益生菌在寵物中的應(yīng)用

鄒 朋， 汪 棋， 周元浩， 李衛(wèi)芬*， 彭 瀚

（1.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院飼料研究所，動物分子營養(yǎng)學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310058；2.杭州望妙生物科技有限責(zé)任公司，浙江杭州 310058）

隨著人民生活水平的提高，寵物受到越來越多家庭的喜愛，其健康也成為人們?nèi)找骊P(guān)注的話題。與此同時，寵物疾病的問題也層出不窮?？股厮幬锸菍櫸锱R床上的常見藥物，在醫(yī)療發(fā)達(dá)地區(qū)約占藥種類的1/3，在醫(yī)療欠發(fā)達(dá)地區(qū)則可達(dá)50%以上（溫學(xué)鋒等，2019）。據(jù)報道，抗生素在寵物疾病治療上的應(yīng)用已有30多年的歷史 （高昆賓，2012）。正確使用抗生素藥物可及時有效地治愈患病寵物，同時可減少藥物副作用的發(fā)生。但由于我國寵物疾病診療技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致用藥不當(dāng)?shù)那闆r十分常見，尤其在治療細(xì)菌傳染性疾病時存在濫用抗生素的現(xiàn)象（王陽，2018）?？股氐臑E用會導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，過度的藥物殘留會破壞腸道菌群平衡，使寵物容易發(fā)生便秘、拉稀、消化不良等腸道疾病，嚴(yán)重危害了寵物的機(jī)體健康（劉硯涵，2016）。實(shí)踐證明，益生菌具有安全無毒、無蓄積殘留、無污染、無抗藥性等特點(diǎn)（孫曉先等，2014），且其可作為食品或飼料添加劑直接攝入體內(nèi)，改善宿主腸道微生物菌群，產(chǎn)生有益影響（Marteau等，2001），是替代或減少抗生素使用的生物添加劑。

1 益生菌概述

益生菌是一類定植于動物腸道、生殖系統(tǒng)內(nèi)，能產(chǎn)生確切健康功效從而改善宿主微生態(tài)平衡，發(fā)揮有益作用的活性微生物的總稱 （徐文嬌等，2020；閭中平，2017；燕珍壽等，2014）。廣義上的益生菌涵蓋了多個科、屬的微生物，至今已超過90種（閭中平，2017），大多歸屬于乳酸菌類、芽孢桿菌類和酵母類，其中應(yīng)用最廣泛的是乳酸菌類。能夠作為飼料添加劑的乳酸桿菌有嗜酸乳酸桿菌、干酪乳酸桿菌、發(fā)酵乳酸桿菌、短乳酸桿菌、植物乳酸桿菌及纖維二糖乳酸桿菌等 （呂玉麗等，2012）。乳酸菌分泌的乳酸及短鏈脂肪酸，在體內(nèi)可增加血液中的蛋白態(tài)氮，改善蛋白質(zhì)代謝和促進(jìn)飼料消化。芽孢桿菌在動物腸道中僅偶爾存在，主要以內(nèi)生孢子的形式存在于動物腸道的微生物菌群中（肖振鐸，2002）。芽孢桿菌制劑主要有以下特點(diǎn)：（1）可以產(chǎn)生消化酶，可提高胃腸道蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶的活性，對植物性碳水化合物具有較強(qiáng)的降解能力；（2）耐受性高，耐高溫、耐鹽、耐酸以及在制粒過程中還能耐擠壓；（3）一般而言，腸道內(nèi)的芽孢桿菌會消耗大量氧氣，抑制致病菌的定植和生長，維持腸道內(nèi)的厭氧環(huán)境，從而維持腸道菌群生態(tài)平衡，促進(jìn)動物健康生長；（4）芽孢桿菌還是較好的免疫激活劑。其可通過產(chǎn)生抗體和提高巨噬細(xì)胞的活性刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫和體液免疫，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力和抗病力（王世紅等，2008；張永勇等，2007；龍江松等，2005）。 酵母菌在動物腸道中的含量微乎其微，其菌體內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，可提高飼料的利用率。此外，酵母菌是需氧菌，定植需要消耗大量的氧氣，有利于為動物胃腸道創(chuàng)造一個厭氧環(huán)境，促進(jìn)厭氧菌的繁殖生長，維持腸道微生態(tài)平衡（呂玉麗等，2012）。

