益生菌防控肉雞壞死性腸炎的研究進展

雷蕾 帥柯 楊漢博 肖昌

摘? 要：肉雞壞死性腸炎（necrotic enteritis，NE）是產氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）導致的嚴重腸道疾病，每年給養禽業帶來巨大的經濟損失。由于以前廣泛使用飼用抗生素，該病得到了有效的控制，然而，近年來由于耐藥性菌株的出現以及藥物殘留問題，世界各國相繼出臺了限制或禁用抗生素生長促進劑的監管法規。隨著肉雞無抗生產模式的推行，該病的發病率已逐年提高，嚴重影響肉雞的生產，因而迫切需要找到能有效控制肉雞壞死性腸炎的抗生素替代方案。益生菌是能在腸道中存活并抑制病原菌過度繁殖的有益細菌，研究證實益生菌在控制肉雞壞死性腸炎方面確實有效，且生產成本相對低，故已成為控制肉雞壞死性腸炎的研究熱點。本文對近年來使用益生菌控制肉雞壞死性腸炎的相關研究進展進行了總結，以深入了解益生菌的作用機理，同時也為無抗時代的肉雞壞死性腸炎防控提供有益參考。

關鍵詞：肉雞;壞死性腸炎;產氣莢膜梭菌;益生菌

作者簡介：雷蕾（1985— ），碩士，研究方向為應用微生物;E-mail：slan_leil@126.com

*通信作者：肖昌（1970— ），理學博士，副教授，研究方向為病原生物學;E-mail：816021994@qq.com

禽肉是人類重要的動物蛋白來源，肉雞養殖業已成為我國畜牧業中的一大支柱產業。肉雞健康是養殖者非常關注的問題，為控制疾病和促進肉雞的生長，抗生素被廣泛用作飼料添加劑。由于擔憂細菌產生耐藥性和抗生素在動物體內殘留，尤其是近年來“超級耐藥菌”的出現，世界各國相繼出臺法規，禁止將抗生素生長促進劑用于肉用動物的生產。1997年，歐盟開始限制在動物飼料中使用某些抗生素，隨后在2006年統一禁止在動物飼料中使用所有抗生素（feed additives regulation 1831/2003/EC）。2012年和2013年，美國食品和藥品管理局頒布了“行業指南第209號和第213號”，建議肉用動物生產行業謹慎使用抗生素。我國農業農村部也于1999年發布了194號公告，宣布從2020年元旦開始全面禁止在飼料中添加抗生素。抗生素生長促進劑的禁用導致某些有經濟學意義的重要疾病的發生率重新升高，肉雞壞死性腸炎（necrotic enteritis，NE）便是其中最重要的疾病之一。例如，法國的NE發生率從1995年的4%增至1999年的12.4%，給肉雞養殖業帶來了巨大的經濟損失。因此，在無抗生產模式下，迫切需要找到能有效控制肉雞NE的抗生素替代方案。近年來，研究人員已經對各種抗生素替代方案在防控疾病方面的效果進行了廣泛研究，包括疫苗、噬菌體、溶菌酶、植物提取物、精油、有機酸、益生菌等。益生菌能在動物的腸道中長期定植、存活、繁殖，會對腸道有害菌產生競爭性抑制和殺滅作用，可減少致病菌的數量和由此導致的腸道病變。研究人員已對此進行了廣泛的研究，期望將其作為一種抗生素替代方案（單獨或與其他聯合使用），用于預防肉雞NE等疾病的發生。

1? 益生菌的定義及其特點

益生菌是通過改善動物腸道內的細菌平衡可提高宿主動物健康水平的一種活菌飼料添加劑。理想的益生菌需具備以下特點：（1）必須來源于宿主動物，且對宿主動物無害;（2）能耐受胃酸和膽汁的消化作用;（3）能在腸道中長時間存活并繁殖;（4）能黏附在腸上皮或黏液上;（5）可產生抑菌物質;（5）能改變免疫反應并調節腸道菌群活性[9]。

2? 益生菌的作用機制

益生菌的作用機理包括：（1）通過調節宿主免疫系統并改變腸道中細菌的活性提高動物的免疫力;（2）通過存在于其細胞壁上的肽聚糖成分刺激動物免疫器官的發育;（3）通過競爭性排斥作用維持動物腸道中菌群平衡;? ?（4）產生水解酶（如淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等）;以幫助動物消化和吸收營養物;（5）降低細菌酶活性和氨產量，中和腸道毒素等;（6）產生短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs;可降低腸道pH）和細菌素來抑制病原菌的生長與繁殖。

