張 盛 王一冰 蔣守群*

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所，畜禽育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省畜禽育種與營(yíng)養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，武漢 430070)

在世界范圍內(nèi)，沙門氏菌病是家禽生產(chǎn)中常見的疾病，以雞白痢、雞傷寒等較為典型，給養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。該病屬于人畜共患傳染病，很容易通過肉、蛋等途徑轉(zhuǎn)移給人類，引起發(fā)熱、嘔吐、腹瀉、胃腸炎等癥狀[1]，甚至導(dǎo)致敗血癥和傷寒，嚴(yán)重威脅著人類的健康。目前，歐洲和美國(guó)因具備完善的生物安全體系及嚴(yán)格的生物安全措施，在沙門氏菌凈化工作上效果較好，使得其流行率維持在較低水平。國(guó)內(nèi)肉雞的沙門氏菌感染以雞白痢為主，且在生產(chǎn)鏈中廣泛存在，并伴隨著交叉污染的情況。近年來，隨著雞白痢凈化工作的推動(dòng)，以及“全進(jìn)全出”的飼養(yǎng)模式的實(shí)施和新型疫苗的深入研究，其陽(yáng)性檢出率呈明顯下降趨勢(shì)，我國(guó)在防控雞沙門氏菌感染上已取得一定成績(jī)，但仍有部分地區(qū)存在嚴(yán)重的沙門氏菌感染情況[2]。

在集約化家禽生產(chǎn)中，抗生素在防治沙門氏菌感染方面已經(jīng)取得了很好的效果，但抗生素的濫用致使耐藥沙門氏菌逐漸增多，并引發(fā)了肉、蛋類產(chǎn)品中耐藥性菌和藥物殘留等一系列問題[3]。隨著養(yǎng)殖業(yè)對(duì)天然抗菌物質(zhì)的迫切需求，益生菌添加劑作為抗生素的替代品，在家禽生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，主要作用體現(xiàn)在促進(jìn)生長(zhǎng)、提高生產(chǎn)性能、增強(qiáng)免疫力、改善腸道健康、降低病原微生物數(shù)量及發(fā)病率等[4-6]。目前認(rèn)為，益生菌可通過降低腸道pH、產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸以及競(jìng)爭(zhēng)性排斥等方式抑制致病菌，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生積極的作用[7-8]。此外，益生菌在一定程度上調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)因子、抗體分泌細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生，影響先天性和適應(yīng)性免疫，從而增強(qiáng)機(jī)體體液和細(xì)胞免疫功能[9-11]。本文就雞沙門氏菌的致病機(jī)制及益生菌在該病防治上的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以期為益生菌應(yīng)用于防治雞沙門氏菌病提供參考。

1 沙門氏菌病與致病機(jī)制

1.1 沙門氏菌病的特點(diǎn)

因雛雞腸道微生物群沒有完全發(fā)育，且未能接觸到來自母雞胃腸道的有益菌，機(jī)體不能以競(jìng)爭(zhēng)性排斥的方式對(duì)胃腸道提供保護(hù)。此外，雛雞的免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，使其易在最初的24 h內(nèi)(孵化器中或孵化后的短時(shí)間)感染沙門氏菌[12]。感染沙門氏菌的主要臨床癥狀之一是腹瀉，并伴隨著采食量減少、生長(zhǎng)性能下降、腸道結(jié)構(gòu)明顯受損[7]，其中腸道結(jié)構(gòu)受損表現(xiàn)為腸道通透性增加、腸上皮細(xì)胞明顯增多、空腸杯狀細(xì)胞數(shù)量減少、盲腸菌群失調(diào)[13-14]。此外，雞在感染沙門氏菌后會(huì)產(chǎn)生黏膜、關(guān)節(jié)和內(nèi)臟器官病變[15-18]，脾臟和法氏囊的相對(duì)重量降低，新城疫病毒和傳染性法氏囊病毒的抗體滴度降低，機(jī)體炎癥反應(yīng)加劇等[14,19]。

1.2 沙門氏菌病的致病機(jī)制

沙門氏菌在全身感染過程中主要分為3個(gè)階段。首先，沙門氏菌主動(dòng)入侵宿主上皮細(xì)胞并誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬，整個(gè)自噬過程中，沙門氏菌Ⅲ型分泌系統(tǒng)1(type Ⅲ secretion system 1,T3SS1)介導(dǎo)了細(xì)胞膜完整性的破壞，并將效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)移至細(xì)胞內(nèi)[20]。然后，沙門氏菌穿過上皮層并被巨噬細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞所吞噬[21]，部分T3SS效應(yīng)器可以將吞噬體轉(zhuǎn)化為含沙門氏菌空泡(Salmonella-containing vacuole,SCV)，Ⅲ型分泌系統(tǒng)2(T3SS2)在SCV內(nèi)被激活，促進(jìn)沙門氏菌在細(xì)胞內(nèi)的存活和復(fù)制，并將效應(yīng)蛋白從細(xì)胞內(nèi)通過SCV膜傳遞到宿主細(xì)胞胞漿[22]，再通過淋巴系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)礁闻K和脾臟。最后，機(jī)體將死亡或處于持續(xù)感染狀態(tài)。