2 益生菌的作用機(jī)理

2.1 優(yōu)勢種群學(xué)說 寵物腸道內(nèi)含有大量的微生物菌群。其中，對機(jī)體生長有積極作用，可提高寵物消化吸收能力的菌群稱為有益菌群；而對生長有抑制作用，有致病作用的菌群稱為有害菌群。正常情況下，兩種菌群處于平衡狀態(tài)，可維持機(jī)體正常的生長性能（王雷，2014）。一旦菌群失衡，優(yōu)勢菌群比例失調(diào)，就會引發(fā)一系列消化道疾病，影響機(jī)體正常生長。益生菌在腸道內(nèi)定植后，使有益菌群得到補(bǔ)充，其在腸道內(nèi)的繁殖代謝可抑制病原菌的繁殖和生長，保證腸道菌群平衡（劉維等，2019）。此外，益生菌在腸道內(nèi)定植后可產(chǎn)生大量的乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸和酶類物質(zhì)，降低腸道局部pH，為腸道有益菌群的生長和定植提供一個適宜的酸性環(huán)境；同時，腸道pH降低可抑制炎性因子產(chǎn)生，修復(fù)損傷的腸道黏膜，抑制致病菌的繁殖和生長，最終調(diào)節(jié)寵物腸道微生物菌群，使腸道微生態(tài)達(dá)到平衡。馬嫄等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，在寵物食品中添加益生菌，試驗(yàn)犬糞便中乙酸、丙酸、丁酸的含量明顯增加，而異戊酸、吲哚、3-甲基吲哚等腐敗物質(zhì)的含量均有所下降。陳如愿（2016）在給斷奶幼犬灌服益生菌28 d后發(fā)現(xiàn)，其糞便中pH顯著降低。綜上，益生菌可通過改善腸道菌群結(jié)構(gòu)來維持動物胃腸道菌群平衡，促進(jìn)動物胃腸道健康和動物健康生長。

2.2 生物奪氧學(xué)說 細(xì)菌孢子在動物腸道內(nèi)繁殖、耗氧，會抑制需氧菌的生長，從而使厭氧的有益菌增殖。在腸道微生態(tài)系統(tǒng)中，腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群是厭氧菌 （高三玉，2014；光岡知足等，1997）。但腸道內(nèi)菌群的定植順序?yàn)樾柩蹙⒓嫘詤捬蹙?，最后是厭氧菌（徐春晗等?018）。大多數(shù)病原微生物屬于需氧菌和兼性厭氧菌，其繁殖和生長需要消耗大量的氧氣，降低了腸道內(nèi)局部氧氣分子的濃度，進(jìn)而促進(jìn)厭氧微生物的生長和定植，達(dá)到腸道微生態(tài)平衡。而當(dāng)菌群失調(diào)時，局部氧氣過高會導(dǎo)致病原微生物大量繁殖（姜前運(yùn)，2017），造成腸道微生態(tài)失衡。給新生寵物灌服益生菌，可加速益生菌在腸道內(nèi)的定植，大量消耗腸道內(nèi)的氧氣，使氧氣濃度降低，達(dá)到適宜厭氧菌生長的環(huán)境，促進(jìn)厭氧菌的生長，最終恢復(fù)腸道菌群平衡狀態(tài)。

2.3 膜菌屏障學(xué)說 腸黏膜是動物機(jī)體的重要防御屏障，可抵御病原微生物的入侵。有研究發(fā)現(xiàn)，腸黏膜屏障功能失調(diào)與腸道菌群失衡有關(guān)（徐春晗等，2018）。益生菌等有益菌在進(jìn)入腸道后，可競爭性在腸黏膜上定植吸附，形成生物屏障，阻止有害菌的入侵，促進(jìn)腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)，達(dá)到益生作用。致病性病原菌可與腸上皮細(xì)胞表面的受體結(jié)合，抑制致病菌的入侵，有益菌則會依附在腸上皮細(xì)胞表面，阻礙致病菌的過度繁殖（操銀紅，2015）。目前，關(guān)于益生菌與腸道黏膜吸附機(jī)制的研究尚少，不同益生菌的黏附機(jī)制也有所不同，其中，關(guān)于乳酸菌的黏附機(jī)制研究較多。乳酸菌黏附和定植的過程主要與其細(xì)胞表面的組成物質(zhì)（脂磷壁酸、完整肽聚糖、胞外多糖和表層蛋白）相關(guān)，在黏附過程中這些物質(zhì)起到了直接或間接作用（操銀紅，2015）。有研究表明，雙歧桿菌表面的這些組成物質(zhì)可與動物腸道腸黏膜表面的糖蛋白結(jié)合，抑制其他病原菌在腸道內(nèi)定植，最終達(dá)到生態(tài)平衡（鄧一平等，2000）。綜上，益生菌可通過黏附在宿主腸道上皮細(xì)胞表面，競爭性抑制病原菌對易感細(xì)胞的黏附而發(fā)揮屏障作用，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡。

