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免疫系统在肠道健康中的重要作用

作者:佚名来源:硕腾猪业时间:2015-10-13 14:59点击:

  健康控制一直以来都是猪场关注的一个主要问题。肠道是保持动物健康的重要器官。除了吸收养分,肠道也是抵御有害物质和细菌入侵的屏障。肠道免疫系统也在此过程中起着重要作用。免疫细胞如炎性细胞被认为起到核心作用,以往,肠道上皮一直被认为是简单的物理屏障。

  如今,人们知道肠上皮细胞也是具有免疫功能的细胞,尤其是在先天免疫系统中。

  肠上皮细胞在与肠道微生物菌群的相互作用中起重要作用。肠上皮细胞、树突状细胞以及巨噬细胞共同参与维持平衡反应。

  此外,肠道中分布着大量神经末梢,这表明中枢神经系统参与其中。

  危险因素

  由于肠道经常暴露于外源性物质(如饲料)下,故而动物机体进化出了一种能够调控炎症与免疫的肠道系统,这不足为奇。然而,这种机制可以被不良因素击溃。其中研究最为充分的一种干扰因素是仔猪的断奶。在断奶期间,仔猪的小肠壁发生着重要的改变。

  突然离开母猪、交叉哺乳、转运以及改食更难消化的固体饲料,是断奶仔猪必须面临的挑战。母乳中高吸收率的养分,被复杂的碳水化合物和主要为植物源性的蛋白质替换。带来的后果是,断奶后的首周采食量下降,并且动员了本就不多的体内能量储备。

  肠绒毛长度缩短,以及不成熟肠上皮细胞比例的增加,导致肠道内的酶活性降低。在这种情况下,肠道菌群也受到了影响,由于肠道内存在大量未消化的发酵底物,导致乳酸菌群下降的同时,大肠杆菌数目增加。

  这种情形会引起肠道稳态失衡,导致消化与营养吸收失衡及腹泻。从这种意义上说,调节肠道菌群作为改善环境压力的一种手段,渐渐成为一种合适的解决方案。

  动物宿主的肠道微生态是一个复杂的生态体系,会对宿主产生重要影响。肠道里的需氧菌与厌氧菌影响各种解剖学、生理学以及免疫学参数。

  正常的肠道菌群由多种细菌菌种组成,相互进行生存竞争,并担当重要的天然防御功能。

  早期直接补食微生物(Direct Fed Micro-organisms,DFM)能帮助控制肠道建立有益的菌群,避免出现不希望的失衡。益生素增强肠道健康的机制有许多种。本文将集中探讨乳酸菌。

  乳酸菌

  乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB)是指能通过糖酵解过程产生乳酸的微生物菌群。乳酸的酸化能力强于大多数有机酸,因此能抑制肠道内病原菌的增殖(表1)。

  乳酸杆菌属是健康动物小肠内最为丰富的LAB。主要的缺点是该菌属生长速率低下,并且当pH增加到某种水平之上时,会发生死亡。该属菌的脆弱性使得它们不适于调节处于应激状态的肠道微生物菌群。

  屎肠球菌(Enterococcus Faecium)是另一种人们熟知的LAB。作为一种存在于动物肠道中的常见的细菌,其生长快速,且对各种环境具有更好的抵抗力。

  屎肠球菌的表面由多层多糖叠加的保护层,这使得它们能顺利通过胃部,而不受胃内酸性pH的影响。

  一旦抵达小肠,它们就会以非常快的速率增殖(每19分钟CFU翻倍),粘附于肠道上皮,与乳酸杆菌一起形成一道“生物屏障”,保护机体抵御病原菌的攻击。

  屎肠球菌的快速增殖能力以及对环境的适应能力,使得它们能在肠道环境里成功地与肠道细菌竞争领地与养分,快速形成保护层,阻止有害菌增殖。

  另外,已经证明,屎肠球菌在增殖过程中会产生大量的酶,足以使饲料养分变得更易于消化。

  由屎肠球菌发酵代谢产生的酸性物质大部分为L-乳酸,但是也有乙酸与D-乳酸。

  易于获取的糖类物质中超过一半可以被屎肠球菌转化为酸类。除了抗菌效力,这些酸类可以用于调控肠道pH值(病原菌生物控制)、作为碳源以及易于获取的能量物质。

  肠道中形成的乳酸进入非酸性的肠道细菌(革兰氏阴性菌)后,在菌体内发生反应,被转化为乳酸盐,影响所在细菌的蛋白质与DNA。这也会造成细菌胞内pH值的下降,扰乱它们的代谢过程。

  乳酸也能将外部pH值降低到能杀灭许多肠道细菌的水平上。消化道内pH值的降低也能促使幼畜的胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶,故而能增加蛋白的降解能力。

  屎肠球菌还能产生多种足量的酶,足以提高饲料的可消化性。屎肠球菌产生大量蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶以及一些二糖酶(如α-糖苷酶、转化酶等)。

  屎肠球菌似乎还能承担养分的主动转运,尤其是当该机制受到沙门氏菌感染而削弱时。在近期的一项研究中发现,给沙门氏菌攻毒的动物饲喂屎肠球菌,空肠对葡萄糖与磷元素的吸收加强。

  在断奶期,补充高生长速率的LAB,更易于仔猪适应新环境。具备适宜微生物菌群的健康肠道以及主动的蛋白降解能力能使断乳过程更顺利。

  为了证实这些作用,Norel SA在西班牙的一个商品化猪场里进行了一项试验。

  试验共采用144头猪,使用一种不带有任何药物的标准饲料,一半的猪按1 kg/t补充Fecinor(屎肠球菌CECT4515为1×109 CFU/g)。检测常规的性能参数如体重、采食量、淘汰率以及死亡率。

  计算每日的平均采食量(Average Daily Feed Intake,ADFI)、平均日增重(Average Daily Growth,ADG)以及饲料转化率(Feed Conversion Rate,FCR)。

  另外,圈养于12个猪栏的72头猪(每组6头),从7日龄至14日龄、35日龄至42日龄,向饲料中添加氧化铬。而后连续三天采集每个猪栏的粪便样品,计算表观消化率(Apparent Total Tract Digestibility,ATTD)(图1),包括:干物质(Dry Matter,DM)、粗蛋白(Crude protein,CP)以及总能(Gross Energy,GE)的表观消化率。

 


 

  由表2可以看出,饲喂Fecinor的动物的总生长率(用ADG衡量)高于阴性对照组(P>0.05)。两组的饲料消耗相近,因此Fecinor改善了饲料转化率(P<0.05)。

 


 

  在保育期末(断奶后40 d-42 d),Fecinor显著改善了干物质、粗蛋白以及总能的表观消化率(P<0.01)。

  结论是,Fecinor能带来更好的生产性能。

  根据试验结果,以上结论可解释为食用Fecinor的动物具有更好的消化率。

  概括地说,使用Fecinor的益处有:

  ● 含有小肠中天然存在的细菌,对环境更加友好。相比其他LAB或酵母菌,生长速率更快。

  ● 可在肠道上皮形成一层保护膜,从而防止其他病原菌的增殖。

  ● 可产生大量的酶,尤其是蛋白酶与淀粉酶。

  ● 能合成大量的乳酸——常见的病原拮抗剂,同时也是一种随时可被吸收利用的能量物质。

  ● 能增强肠道中内源性蛋白酶的效力。

  ● 可改善生产参数,平均日增重与饲料转化率。

  ● 能帮助动物在抗生素治疗和应激后,重建肠道菌群。

责任编辑:宋美丽  

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