在整個(gè)感染過程中，沙門氏菌誘導(dǎo)半胱氨酸蛋白酶(Caspase)激活產(chǎn)生白細(xì)胞介素(IL)-1α、IL-1β、IL-18等炎性因子[23]，通過過度激活Wnt/β-連環(huán)蛋白(Wnt/β-catenin)信號(hào)通路，破壞腸黏膜屏障，導(dǎo)致腸細(xì)胞凋亡，腸道干細(xì)胞異常增殖[24]，并影響閉合蛋白-1(claudin-1)、閉鎖蛋白(occlutdin)、閉合小環(huán)蛋白-1(ZO-1)、黏附蛋白(E-cadherin)的重新分布和表達(dá)[25]。此外，沙門氏菌通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞的糖酵解水平，誘導(dǎo)其凋亡[26]。

2 益生菌抵御沙門氏菌感染的作用

2.1 益生菌的體外抑菌作用

通過體外試驗(yàn)可以直觀地了解益生菌對(duì)沙門氏菌的抑制作用。乳酸菌因其耐酸、耐鹽，從而可以很好地在家禽胃腸道內(nèi)發(fā)揮作用。大量研究表明，乳酸菌可以抑制沙門氏菌的生長(zhǎng)以及生物膜的形成，降低沙門氏菌毒力、運(yùn)動(dòng)和黏附相關(guān)基因的表達(dá)[27-29]，競(jìng)爭(zhēng)性消除沙門氏菌在腸上皮細(xì)胞上的定植[30-31]等，其抑菌效果可能與產(chǎn)生的葉酸、核黃素或細(xì)菌素等代謝產(chǎn)物有關(guān)[32]?？莶菅挎邨U菌也被證實(shí)具有非常理想的抗沙門氏菌活性，抑制作用在24 h時(shí)最為明顯[33]。劉明剛等[34]進(jìn)一步驗(yàn)證了枯草芽孢桿菌的抗沙門氏菌能力，發(fā)現(xiàn)經(jīng)共培養(yǎng)24 h后，抑菌率可達(dá)到88.5%。除此之外，丁酸梭菌和鼠李糖乳桿菌同樣可抑制沙門氏菌的生長(zhǎng)，但2種菌株聯(lián)合培養(yǎng)對(duì)沙門氏菌生長(zhǎng)的抑制并無協(xié)同作用[35]。

2.2 益生菌對(duì)雞抗氧化性能的影響

當(dāng)雞受到沙門氏菌入侵時(shí)，機(jī)體會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等自由基，這個(gè)反應(yīng)過程也伴隨著組織的氧化損傷，從而影響正常生理功能。益生菌能夠提高血清過氧化物歧化酶(SOD)活性、增強(qiáng)小腸抗氧化功能、緩解因致病菌感染所造成的氧化應(yīng)激[36-37]。朱沛霽等[38]指出，飼喂枯草芽孢桿菌可降低雪山草雞空腸黏膜髓過氧化物酶(MPO)活性及丙二醛(MDA)含量，提高空腸黏膜總抗氧化能力(T-AOC)及總超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GSH-Px)活性，減少機(jī)體的氧化損傷，進(jìn)而改善沙門氏菌感染肉雞的生長(zhǎng)和抗氧化狀態(tài)[8]。由以上研究可見，益生菌通過提高機(jī)體抗氧化能力可能是緩解雞沙門氏菌感染癥狀的途徑之一。

2.3 益生菌對(duì)雞腸道健康的影響

腸道菌群平衡、腸道形態(tài)和腸上皮屏障等是衡量腸道健康的重要指標(biāo)。益生菌的添加已被證明對(duì)感染雞腸道微生物群的穩(wěn)態(tài)具有積極作用，其機(jī)制可能是通過競(jìng)爭(zhēng)性排斥作用以及促進(jìn)腸道內(nèi)干擾素-γ(IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的產(chǎn)生阻止沙門氏菌的定植[39-40]。大量研究表明，枯草芽孢桿菌通過分泌細(xì)菌素、有機(jī)酸和過氧化氫等物質(zhì)，發(fā)揮抑制病原菌的生長(zhǎng)和繁殖的作用，顯著降低腸道沙門氏菌數(shù)量，增加盲腸微生物群的多樣性和組成，緩解沙門氏菌感染引起的腸道菌群失調(diào)，這有益于減少家禽之間感染的風(fēng)險(xiǎn)，也保證了禽類食品的安全性[41-43]。

腸道組織結(jié)構(gòu)的完整性對(duì)維持腸道屏障及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收功能起著重要作用，其損傷會(huì)發(fā)生腸道滲漏，從而導(dǎo)致細(xì)菌移位[44]。沙門氏菌通過早期影響腸道緊密連接復(fù)合物的結(jié)構(gòu)以及晚期誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞的凋亡來破壞腸上皮細(xì)胞屏障的完整性。益生菌能夠增強(qiáng)家禽腸道屏障抵御病原菌的能力，減少腸道對(duì)分子或細(xì)菌的通透性以及黏液的降解，有效地改善病原菌感染引起的腸道負(fù)面影響[45-46]。