2.4 三流運(yùn)轉(zhuǎn)學(xué)說 益生菌可抑制有害菌的過度生長和毒性物質(zhì)的產(chǎn)生，促進(jìn)動物腸道的蠕動，維持腸道健康，保證微生態(tài)系統(tǒng)中能量流、物質(zhì)流、信息流（基因交換、轉(zhuǎn)染如耐藥因子、產(chǎn)毒因子等）的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3 益生菌在寵物中的應(yīng)用

3.1 益生菌可預(yù)防和改善寵物腹瀉 寵物發(fā)生腹瀉的原因很多，不良的飲食習(xí)慣和大量服用抗生素均會導(dǎo)致寵物腸道菌群失衡，從而導(dǎo)致腹瀉的發(fā)生。在寵物糧中添加適量益生菌，可以有效改善寵物腸道微生物菌群，從而降低寵物腹瀉發(fā)生率。有研究表明，布拉迪酵母可有效改善寵物的炎性腹瀉（王建林，2014）。目前，腸致病性大腸桿菌是引起幼齡動物腹瀉的常見疾病之一。大腸桿菌首先感染損傷的腸道，進(jìn)而使腸道細(xì)胞的通透性發(fā)生變化，腸道屏障受到損傷，特定的緊密連接蛋白如ZO-1緊密聯(lián)接蛋白發(fā)生變化，最終導(dǎo)致動物發(fā)生炎癥性腹瀉 （王建林，2014）。相關(guān)研究表明，添加布拉迪酵母培養(yǎng)物可阻止T84細(xì)胞上皮通透性的改變，逆轉(zhuǎn)受損的緊密連接ZO-1的分布，并延遲上皮細(xì)胞凋亡速率（Dorota等，2000）。同時，布拉迪酵母還可阻止大腸桿菌激活T84細(xì)胞 ERK1/2的 MAP激酶，從而顯著減少細(xì)胞內(nèi)的大腸桿菌數(shù)量。此外，給寵物犬飼喂一定量雙歧桿菌Bb-12（109cfu/g），一周后其腸道內(nèi)的乳酸桿菌數(shù)量顯著增多，兩周后腸道內(nèi)的有害菌數(shù)量則顯著降低（Viola 等，2014）；劉昆（2009）研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌能顯著降低幼犬的腹瀉率；陳如愿（2016）在給斷奶幼犬灌服益生菌21 d后發(fā)現(xiàn)，其腸道內(nèi)大腸桿菌的數(shù)量顯著降低而乳酸桿菌數(shù)量顯著升高，改善了腸道菌群，從而抑制腹瀉的發(fā)生；燕珍壽（2014）在探究添加益生菌對斷奶金毛尋回獵犬腹瀉的影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，飼喂益生菌的仔犬，腹瀉率僅有12.5%，而未添加益生菌的仔犬腹瀉率高達(dá)32.3%。這些研究結(jié)果充分證實(shí)了添加益生菌可有效預(yù)防仔犬腹瀉的發(fā)生。

3.2 益生菌可提高寵物的生長性能 寵物在斷奶后，免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育完全，隨著母源抗體的逐漸消失，飼養(yǎng)管理和環(huán)境的改變，極易造成其腸道功能紊亂，引發(fā)腸吸收不良等問題，影響寵物的生長發(fā)育（徐春晗等，2018；燕珍壽，2014）。補(bǔ)充益生菌可調(diào)節(jié)腸道紊亂，促進(jìn)腸道蠕動，減少因環(huán)境應(yīng)激造成的傷害。益生菌在胃腸道內(nèi)定植后，可合成消化酶，其在寵物體內(nèi)經(jīng)過一系列變化之后，可合成大量的維生素、脂肪酸、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，提高寵物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力，進(jìn)而提高寵物的生長性能 （李鈺等，2015）。此外，益生菌還可用于犬或貓術(shù)后或服用抗生素后的恢復(fù)期，其主要通過改善寵物胃腸道內(nèi)的免疫機(jī)能，使其腸道內(nèi)菌群達(dá)到平衡狀態(tài)，從而促進(jìn)寵物健康（劉硯涵，2016）。每天攝入適當(dāng)?shù)囊嫔?，不僅可抑制腸道內(nèi)有害菌群的生長，還可為有益菌群提供一個良好的生存環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)寵物腸道健康，增強(qiáng)機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高寵物的生長性能。研究發(fā)現(xiàn)，添加1.0%和1.5%的復(fù)合益生菌制劑（主要由乳酸桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、糞鏈球菌等組分組成）可顯著提高金毛寵物犬的生長性能（向大育，2019）。在斷奶仔犬日糧中添加0.2%納豆芽孢桿菌可使仔犬的日增重提高 27.48%（吳德華等，2009）。陳如愿（2016）在給斷奶仔犬灌服復(fù)合益生菌 （活菌含量≥109/g）28 d后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組低 （5 g/kg）、中（1.0 g/kg）、高劑量組（2.0 g/kg））的體重增長比對照組分別提高了 12.55%、20.71%、15.97%，日增重極顯著增加?；糗姡?008）研究發(fā)現(xiàn)添加益生菌可使仔犬平均日增重提高18.76%。此外，崔一喆（2017）在離乳梅花鹿的基礎(chǔ)日糧中添加0.2%的復(fù)合益生菌制劑后，發(fā)現(xiàn)其可促進(jìn)離乳梅花鹿的生長和腸道微生態(tài)平衡。益生菌是調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡的活菌制劑，可提高腸消化酶的活性，促進(jìn)機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高寵物的生長性能。

