芽孢杆菌制剂对家兔的免疫营养作用

芽孢杆菌制剂对家兔的免疫营养作用摘要芽孢杆菌由于其抗逆性强、耐高温高压及易贮存等独特的优良特性，且具有调节肠道菌群平衡、增强动物免疫力和提高生产性能等诸多功能，因此近年来受到广泛关注，并已成为一个研究热点。将芽孢杆菌对家兔免疫营养需要、作用及影响因素进行综述。关键词：家兔免疫营养作用影响中图分类号:S829.1文献标志码:A文章编号:1002－2813(2013)08－0024－04据报道添加低剂量的抗生素具有提高畜禽饲料转化率、繁殖性能和生产性能及降低病死率等作用，因而它被广泛应用于饲料生产中;然而，这种一味地强调抑制或杀灭有害微生物的观点却忽视了动物的正常菌群、免疫和营养三者间构成的“微生态三角”关系。随着科技的发展和人类的不断深入探索发现，抗生素的长期使用不仅会破坏肠道菌群平衡，导致细菌产生抗药性，而且还会带来畜产品抗生素残留和环境污染等问题。抗生素的毒不良反应越来越受到全人类的重视，寻找其替代品是当今整个生命科学领域研究的热点和重点之一。经过科研人员的不懈努力，抗生素的替代品———微生态制剂被研发出来;自1887年芽孢杆菌这个属名首次提出，至今已有100余年的历史，现今芽孢杆菌已成为最理想的微生物添加剂之一。研究表明，芽孢杆菌制剂主要是通过营养和免疫两方面对家兔发挥作用，二者密不可分。免疫营养是指动物状况与其免疫机能相协调，是从营养学的角度研究免疫机能及其调控，从免疫学角度研究营养原理和营养需求模式，从而制定最佳饲养方案，保障动物健康，形成人与动物共存共荣的最佳免疫营养的平衡点，因而具有重要的预防价值和实践意义。多项研究表明，芽孢杆菌对家兔的这种免疫营养作用不仅可以克服传统方法存在的缺陷，而且有利于健康养殖，减少对环境的污染。此外，很多研究证明:芽孢杆菌对干燥、高温、电离辐射、紫外线及很多有毒的化学物质都具有很强的抗性。正是由于芽孢对不良环境因子具有很强的抗性，一旦环境条件合适，芽孢便可以萌发成营养细胞继续生长繁殖。国外试验报道:当芽孢杆菌的孢子进入动物肠道后，其在肠道上部能迅速复活，复活率接近100%;此外，在加工、运输和贮存的过程中芽孢杆菌也具有很好的耐受性，在较长的时间内能够保持活力和稳定。因而，与其他微生物相比芽孢杆菌制剂在饲料生产中应用更广泛。1·芽孢杆菌制剂对改善家兔免疫营养需要的作用1.1改善家兔自身消化道环境，促进营养物质的消化吸收微生态环境，pH和酶系统是家兔消化道环境的主要构成部分。芽孢杆菌制剂在家兔胃肠道内主要是通过维持微生态菌群、pH和酶活稳定来参与家兔肠道微生态的动态平衡。在家兔的胃肠道内芽孢杆菌首先通过参与病原性微生物菌群的生存竞争，形成优势种群，进而排斥病原菌在胃肠黏膜表面的附着，并同时抑制有害物质的产生，最终有效防止家兔便秘和腹泻。因此，芽孢杆菌对消化道内环境具有明显地改善作用，对防治家兔消化系统疾病起到有效地预防保健作用。芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性作用，能够显著提高家兔对营养物质的消化吸收利用。陈兵等报道，纳豆芽孢杆菌制剂能提高总消化酶活力的52.2%～89.2%，如十二指肠中蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶;同时芽孢杆菌还能降解植物性饲料中复杂糖类(果胶、纤维素和葡聚糖)，其中很多酶是动物本身不能直接合成的。据研究发现地衣芽孢杆菌等除具有较强的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性外，还具有裂解植物细胞壁的果胶酶、纤维素酶和葡聚糖酶的活性，从而提高动物对饲料的消化吸收。Kerovuo等成功地从枯草芽孢杆菌中分离出植酸酶基因，并将其在胚芽乳杆菌中进行表达。1.2芽孢杆菌对家兔肠道的营养作用芽孢杆菌在动物肠道内生长繁殖的同时，还能产生多种营养物质，如维生素、氨基酸及促生长因子等，这些营养物质可参与机体的新陈代谢，为机体提供营养物质。有报道称在家兔盲肠中的微生物可为家兔提供维生素需要量的25%～30%。