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探究抗生素替代品嗜酸乳杆菌现状及未来发展

2020-04-20 509 上传者：管理员

摘要：畜牧业发展中无抗养殖是必然发展的结果，当前畜牧业无抗养殖的问题有养殖环境恶劣、生物安全体系薄弱和饲料质量问题等。本文通过对现阶段抗生素替代品的不足和抗生素理想替代品嗜酸乳杆菌的作用特点进行了总结，对嗜酸乳杆菌在鸡体内的代谢组学和代谢动力学特点进行了研究，以期为制定动物专用嗜酸乳杆菌产品标准提供科学根据。

关键词：
代谢动力学
代谢组学
嗜酸乳杆菌
抗生素替代品
无抗养殖
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1、抗生素减退计划的提出和饲料无抗存在的问题

为维护我国动物源性食品安全和公共卫生安全，2019年7月10日，中华人民共和国农业农村部公告第194号文件^[1]，农业农村部决定停止生产、进口、经营、使用部分药物饲料添加剂，并对相关管理政策做出调整。自2020年1月1日起，退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种，自2020年7月1日起，饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂（中药类除外）的商品饲料。在养殖环节逐步减少饲料抗菌药的使用，进而有效控制兽药残留和细菌耐药性的问题，符合国家农产品质量安全和“减抗”政策，有助于确保人们“舌尖上的安全”。但畜禽无抗养殖也面临着很多问题^[2-3]：

（1）抗生素替代品缺乏。国内主要研究的微生态制剂、酶制剂、植物提取物等抗生素替代品，与抗生素促生长剂作用机理不同，缺乏完善的评价体系。

（2）生物安全体系薄弱。如养殖场抗体水平检测不到位、病原体检测不及时、药物敏感性试验不做，不能及早发现疫病、及早防制，易导致疫情失控。

（3）饲料质量问题众多。饲料原料污染、抗营养因子的存在等，如果饲料中不加抗生素，营养物质的消化率较以前降低^[3]、养殖业效益会降低。但人们的生活离不开畜牧业的发展，从无抗生素的生产系统来看，需要开发可替代的饲料添加抗生素，帮助改善动物性能、保持最佳健康状态的食用动物^[4]。

2、国内抗生素替代品的研究现状

为确保饲料中抗生素“减退”计划的顺利执行，加快研发一批实用、安全、新型的抗生素替代品投入市场使用，是科学家们的一项重要任务。理想的饲料抗生素替代品应该与抗生素有同样的添加效果，但现阶段的实际表明，没有一种抗生素替代产品可以完全替代抗生素。[5]在无抗饲料的生产中，某种或某些饲料添加剂只能在一定程度上缓解或部分替代抗生素。与较便宜的抗生素比较，添加任何一种替代添加剂都会增加成本。在单一添加剂暂时无法替代抗生素的情况下，养殖户利用某几种添加剂在作用机理方面的协同性，在饲料中同时添加几种抗生素替代品，以达到减少使用或完全不添加抗生素的目的。但目前经过大量的体外试验和试验筛选、最优化的功能性添加剂组合配伍还不多。

3、嗜酸乳杆菌的作用及作用机制研究

益生菌，是对动物有益的活的或死的微生物，由一种或多种益生菌经培养干燥等工艺加工而成的制剂称为微生态制剂。益生菌具有促进动物机体发育、增强免疫力、提高肌肉品质、改善养殖场内外空气质量及环境等作用，同时具有在动物体内安全无毒无残留的优势，对于建立一个可持续的生态畜牧业具有广阔的应用前景。我国批准用于养殖动物生产的益生菌达几十种，有嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌等。但部分益生菌对抗生素有天然耐药性，影响感染性疾病的治疗。目前报道资料提示，嗜酸乳杆菌是一种安全的益生菌[6－7]。嗜酸乳杆菌，1900年从婴儿粪便中分离出来，当时被命名为嗜酸芽孢杆菌。经重新鉴定、分类后，现属于乳杆菌属，革兰阳性杆菌。国外专家称它是“公认安全的食品微生物”[6]。国内研究证明：嗜酸乳杆菌YIT2004株对青霉素、氨苄西林、亚胺培南、庆大霉素、红霉素和克林霉素敏感[7]。其在鸡体内大量存在，能利用各种碳源生长、耐胆汁、耐酸，PH＝3的环境下，能存活5个小时；代谢乳糖、产生抗菌物质、生物合成乳酸[8]。嗜酸乳杆菌的作用归纳起来主要有：营养作用、免疫作用和治疗作用。

