益生菌在動物腸道中的作用

益生菌在動物腸道中的作用

在動物的胃腸道里有一些微生物。在動物健康的狀態(tài)下，它們的類型和數(shù)量相對穩(wěn)定且平衡。被稱為正?；蚬逃屑毦汉妥约毦?。它們是動物身體環(huán)境中不可或缺的一部分，對動物沒有不利影響。它們除了能促進消化吸收,還能抵御一些病原菌通過腸道侵入體內(nèi),抑制致病微生物的生長,是機體免疫系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。益生菌是一種含有活菌及其成分和產(chǎn)物的微生物制劑,通過改善腸道微生態(tài)平衡來促進人體健康。它可合成維生素,形成有抗菌作用的物質和脂肪酸等,也可影響腸道先天免疫系統(tǒng),加強腸道緊密連接、增加黏液分泌及促進胃腸動力等。總之,益生菌有利于建立一個正常的共生菌群,防止?jié)撛谥虏⌒圆≡⑸锏那忠u。1腸菌群的總結1.1胃、評論員和腸內(nèi)細菌多樣性人和動物胃腸道棲息的細菌約30個屬500多種,主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成。其中,專性厭氧菌超過99%,而僅類桿菌及雙歧桿菌占細菌總數(shù)超過90%。腸道中的細菌可分為3部分:1)生理性細菌為專性厭氧菌,是腸道的優(yōu)勢菌群,如:雙歧桿菌、類桿菌、優(yōu)桿菌和消化球菌等,具有營養(yǎng)及免疫調(diào)節(jié)作用。2)條件致病菌以兼性需氧菌為主,是腸道非優(yōu)勢菌群,如:腸球菌和腸桿菌,在腸道微生態(tài)平衡時是無害的,在特定條件下具有侵襲性。3)病原菌多為過路菌,長期定植的機會少,生態(tài)平衡時,這些菌數(shù)量少,不會致病,如果數(shù)量超出正常水平,則可引起機體發(fā)病,如:變形桿菌、假單胞菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌等。胃、十二指腸和空腸細菌的種類及數(shù)量極少,主要由于胃酸和膽汁作用及小腸液流量大,蠕動節(jié)奏快,細菌在繁殖前即被沖洗到遠端回腸及結腸,細菌質量濃度小于1000CFU/mL,主要為革蘭陽性需氧菌,如:鏈球菌、葡萄球菌和乳酸桿菌。在無酸的胃中細菌數(shù)會明顯增多。幽門螺桿菌是真正的胃內(nèi)細菌,它是引起胃炎的主要致病因子,是潰瘍病的重要致病因子。而回腸末端由于腸液流量少,蠕動減慢,革蘭陰性菌開始超過革蘭陽性菌,細菌數(shù)逐漸增加到10萬~1億CFU/mL,主要含乳酸桿菌、大腸桿菌、類桿菌和梭狀芽孢桿菌等。至結腸,細菌數(shù)明顯增加,質量濃度10億~1萬億CFU/mL,主要為厭氧菌:雙歧桿菌、類桿菌和乳酸桿菌占絕對優(yōu)越,為優(yōu)勢菌群,而有潛在致病性的梭狀芽孢桿菌和葡萄球菌僅少量。腸內(nèi)菌群保持共生或頡頏關系,維持微生態(tài)平衡。從胃進入小腸的微生物數(shù)目很少,胃內(nèi)除了幽門螺桿菌或相關的菌種,大多數(shù)是革蘭陽性的需氧菌,如:鏈球菌、葡萄球菌、奈瑟菌、乳酸菌和念珠菌,細菌質量濃度通常小于1000CFU/mL。小腸是個過渡區(qū),腸液流量大,足以將細菌在繁殖前沖洗到遠端回腸和結腸,十二指腸和空腸相對無菌,含菌質量濃度為0~10萬CFU/mL,主要菌種是革蘭陽性的需氧菌包括,鏈球菌、葡萄球菌和乳酸桿菌。盲腸中的細菌質量濃度達100億~1萬億CFU/mL,厭氧菌超過需氧菌100~1萬倍,主要以擬桿菌、真桿菌和雙歧桿菌及厭氧的革蘭陽性球菌為主。這些腸道固有菌群在維持腸道功能方面具有舉足輕重的作用。1.2腸道菌群失調(diào),是一個人在某些因素的影響下,腸道微生態(tài)系統(tǒng)被破壞,腸道正常菌群的種類、數(shù)量和比例發(fā)生異常變化,偏離正常的生理組合,轉變?yōu)椴±硇越M合狀態(tài),這稱為菌群失調(diào),以腹瀉為最明顯癥狀,其他腸道菌群中潛在致病菌引起的內(nèi)源性感染和一些過敏性疾病。