凝结芽孢杆菌及芽孢乳杆菌等菌株能产生乳酸，进而可提高动物对Ca、P、Fe及维生素D的消化吸收和利用。此外，芽孢杆菌还能够产生脂肪酸，通过糖酵解途径酶解为丙酮酸，再通过一系列的反应最终产物是短链脂肪酸。短链脂肪酸不仅是肠黏膜的重要能源物质，而且能够促进肠黏膜的增生，为肠黏膜提供营养;同时，短链脂肪酸中的乙酸、丙酸、丁酸、少量的丁二酸及酵解氨基酸产生的支链脂肪酸等，对Na+和水在结肠的吸收起着重要的作用。2·芽孢杆菌制剂对家兔免疫营养调节作用的影响2.1芽孢杆菌制剂对家兔免疫器官和免疫力的影响芽孢杆菌对家兔免疫器官和免疫力的影响主要通过刺激机体的免疫系统或进行免疫调节。大量动物试验表明，芽孢杆菌的作用机制是首先促进肠道相关淋巴组织处于“准备状态”，同时促使免疫器官发育增快，提高免疫识别力，诱导T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞等产生细胞因子，使T淋巴细胞和B淋巴细胞数量增加;从而通过淋巴细胞再循环而活化全身免疫系统，增强机体免疫调节能力。2.1.1促进免疫器官发育，加速免疫修复家兔免疫系统是由中枢免疫器官和外周免疫器官组成，前者包括胸腺和骨髓，后者包括脾、淋巴结和黏膜相关淋巴组织，其中肠道黏膜是最易受有害细菌侵袭的位置。芽孢杆菌等益生菌可以刺激家兔肠道内与抗原结构有关的系统发育，同时可以修复损伤的肠道黏膜上皮细胞，从而防止有害菌在肠道上皮细胞间的移位对家兔肠道造成更大损伤。潘康成等研究发现，给家兔饲喂地衣芽孢杆菌40d后发现，试验组家兔的免疫器官生长发育比对照组迅速，成熟快;冯轼在芽孢杆菌制剂PAS38制剂与甘露聚糖制剂对家兔内分泌免疫的影响研究结果:45d芽孢杆菌PAS38制剂组中家兔的胸腺、脾、圆小囊和蚓突的免疫器官指数测定结果分别是(1.90±0.08)、(1.36±0.05)、(0.78±0.03)和(2.72±0.07)g/kg，与对照组相比分别高出0.26、0.43、0.28和0.47g/kg，表明芽孢杆菌PAS38制剂在提高家兔免疫器官指数上均有明显效果，这点与众多报道中微生态制剂能够很明显提高动物免疫器官指数相一致。2.1.2增强免疫力，刺激非特异性免疫和特异性免疫应答一方面芽孢杆菌制剂能通过其菌体本身或是细胞壁成分刺激并激活家兔免疫细胞，增强吞噬细胞活性，进而发挥其非特异性免疫调节因子作用。同时芽孢杆菌制剂又作为非特异性免疫反应的免疫佐剂，其芽孢能进入家兔淋巴结和肠系膜淋巴结，从而起到体液免疫的作用。另一方面，芽孢杆菌制剂通过促进B细胞产生抗体发挥特异性免疫作用。枯草芽孢杆菌首先通过增强分泌型免疫球蛋白A等免疫球蛋白来提高家兔免疫识别力，然后通过刺激家兔抗原呈递细胞(APC)，诱导T细胞和B细胞产生细胞因子，最后通过淋巴活化全身免疫系统;对于幼兔，这些作用可使家兔机体的免疫系统受到刺激，胸腺和脾指数提高，T淋巴细胞和B淋巴细胞数量增多，促使免疫系统提前成熟。据潘康成等研究报告指出，给家兔饲喂地衣芽孢杆菌40d后发现，试验组家兔血液中的白细胞总数和外周血T淋巴细胞数明显高于对照组。这些表明芽孢杆菌不但能促进家兔免疫器官的成熟，而且能增强家兔的细胞免疫功能。这与国外相关报道蜡样芽孢杆菌能够促进家兔T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖，提高小肠局部免疫功能相一致。2.2调节肠道菌群平衡，提高家兔的疾病防御能力2.2.1维持厌氧环境，竞争排斥致病性微生物有报道指出，刚出生的畜禽消化道内通常是无菌的，出生3h后可在胃肠道中发现入侵的细菌;当好氧的芽孢杆菌等益生菌进入家兔胃肠道后快速生长繁殖而消耗肠道内的氧气，从而造成厌氧环境。这种厌氧环境不但有利于厌氧菌等有益微生物的生长，而且使肠道中原本存在的需氧菌(大肠杆菌和沙门菌等有害微生物)因缺氧而抑制生长。菌群间的这种相互制约，相互依存的关系使它们在质和量上形成一种生态平衡，从而保持肠道微生物生态系统的平衡，进而提高家兔的抗病能力。王磊的试验结果表明，蜡样芽孢杆菌使家兔肠道内的有益菌双歧杆菌和乳酸杆菌数量分别增多了15.69%和7.59%，而致病菌大肠杆菌的数量下降了22.01%。