3.1 嗜酸乳杆菌的营养作用

益生菌是一种通过改善、补充肠道菌群平衡而对动物施加有利影响的活的微生物饲料添加剂。嗜酸乳杆菌，通过在动物胃肠道生物的竞争排斥作用，帮助动物建立有益的宿主胃肠道微生物区系，促进动物生长、预防动物疾病，既能提高饲料的利用率，还有益于生产安全的畜禽产品。刘月等[9]的研究表明，嗜酸乳杆菌液能提高灵芝菌糠发酵饲料的蛋白质含量、降低饲料中粗纤维的含量。Forte等[10]的研究显示：嗜酸乳杆菌对母鸡的新陈代谢和健康有益，既提高了饲料的利用率，也使养鸡场的氨味增加，使用嗜酸乳杆菌能促进禽类的健康养殖。课题组研究发现，含嗜酸乳杆菌的日粮能显著提高人工感染大肠埃希菌动物模型（鸡）的成活率为10％－20％。

3.2 嗜酸乳杆菌的免疫作用

嗜酸乳杆菌的免疫作用是通过调节机体免疫系统、限制体内病原体的定植、调节代谢等，而使宿主获得健康^[11－12]。嗜酸乳杆菌的诱导免疫反应比枯草杆菌好[10]。殷金玲等[13]制成的免疫康可以从体液免疫、细胞免疫和单核巨噬细胞系统方面改善小鼠的机体免疫力。嗜酸乳杆菌LactobacillusacidophilusLa－14能调节阴道系统的先天和适应性免疫反应^[14]。嗜酸乳杆菌在临床用于治疗免疫系统失调引起的疾病，可明显减少呼吸道感染的时间、频率、抗生素的使用时间，改善过敏性哮喘的治疗效果^[15－16]。Caco－2细胞系来源于人的直肠癌，其结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞，存在于小肠上皮中的多种主动转运系统：代谢酶如谷氨酰胺转肽酶、氨基酸、二肽及维生素B12等在Caco－2细胞中都有相同的存在。嗜酸乳杆菌在体外能与人的Caco－2结肠腺癌细胞结合，但对动物体内转运系统的作用，有待进一步研究。此外，国内外专家也研究了嗜酸乳杆菌的治疗作用。张艾^[17]研究证实复方嗜酸乳杆菌片联合奥美拉唑肠溶片治疗急性肠胃炎，疗效显著，安全性高。Brzozowski等的研究表明^[18]，嗜酸乳杆菌Ind－1和嗜酸乳杆菌Lakcid对炭疽芽孢杆菌和大肠杆菌有抗菌作用。

3.3 嗜酸乳杆菌的作用机制

嗜酸乳杆菌对致病菌的作用机制^[19]包括与致病菌竞争黏附位点和产生抗菌物质等。致病菌竞争黏附位点包括S－层蛋白与致病菌的竞争性粘附作用、胞外多糖与致病菌的竞争性粘附作用、脂磷壁酸与致病菌的竞争性粘附作用、防御物质抑制致病菌的粘附作用。如L.acidphilusM92菌株表面含有S－层蛋白，可以介导对L.acidphilus与E.coli3014和S.typhimurium的协同凝聚作用。嗜酸乳杆菌单独或联合使用均能改善健康鸡和感染艾滋病病毒鸡胸肌的理化性质^[20]，嗜酸乳杆菌对病毒的作用机制不止一种，但多与细胞有关。