3.3 益生菌可提高寵物的免疫機(jī)能 腸道作為動物機(jī)體最大的免疫器官，在免疫外來病原體方面發(fā)揮著重要作用，其一旦受損，將會嚴(yán)重影響動物機(jī)體健康，益生菌可維持動物胃腸道的正常功能，保證其胃腸道生理活動的正常運(yùn)行（龍?zhí)兜龋?017）。益生菌可定植在腸道黏膜上，修復(fù)被損傷的腸道屏障，占據(jù)腸道黏膜的上皮細(xì)胞，抑制致病菌的入侵和定植，并刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生各種抗體，進(jìn)而提高寵物的免疫力（Bennot等，1992）。杜莉等（2009）在日糧中添加 0.2%的納豆芽孢桿菌后發(fā)現(xiàn)，幼犬體內(nèi)總蛋白含量降低，但球蛋白含量顯著增加，白球比降低，在一定程度上說明了試驗(yàn)犬免疫機(jī)能的提高。孫寧（2013）探究乳酸菌對犬瘟熱病毒（CDV）和細(xì)小病毒（CPV）抗體效價的影響試驗(yàn)表明，試驗(yàn)菌的添加可以有效增強(qiáng)幼犬血清中CDV、CPV的抗體水平，并能延緩抗體水平的降低。

3.4 益生菌可降低寵物肝臟中膽固醇的含量膽固醇是寵物體內(nèi)物質(zhì)代謝成分的重要組成部分，其主要在肝臟中合成。血清中膽固醇濃度過高會增加動物機(jī)體患心血管疾病的風(fēng)險（孫寧，2013）。在寵物的日糧中添加適當(dāng)濃度的益生菌制劑可降低動物機(jī)體肝臟內(nèi)膽固醇的含量。Lucena等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，在給寵物犬供給益生菌28 d后，其肝臟總膽固醇含量顯著降低。據(jù)報道，長期攝入益生菌活菌劑后，其所含的乳酸菌可通過抑制機(jī)體內(nèi)的羥甲基戊二酸輔酶A還原酶的活性，降低血液中膽固醇的含量（陳如愿，2016）。此外，益生菌可利用內(nèi)源性代謝產(chǎn)物加速短鏈脂肪酸代謝，寵物服用后可使膽固醇轉(zhuǎn)化為機(jī)體不吸收的糞甾醇類物質(zhì)，從而使血清中的膽固醇含量下降（劉奕瓊等，2003）。

4 益生菌在寵物中的應(yīng)用前景

目前，已有不少寵物食品中添加了益生菌，已有公司推出了專利益生菌菌株可供寵物犬咀嚼用，有益于寵物犬消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的健康。此外，用益生菌搭配加有香芹、葉綠素、薄荷油、薄荷制成的寵物犬餅干，可促進(jìn)犬牙齒健康、消化系統(tǒng)健康和免疫系統(tǒng)健康，并有助于保持犬的口氣清新。但這些益生菌在寵物中的應(yīng)用還主要集中在飼料添加劑以及一些功能性保健品上，而鮮有開發(fā)作為治療寵物疾病的專用藥物。當(dāng)前的研究也主要集中在探究益生菌對寵物生長性能以及腸道微生物的影響，其具體的作用機(jī)制研究尚少。未來益生菌在寵物上的應(yīng)用研究可更多地集中于探究益生菌改善寵物健康的作用機(jī)理；還可探究影響益生菌作用效果的因素等，為益生菌在寵物食品中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。