3? 常見的益生菌類型及其對產氣莢膜梭菌的抑制效果

研究發現，許多益生菌菌株具有抗產氣莢膜梭菌的活性，如乳酸菌、腸球菌、桿菌和酵母等。每種益生菌可通過不同的作用模式抑制病原菌的生長及其毒性代謝物的產生，目前已經有許多成熟的商用益生菌產品。常見益生菌對產氣莢膜梭菌抑制效果總結如下（表1）。

3.1 乳酸菌

某些乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）分離株具有益生特性，可用于預防動物和家禽上極其重要的疾病。天然LAB包括可在任何動物的腸道中分離到的乳桿菌、鏈球菌、腸球菌和乳球菌，這些LAB分離株可通過維持家禽腸道微生態菌群促進劑動物腸道健康。而且，還發現這些細菌具有抗炎和抑菌作用，因為其可分泌抗菌物質，如細菌素等。LAB可以產生酸類物質，如乳酸等，這些物質可以降低腸腔中的pH，并防止產氣莢膜梭菌在腸道中繁殖。此外，益生性乳桿菌，如嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、羅伊乳桿菌（L. reuteri）和唾液乳桿菌（L. salivarius），還能調節肉雞的免疫反應，加速巨噬細胞的吞噬過程。Craven等認為，給肉雞投喂正常的腸道菌群，將減少產氣莢膜梭菌的定植，并降低NE的發生率。Hofacre等研究發現，給肉雞投喂乳酸菌時，NE所引發的病死率從60%降低至30%。

約氏乳桿菌（Lactobacillus Johnsonii）BS15是分離到的一株益生菌。在飼料中添加約氏乳桿菌BS15可提高肉雞的生長性能和肉品的營養價值，包括脂肪酸的組成，尤其是多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）的含量。此外，將約氏乳桿菌飼喂肉雞還可以控制脂肪沉積以及亞臨床型壞死性腸炎感染過程中的代謝。其他的益生性植物乳桿菌和羅伊乳桿菌菌株可改善動物腸道健康、增加腸絨毛高度和隱窩深度以及降低腸道黏度來提高體重。固態發酵的益生菌能提高飼料效率，這可以通過增加能量和蛋白駐留時間加以解釋。一個乳桿菌分離株（植物乳桿菌16）可提高外周淋巴細胞的增殖和腸黏膜中的γ-干擾素、白介素6（interleukin-6，IL-6）和IL-10表達水平，而另一個益生性菌株（命名為羅伊乳桿菌）則可提高健康家禽體內的血清免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）、IgG和IgM的水平。綜上，添加植物乳桿菌和羅伊乳桿菌可通過提高血清IgG的水平和降低腸道感染相關性致病力對病原菌（如大腸桿菌、產氣莢膜梭菌和腸道螺旋體等）所致疾病產生免疫應答。除此以外，益生菌產生的分泌物與病原菌之間的相互作用在提高動物免疫力方面也起著關鍵作用，可使腸道結構更加健康。

3.2 腸球菌

糞腸球菌是一種天然存在于動物和人體胃腸道中的細菌。腸球菌分離株具有抗產氣莢膜梭菌的特性，因為其通常可以產生抗菌物質（即所謂的促腸活動素）和有機酸，可幫助家禽機體殺滅存在于胃腸道中的致病菌。歐洲食品安全局（EFSA）已經批準將糞腸球菌菌株11181作為一種飼料添加劑，用于改善動物的生長性能。還有一項研究發現，在飼料中添加糞腸球菌，可以增加宿主動物的腸絨毛表面積和改善腸道結構，以幫助其吸收營養物質，并最終提高動物的增重。這些益生菌還可調節動物腸道微生態菌群的構成，并刺激腸道免疫反應。有研究證實，糞腸球菌菌株對腸道病原菌有抵抗力，這些病原菌包括沙門桿菌、大腸桿菌、彎曲桿菌和產氣莢膜梭菌。Morishita等發現，嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）和糞球菌（Streptococcus faecium）可使定植在動物空腸中的空腸彎桿菌減少27%。因此，在飼料中添加糞腸球菌，可以控制NE發病率和提高肉雞的健康狀況。