2腸球菌的作用機制是眾所周知的2.1利用二價鈣離子來黏附于腸道益生菌能有序地定植于動物黏膜和皮膚等表面或細胞間,占據(jù)宿主消化道的定植位點,形成生物屏障,減少病原微生物的侵染和定植,起著占位、爭奪營養(yǎng)和頡頏的作用,保護機體不被病原菌侵入。Benert等發(fā)現(xiàn),雙歧桿菌黏附于腸上皮細胞,并不引起細胞損害而是能抑制腸道致病菌對腸上皮細胞的侵襲作用。Lgasseri通過糖類和糖蛋白來黏附,其黏附力最強;嗜酸性乳桿菌依靠糖類和二價鈣離子來黏附;雙歧桿菌通過脂壁磷酸黏附于腸上皮細胞,構成一層菌膜屏障,并產(chǎn)生細胞外糖苷酶,降解上皮細胞上作為潛在致病菌及其定植,形成腸道化學保護屏障,可保護腸道內(nèi)的微環(huán)境,阻止致病菌的侵入、黏附和定植,抑制非正常菌群(如痢疾桿菌、傷寒桿菌、變形桿菌、綠膿桿菌和真菌)的生長及其有害代謝物的產(chǎn)生。目前,微生態(tài)制劑已被廣泛用于生產(chǎn)中,但其應用效果的報道還不一致,這主要是因為人們對其作用機制的了解還不完全。芽孢桿菌進入動物胃腸道后,通過生物奪氧作用在生長繁殖過程中消耗腸內(nèi)過量的氣體,造成厭氧狀態(tài),從而抑制需氧的有害菌的生長繁殖。芽孢桿菌還可在生長繁殖過程中產(chǎn)生細菌素和有機酸等物質,改變腸內(nèi)微生態(tài)環(huán)境,形成不利于有害菌生長繁殖的腸內(nèi)環(huán)境。還有一些益生菌可產(chǎn)生具有廣譜抗菌作用的物質,如:細菌素、過氧化氫、親脂分子、二乙酰、二氧化碳和乙醛等,這些物質對腸道內(nèi)的大腸桿菌、沙門菌和鏈球菌等均有抑菌或殺菌作用,不同的抗菌物質對革蘭陽性和陰性菌有不同的作用;還可減少腸道內(nèi)氨及胺等有害物質的產(chǎn)生,降低內(nèi)毒素,改善腸功能。益生菌可通過產(chǎn)生胞外糖苷酶,阻止致病菌對腸黏膜細胞的侵襲。研究發(fā)現(xiàn),雙歧桿菌能產(chǎn)生胞外糖苷酶,這些酶可降解腸道黏蛋白低聚糖和乳酸系列Ⅰ型糖鞘脂,阻止細菌侵襲。2.2芽孢桿菌的吸收利用益生菌可利用本身所特有的某些酶類(如半乳糖苷酶等)補充宿主在消化酶上的不足,幫助分解上消化道未被充分水解吸收的營養(yǎng)物質,有利于宿主進一步吸收利用,包括增加人體必需的維生素、氨基酸、微量元素和某些無機鹽類(如鈣、磷、鐵和鈷等)的吸收和利用。在營養(yǎng)物質有限的情況下,通過其優(yōu)勢生長競爭性地消耗潛在致病菌的營養(yǎng)素,這種競爭有限營養(yǎng)素的能力是決定腸道菌群分布的重要因素。大腸內(nèi)細菌是由營養(yǎng)基質的利用范圍所決定的,近端結腸細菌物種從小腸傳來的大量食物殘渣獲得營養(yǎng)物質,而遠端結腸內(nèi)的細菌物種的利用基質范圍就變得有限。正常生理狀態(tài)下,遠端小腸和近端結腸內(nèi)乳酸桿菌的含量較高,而遠端結腸內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量占優(yōu)勢。故增加作為益生菌的乳酸菌或雙歧桿菌可減少其他菌群所消耗的營養(yǎng)機制。芽孢桿菌具有很強的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可降解飼料中的某些抗營養(yǎng)因子,提高飼料轉化率可超過8%。在腸道內(nèi)生長繁殖,能產(chǎn)生各種營養(yǎng)物質(如維生素、氨基酸及未知促生長因子等),參與機體的新陳代謝,促進動物生長。2.3芽孢桿菌對免疫調(diào)節(jié)的影響研究表明:芽孢桿菌能促進腸道相關淋巴組織,使之處于高度反應的“準備狀態(tài)”,同時使免疫器官的發(fā)育增快,免疫系統(tǒng)成熟快而早,T淋巴細胞和B淋巴細胞的數(shù)量增多,使動物的體液和細胞免疫水平提高,增強機體抗病能力。Fuller等指出,芽孢桿菌可提高動物抗體水平或提高巨噬細胞的活性,試驗結果表明:該菌能顯著提高動物脾的T淋巴細胞和B淋巴細胞比例,對動物的細胞免疫有重要的作用。芽孢桿菌能促進機體免疫特別是局部免疫提高,使分泌型IgA的分泌增加。