解，導致細胞內pH 降低，陰離子積累（Van Immerseel等，2006）。許多研究人員將揮發性短鏈脂肪酸作為飼料或水的酸化劑，以減少沙門氏菌在肉雞中的定植。然而，Van Immerseel等（2006）的研究得出了相互矛盾的結果，其中給藥方式、酸的種類及其濃度非常重要，在感染風險高或雞應激大時，細菌定植并不總受治療的影響。幾種含有揮發性脂肪酸混合物的產品可以減少沙門氏菌的定植（Byrd等，2001），這些產品在牛磺酸作用下效果最好。研究人員還開發了針對有機酸的微膠囊化方法，防止這些酸在胃腸道上段的解離和吸收，并確保其在腸道后端進一步釋放。無論是粉狀還是微囊化，應用于該領域的大多數商業產品都含有丙酸和甲酸。Van Immerseel等（2006）用 5×103CFU沙門氏菌感染肉雞5～6 d后，測試飼料中添加微囊化短鏈揮發性脂肪酸對沙門氏菌的影響，8 d后在內臟中分析發現，微囊化丁酸能顯著降低腸道沙門氏菌在盲腸的定植率，但飼料中添加乙酸和少量甲酸能增加盲腸和其他內臟器官的定植率。一些體外研究結果表明，揮發性脂肪酸也可能通過促進沙門氏菌的侵襲性（Van Immerseel等，2006）或增強沙門氏菌對酸的抵抗力而產生不良影響。雖然沙門氏菌通常在pH=3.0的環境下無法存活，但Kwon和Ricke（1998）發現，在接觸揮發性脂肪酸后，大量細菌存活了數小時，這表明細菌在通過胃腸道時可以抵抗胃酸，這種保護是由于參與耐酸反應的基因表達和一系列對極端酸性條件具有保護作用的酸休克蛋白的合成（Kwon和 Ricke，1998）。

體外檢測到乙酸鹽誘導的沙門氏菌血清侵襲率增加，而丙酸酯或丁酸酯則減少了上皮細胞的侵襲（Van Immerseel等，2006）。丁酸鹽下調了沙門氏菌致病性-1基因的表達，該基因對上皮細胞的細菌侵襲和毒性至關重要（Gantois等，2006）。中鏈脂肪酸含有6～12個碳（己酸、辛酸、酸和月桂酸），似乎比短鏈脂肪酸對沙門氏菌的抑制更有效。只有25 mmol的6～10碳的中鏈脂肪酸對腸道沙門氏菌菌株具有抑菌作用，而該菌株對100 mmol濃度的短鏈脂肪酸具有耐受性（Van Immerseel等，2006）。當腸炎沙門氏菌和傷寒沙門氏菌與5 mmol的單核蛋白聯合乳化劑孵育時，細菌沒有存活（Thormar等，2006）。綜上所述，短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸是降低肉雞沙門氏菌感染風險的有效產品，因為與許多其他類型的飼料添加劑相比，這些酸作用迅速，可用于幼禽。

3 免疫策略

3.1 特定抗體產生的被動免疫 母源抗體從蛋黃轉移到仔雞身上，防止仔雞被沙門氏菌定植（Gantois等，2006），這一事實導致了一種假設，即將這些抗體給剛孵化的雞只可以提供被動的免疫保護。一些研究人員已經研究了高度免疫的母雞如何在雞蛋中大量產生病原特異性抗體（Schade等，2005）。近年來，這種抗體對沙門氏菌的有效性一直是體外和體內（Van Immerseel等，2006）試驗的研究重點，并取得了良好的效果。卵黃含有除IgY外的抗感染和抗黏附因子，如卵黃轉鐵蛋白，其抗菌活性可能涉及病原菌與卵黃的凝集，產生黏附位點的競爭，或卵黃成分對免疫系統的刺激，正如McGruder等（1995）所測試的，淋巴因子也可用于被動免疫，他們在蛋中注射了腸沙門氏菌免疫淋巴因子，并在5×104CFU下用腸沙門氏菌對孵化當天的雛雞進行了測試，發現用淋巴因子處理的2 d雛雞器官感染明顯減少。

3.2 抗菌肽 抗菌肽是分子質量為1～5 kDa的小分子，其結構通常包含促進與目標病原體的負電荷膜相互作用的元素，在雞體內，陽離子抗菌肽，包括雞的β-防御素，是天然的內源性抗生素，構成先天免疫系統的生物活性分子（Joerger，2003）。不同陽離子抗菌肽對沙門氏菌的抗菌活性已在一些體外研究中得到描述（Milona等，2007）。