3.3 芽孢桿菌

芽孢桿菌屬細菌是一種具有益生特性的革蘭陽性菌。該屬細菌最重要的特點是能形成芽孢，具有抗逆性，能耐受顆粒料加工過程中的惡劣環境，因此適合大規模培養和工業化生產。在過去的數十年，國內外有關科研人員對該屬細菌的研究主要集中在枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）和凝結芽孢桿菌（Bacillus coagulans），具體情況見表1。

枯草芽孢桿菌是廣為人知的一種益生菌飼料添加劑，可以防止產氣莢膜梭菌的繁殖，提高動物的增重。經口投喂枯草芽孢桿菌，可以調節肉雞的腸道健康和免疫力，La Ragione和Woodward發現，當使用109個枯草芽孢桿菌孢子接種1日齡和20日齡肉雞，然后在? 24 h使用105 CFU產氣莢膜梭菌進行攻毒，產氣莢膜梭菌的定植和繁殖受到了抑制。在體外試驗中，枯草芽孢桿菌PB6（從健康雞腸道中分離的一株有益菌）可以產生抗菌物質，對多種梭菌、大腸桿菌和彎曲桿菌菌株具有抑菌活性。最重要的是，枯草芽孢桿菌PB6還能分泌具有抗菌、抗病毒和抗腫瘤特性的表面活性物質，可以中和病原菌及其有毒代謝物。Jayaraman等發現，對試驗組和對照組肉雞攻毒艾美耳球蟲和產氣莢膜梭菌，隨后給它們分別飼喂添加和未添加枯草芽孢桿菌PB6的飼料，結果前者在飼料轉化率、NE腸道病變評分、產氣莢膜梭菌菌落數、腸絨毛高度與隱窩深度上均優于后者的。綜上所述，益生性枯草芽孢桿菌PB6菌株可降低產氣莢膜梭菌所引發的肉雞NE的嚴重程度。

相關研究證實，地衣芽孢桿菌分離株H2是一種具有益生特性的有益菌，已被廣泛用于養禽業。拌入飼料的地衣芽孢桿菌可提高家禽的生長性能，可替代抗生素來控制商業性養禽場中的NE感染，且不會產生任何不良影響。此外，地衣芽孢桿菌還可產生多種水解酶，如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等，從而提高肉雞對營養物質的消化和吸收。給肉雞預先投喂地衣芽孢桿菌，可以預防產氣莢膜梭菌的攻擊。宮秀燕等發現，在日糧中添加凝結芽孢桿菌，可顯著提高15～35日齡肉雞的平均日增重，顯著降低料重比，提高感染產氣莢膜梭菌的肉雞的免疫器官指數，增強動物的免疫力，降低由產氣莢膜梭菌感染引發的腸道損傷程度，Wu等研究認為，在飼料中添加凝結芽孢桿菌，能有效預防肉雞的NE。

3.4 酵母

早在20世紀20年代，Henri Boulard首先發現，從荔枝果中分離出的某些酵母菌菌株（屬于酵母屬）具有益生的特性。酵母制品是天然的促生長劑。給肉雞口服布拉酵母（Saccharomyces boulardii），可以改善腸道微生態系統，調節腸道結構，并提高細胞因子表達量，進而增強腸道黏膜抵御病原菌的能力。此外，布拉酵母還能提高動物的生長性能，并提高宿主的免疫力來抵御某些致病菌。同時，其還能提高營養因子的活性，如營養物質的運輸等，并表現出抗炎特性。同樣，釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）也具有益生特性，對動物小腸后段中的致病菌有拮抗作用，這可能是由于其能產生乙醇所致。因此，在飼料中添加酵母可以抑制病原菌家禽腸道中的生長，并改善家禽的健康狀況。

4? 結語

綜上所述，益生菌可以減少產氣莢膜梭菌在動物腸道中的生長、定植和毒素的產生，從而降低由產氣莢膜梭菌引發的腸道疾病的發生率。但是，其作用的有效成分、明確的作用機制等還有待進一步的深入研究。而且，本文提及的菌屬所涵蓋的所有菌株并非都具有防治產氣莢膜梭菌的效果。在菌株篩選過程中除了考察針對病原菌的抑菌效果外，還需要通過動物試驗驗證其有效性，特別是驗證在模擬實際應用場景的實驗性感染中的效果，以確定其是否可作為一種有效的抗生素替代策略。