这与Hattori等的研究在断奶仔猪日粮中添加芽孢杆菌，可显著减少大肠杆菌数量，同时增加十二指肠的乳酸杆菌含量相似。王红宁等在给鲤鱼饲喂含芽孢杆菌的饲料后，也得到相似的试验结果。2.2.2芽孢杆菌的代谢产物和生理活性物质杀害病原微生物芽孢杆菌在家兔肠道中生长繁殖的同时也会产生一些生理活性代谢产物，如有机酸、过氧化氢和细菌素等，能够抑制或杀灭有害菌，从而起到预防肠道疾病发生和调节家兔消化道微生物菌群平衡的作用。一方面，芽孢杆菌进入肠道后能产生乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，降低肠道pH，抑制致病菌的生长，激活酸性蛋白酶的活性，也有利于矿物质元素钙、磷、铁及维生素D的吸收与利用;另一方面，芽孢杆菌在代谢过程中产生的多种抗菌肽和细菌素等次级代谢产物能够抑制和杀死肠道病原菌。HSugita等报道从斑鳍肠道分离出一种产生抗生素的芽孢杆菌，这种抗生素能够显著抑制鱼体肠道嗜盐弧菌的生长繁殖。2.2.3形成菌群屏障，有效抑制有害菌生长芽孢杆菌等有益菌形成菌群屏障的机制是通过与肠道中有害微生物的直接竞争和定居部位的竞争，并黏附或定植于肠道黏膜上皮从而形成保护屏障，同时自身一般不会脱落。菌群屏障发挥其竞争性，抑制病原体在家兔肠道的黏附或定植的作用，使外来有害菌因为没有吸附位置而被排出动物体外，从而减少了有害菌对动物带来的伤害。Barrow研究发现，大白猪饲喂发酵乳杆菌和链球菌4d后，胃和十二指肠中大肠杆菌的数量明显减少。据王磊试验结果表明，芽孢杆菌改善了家兔肠道的菌群，使乳酸菌和双歧杆菌的含量分别提高了15.9%(P＜0.05)和7.59%(P＜0.05)，而大肠杆菌的数量下降了22.01%(P＜0.05)。另外，益生菌还会与病原菌竞争营养物质，也可起到抑制病原菌的作用。3·影响芽孢杆菌对家兔作用效果的因素和注意事项3.1芽孢杆菌制剂对家兔的作用与其不同生长阶段和生理状态等有关芽孢杆菌制剂在家兔的不同生长发育阶段的使用效果是不一样的。总体来说，在家兔的幼龄、老龄、断乳、病后初愈、消化道疾病、转群与冷热应激时使用，均能取得较为显著的效果。为保证芽孢杆菌在家兔饲养中起到良好的效果，最好从幼龄家兔新生时期就开始使用，以保证芽孢杆菌等有益菌群在家兔肠道内的优先定植，对以后的健康起着重要的作用。3.2注意芽孢杆菌制剂的保存条件和保存时间温度、水分和pH等因素对芽孢杆菌制剂的使用效果有很大的影响。芽孢杆菌能耐受较高的温度，在52～102℃损失很小。在储藏条件下，芽孢杆菌制剂的水分应低于5%，否则高水分含量则会使芽孢杆菌菌群活力降低。因此，芽孢杆菌制剂在家兔生产中一般应保存于低温、干燥及pH为6～7的条件下，在使用中应注意保存条件和期限，如保存方式不当或保存时间过长，其活菌数量就会不断减少，对家兔的使用效果会降低。3.3注意芽孢杆菌制剂与抗生素类等药物的配伍由于芽孢杆菌制剂是活菌制剂，抗生素和化学合成抗菌类药物的使用会对其有抑制或杀灭作用，因此在饲喂家兔前必须了解各种抗生素与芽孢杆菌制剂间的关系。但是，二者同时使用有时也会产生协同作用，但应注意使用的先后顺序。家兔在用抗生素治疗疾病后，再用芽孢杆菌制剂快速恢复胃肠道功能的效果很明显。因此，一般在饲喂家兔芽孢杆菌制剂前，用抗生素预先清理肠道以提高其效果。4·结语芽孢杆菌作为家兔的微生物饲料添加剂主要是通过调节家兔自身的免疫营养作用，最终抑制有害菌群的生成，增强家兔的免疫功能，有效提高家兔的疾病防御能力;同时提高饲料营养素的消化吸收和转化率，促进家兔的生长和生产性能的改善。由于芽孢杆菌制剂在家兔生产的过程中具有物理性质稳定、作用方式独特、应用效果显著、无污染且无残留等抗生素所不具备的优良特性，因此应用前景十分广阔。但是在使用过程中也要针对家兔不同的饲养环境、不同的生理阶段及健康状况合理地选择使用，以防止芽孢杆菌滥用现象的发生。总之，随着动物微生态营养研究的进一步发展和微生态制剂对动物免疫营养相关机制的进一步阐明，芽孢杆菌制剂在动物保健、生产效益、畜禽品质及“绿色畜牧业”等方面将会发挥越来越突出的作用。