這些拮抗特性和陽離子抗菌肽技術的最新研究進展導致新型飼料添加劑的開發，以防止或限制沙門氏菌等病原體對家禽的污染。所有生物，從細菌到哺乳動物都會產生小的抗菌肽。目前，化學合成對大規模生產多肽來說過于昂貴，而生物工程生產可以嘗試通過微生物、組織培養或轉基因動植物的方法（Joerger，2003）。然而，多肽作為飼料添加劑的潛在用途面臨著一些必須解決的重要經濟和生態問題。如應開發化學修飾或膠囊化方法，使肽在動物體內更耐蛋白水解，一些肽如防御素或巴氏桿菌素具有毒性作用。

3.3 疫苗接種 開發有效的疫苗和疾病控制戰略需要了解宿主對病原體的免疫機制。關于家禽對劇毒和減毒沙門氏菌菌株的免疫反應知之甚少。疫苗包括已殺死和減毒沙門氏菌株，以及通過代謝功能或毒力因子相關基因的非逆轉突變而開發的減毒活疫苗株。殺死病原體疫苗提供的保護性免疫力較低，滅活疫苗一般不會引起細胞毒性T細胞和分泌IgA反應，對保護黏膜表面具有潛在作用（Barrow 和 Wallis，2000）。

3.4 抗生素 在現代家禽生產中，治療性抗生素用于控制影響經濟的重要疾病感染，如球蟲病和沙門氏菌引起的細菌性腸炎。除用于治療外，抗生素也用在家禽飼料中，以促進生長和防止病原體定植。氟喹諾酮類、薩利諾霉素鈉、三甲氧芐氨嘧啶和多黏菌素B作為飼料添加劑在沙門氏菌感染前進行了檢測，它們要么能從家禽中消滅腸炎沙門氏菌，要么至少能降低沙門氏菌的發病率。大多數生長促進劑主要通過減少革蘭氏陽性細菌來起作用，這些細菌通過代謝活動直接或間接地抑制動物的生長（Gaskins等，2002）。近年來，人們開始關注在畜禽中使用抗生素的問題，因為抗生素飼料添加劑與抗生素耐藥性細菌的出現以及畜禽產品藥物殘留。Casewell等（2003）指出，抗生素促生長劑導致動物福利的惡化和感染風險的增加，從而大大增加了治療性抗生素的使用。

3.5 益生菌/元 益生菌被定義為“通過改善宿主腸道微生物平衡而對宿主產生有益影響的活微生物飼料添加劑”。Jin 等（1998）報道了益生菌菌株的使用實際上誘導了細菌菌落結構的變化，刺激免疫系統和宿主機體酶的產生，這對宿主具有有益的營養和促生長作用（Gaskins等，2002）。益生菌在家禽處于應激條件下最有效，如飼料營養成分改變、熱應激或沙門氏菌感染。

益生元是一種飼料成分，當它們通過胃腸道的上段時，沒有被消化或代謝，或者代謝很少，所以它們可以與大腸菌群相互作用。在小腸中，益生元選擇性地作為底物刺激胃腸道中有利于宿主健康細菌的生長。不可消化發酵的碳水化合物和糖醇可以被認為是益生元，不可消化的碳水化合物按分子量進行劃分，最重要的益生元是二糖和寡糖。益生元對動物和人類有有益的健康作用，特別是通過抑制沙門氏菌等腸道病原體在腸道的定植。

4 結論

沙門氏菌引起的人類胃腸炎是一個主要的食品安全問題，由于家禽來源的食品是這種病原體的重要來源，各國都在實施有效控制家禽沙門氏菌的計劃。這些條例是基于一種綜合的方法，包括適用于整個家禽生產鏈的控制措施，在初級生產水平上，生物安全措施僅部分有效，亞治療性抗生素被用作生長促進劑，但也有助于防止病原體污染。接種疫苗只對產蛋母雞有效，似乎不適用于產肉禽類，但被動免疫技術仍在發展并有前景提供更廣泛的應用。

益生菌等特定菌株對沙門氏菌具有體外和體內拮抗作用，主要是通過產生有機酸和抗菌代謝產物。益生元是微生物區系中特定細菌發酵產生的不可消化的碳水化合物，也是沙門氏菌防治的有效添加劑。