（1）改变树突状细胞（Dendriticcells，DC）中诱导的基因表达谱发挥作用。树突状细胞（Dendriticcells，DCs）是一组分布广泛的、由骨髓来源的、具有迁移能力的免疫细胞，是目前发现的功能最强大的抗原递呈细胞（APC），在抗肿瘤、抗感染、移植排斥和自身免疫疾病中发挥着重要作用。GudrunWeiss等[21]研究证明，嗜酸乳杆菌通过作用于DCs发挥抗病毒作用。

（2）嗜酸乳杆菌能通过增加细胞外毒性发挥作用，如La205能直接激活NK细胞、L.AcidophilusATCC4356S－层蛋白抑制H9N2病毒在DCs中的感染，刺激IFN－1信号通路，抑制炎症过程^[22]。

4、小结

代谢组学研究是一种无伤害的研究，与动物模型研究比较有其自身的优点。对机体的生理、病理状态研究，最合适的组学研究是代谢组学研究。代谢组学被用在抗生素替代品方面的研究，不仅能弥补蛋白质组学的不足，还能弥补基因组学的缺憾。尽管目前嗜酸乳杆菌的相关产品被广泛应用在食品、制药行业和畜牧业，但国内关于嗜酸乳杆菌的药物代谢动力学知识的报道很少。构建无抗日粮营养消化技术评价体系，用抗生素替代物去弥补无抗生素的可消化营养，需要充足的药物代谢动力学内容。嗜酸乳杆菌能利用各种来源的碳水化合物，本课题组对比嗜酸乳杆菌、黄芩和复合多维的作用研究，发现嗜酸乳杆菌组鸡的增重速度较黄芩组快，差异显著；比复合多维组作用快，但差异不显著；嗜酸乳杆菌组，大肠埃希菌发病鸡的治愈率较复合多维和黄芩都高。需要研究嗜酸乳杆菌在鸡体内的代谢组学，观察掌握嗜酸乳杆菌及其代谢物的特点。研究嗜酸乳杆菌的药代动力学内容及作用机制，找到其对肉鸡免疫性能增强的适宜剂量范围及其与饲料营养物质之间的相互关系，能为科学合理地设计益生菌类饲料产品提供理论依据，能为有效地利用益生菌类产品预防动物性疾病奠定基础，能极大地挽回养殖业发展中动物疫病带来的损失，促进畜牧业的健康发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国农业部公告第194号[Z].北京:中华人民共和国农业部,2019.

[2]楚青惠,汪官保,曾勇庆,等.饲喂乳酸菌对母猪和哺乳仔猪生长性能､血清生化指标及粪便微生物数量的影响[J].动物营养学报,2014,26(11):3362-3370.

[3]刘宏伟,廖阔遥,张浩,等,猪无抗饲料研究进展[J].猪业科学,2019(12):82-86.

[4]于鸿晶,孙宁云,文彬.嗜酸乳杆菌YIT2004株的抗生素敏感性及对万古霉素耐药机制[J]中国微生态学杂志,2019(12):1385-1388.

[5]刘月,李志涛,李杰峰,等.响应面分析灵芝菌糠发酵饲料加工调制与优化研究[J].中国饲料,2018(1):83-87.

[6]殷金玲.免疫康的制备及增强免疫力功能实验研究[D].长春:吉林大学,2013.

[7]张艾.复方嗜酸乳杆菌片联合奥美拉唑肠溶片治疗小儿急性肠胃炎的疗效观察[J].临床合理用药杂志,2018(1):118-119.

张春辉.抗生素替代品嗜酸乳杆菌的研究进展[J].现代牧业,2020,4(1):34-37.

基金项目:河南牧业经济学院学术带头人项目(84000146).