芽孢桿菌可使動物血清中的中性粒細胞吞噬率提高17%,能顯著增加血清中總蛋白和球蛋白的含量。2.4嗜氨菌及放線菌的使用枯草芽孢桿菌可在大腸中產(chǎn)生氨基氧化酶、氨基轉移酶及分解硫化物的酶,可將臭源吲哚化合物完全氧化,將硫化物氧化成無臭無毒物質,從而降低血液及糞便中有害氣體的質量濃度,也減少向外界排放的量,改善飼養(yǎng)環(huán)境。嗜氨菌能消化腸道游離的氨(胺)及吲哚等有害物質,抑制大腸桿菌的活動,排出的糞中含有的活菌體,可消化剩余的氨。用放線菌微生物作除糞臭劑,除臭率達66%。禽糞經(jīng)處理后成分基本不受影響。乳酸桿菌可明顯降低多胺水平。另外,需氧型益生菌(如芽孢桿菌)進入消化道后,生長繁殖消耗腸道內(nèi)大量氧氣,使局部環(huán)境的氧分子質量濃度降低,氧化還原電勢下降,使需氧型致病菌得不到足夠氧氣而大幅度下降,起到防止人或動物患病的作用。3對小鼠腸道菌群的影響許多研究者報道,攝入外源的益生菌(雙歧桿菌等)發(fā)酵乳和制劑對動物及人腸道菌群均具有改善作用,并對已失調(diào)的腸道菌群具有修復作用。嚴紀文等(2003)研究某雙歧桿菌活菌顆粒制劑對小鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用,設置了低、中和高3個劑量組。結果顯示,以3個劑量灌服受試動物后分別與灌服受試動物前比較,雙歧桿菌、乳桿菌和腸桿菌的數(shù)量均有增加,統(tǒng)計學處理結果為差異顯著,腸球菌變化差異不顯著;中和高劑量組與正常對照組相比,雙歧桿菌和乳桿菌的數(shù)量有明顯增加,且差異顯著。孟祥晨等(2004)運用動物試驗方法研究了雙歧桿菌對正常小白鼠腸道菌群的影響。研究指出,試驗組與對照組相比,雙歧桿菌數(shù)量顯著增加,腸桿菌數(shù)量顯著下降,而乳桿菌有輕微增長,但差異不顯著。倫永志等(2002)用滅活雙歧桿菌調(diào)整小鼠抗生素相關性菌群失調(diào)。結果發(fā)現(xiàn),滅活的雙歧桿菌對小鼠腸道生理菌群具有一定的調(diào)節(jié)作用。馬春全(2000)用4株乳酸鏈球菌代替抗生素飼喂肉仔雞,使肉仔雞的成活率提高5.4%,第2周齡增質量提高13.2%。劉定發(fā)(2002)試驗結果表明:益生菌的作用對雞年齡的影響較大,小雞階段時補充益生菌可取得良好的效果,但以后這種優(yōu)勢逐漸減弱。張春楊(2002)報道,用產(chǎn)蛋白酶的益生菌制備成益生菌劑飼喂肉雞,能明顯促進免疫器官的生長發(fā)育,提高免疫器官指數(shù)。芽孢桿菌制劑對肉仔雞的生產(chǎn)性能有顯著的提高作用,日增質量提高14.33%,料重比改善13.57%,與抗生素組相比也體現(xiàn)出仔雞生產(chǎn)性能改善趨勢。在用含有芽孢桿菌制劑飼喂蛋雞時,試驗組的料蛋比比對照組降低9.52%,差異極顯著;產(chǎn)蛋率比對照組提高5.35%,差異顯著。350及380日齡時,試驗組血清中新城疫血凝抑制抗體效價分別高出對照組25.81%和25.42%;試驗組的腸道病發(fā)病率和死淘率分別比對照組降低66.67%和68.18%,差異顯著。在仔豬階段添加微生物飼料后,提高飼料利用率(仔豬料肉比為1.5:1),促進仔豬快速生長;凈化環(huán)境,控制仔豬腹瀉及呼吸道疾病;提高免疫力,使仔豬成活率達到99%,斷奶天數(shù)從原來的29d縮短為21d,斷奶時仔豬體質量達7.5kg。蘇勇(2006)研究了益生菌LactobacillusamylovorusS1對仔豬后腸菌群的影響,結果發(fā)現(xiàn),斷奶后仔豬后腸菌群發(fā)生較大變化,主要表現(xiàn)為高GC含量細菌(主要為乳酸桿菌)的消失;口服益生菌L.amylovorusS1對仔豬后腸菌群就處于較平衡的狀態(tài),后腸菌群區(qū)系多樣性影響不明顯,但促進了某些菌的增殖,而減少了豬鏈球菌的數(shù)量。4菌種的生物學作用綜上所述,攝入雙歧桿菌等益生菌對機體腸道菌群具有一定調(diào)節(jié)作用。然而外源益生菌對腸道菌群的調(diào)整機制仍不明