芽孢桿菌在抗沙門氏菌感染過程中發(fā)揮了較好的保護(hù)作用。朱沛霽[36]發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌能夠改善雪山雞的腸道形態(tài)，促進(jìn)小腸黏膜生長(zhǎng)發(fā)育，使空腸黏膜緊密連接蛋白基因的表達(dá)上調(diào)，增強(qiáng)空腸黏膜物理屏障功能，降低沙門氏菌感染對(duì)空腸黏膜的損傷。乳桿菌也被證實(shí)具有抑制沙門氏菌生長(zhǎng)、黏附和侵襲腸道上皮細(xì)胞的能力，并一定程度上緩解沙門氏菌引起的炎癥反應(yīng)和組織損傷[47-48]。Wang等[13]研究表明，植物乳桿菌消除了腸通透性的升高以及細(xì)菌移位，穩(wěn)定緊密連接基因的表達(dá)，調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的水平，減少沙門氏菌在腸道內(nèi)的定植，從而保護(hù)雛雞腸道屏障的完整性。趙效南[49]指出，飼喂丁酸梭菌能夠改變腸道微生物組成，增加微生物多樣性，緩解由沙門氏菌導(dǎo)致的腸道損傷，進(jìn)而保證了腸道屏障的完整性，對(duì)沙門氏菌引起的感染起到了有效的預(yù)防和治療作用。益生菌對(duì)沙門氏菌感染雞腸道健康的影響研究進(jìn)展匯總見表1。

表1 益生菌對(duì)沙門氏菌感染雞腸道健康的影響研究進(jìn)展

2.4 益生菌對(duì)雞免疫功能的影響

雞的免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞、免疫因子共同組成。研究發(fā)現(xiàn)，通過每千克飼糧中添加109CFU枯草芽孢桿菌或通過對(duì)1日齡雛雞進(jìn)行口腔灌服106CFU/只丁酸梭菌、109CFU/只植物乳桿菌均可顯著降低腸炎沙門氏菌在脾臟、盲腸組織的載菌量[13,49-50]。除此之外，Thomas等[51]也證實(shí)了添加乳桿菌可減少海德堡沙門氏菌在火雞脾臟內(nèi)的轉(zhuǎn)移和定植。在提高免疫器官指數(shù)上，Park等[50]和Sadeghi等[19]研究表明，飼糧中添加枯草芽孢桿菌可增加沙門氏菌感染肉雞的法氏囊和脾臟的相對(duì)重量。由此可見，益生菌可通過減少病原菌的侵襲，促進(jìn)免疫器官健康發(fā)育，從而增強(qiáng)抵御沙門氏菌感染的能力。

益生菌通過調(diào)節(jié)機(jī)體促炎因子和抗炎因子的水平發(fā)揮抵御沙門氏菌感染的作用。唐慧琴等[52]發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性抗沙門氏菌血清免疫球蛋白G(IgG)和回腸免疫球蛋白A(IgA)，進(jìn)而激活免疫應(yīng)答反應(yīng)，提高機(jī)體對(duì)沙門氏菌的清除和消滅能力。Wang等[53]發(fā)現(xiàn)，干酪乳桿菌可增強(qiáng)腸道黏膜免疫功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞因子水平，有效減輕沙門氏菌感染引起的腸道損傷。趙麗杰等[54]研究表明，飼糧中添加復(fù)合乳酸菌制劑在對(duì)SPF雞受到沙門氏菌攻擊后，可降低炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)水平，緩解機(jī)體的炎癥反應(yīng)。Filho等[55]指出，復(fù)合乳桿菌制劑到達(dá)腸道后可發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，通過減少沙門氏菌的定植和腸黏膜的炎癥程度來影響機(jī)體先天免疫反應(yīng)。Zhao等[56]研究表明，丁酸梭菌能刺激家禽的免疫功能，降低攜帶沙門氏菌肉雞體內(nèi)炎癥因子的表達(dá)水平，且主要是通過下調(diào)腸道組織和腸黏膜上皮細(xì)胞中炎癥信號(hào)通路相關(guān)蛋白基因的表達(dá)來減輕機(jī)體的炎癥反應(yīng)。益生菌對(duì)沙門氏菌感染雞細(xì)胞因子的影響研究進(jìn)展匯總見表2。

表2 益生菌對(duì)沙門氏菌感染雞細(xì)胞因子的影響研究進(jìn)展

3 小 結(jié)

隨著國(guó)內(nèi)飼料抗生素全面禁用時(shí)代的到來，我國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)將面臨不小的挑戰(zhàn)。益生菌作為安全有效的抗生素替代物之一，在發(fā)揮抑制病原菌生長(zhǎng)作用的同時(shí)，可維護(hù)雞的腸道健康，具有調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化與免疫功能的作用，必將在畜禽健康高效養(yǎng)殖及疾病防控等方面取得良好的效益。但益生菌種類繁多，同一種類不同菌株的作用效果也有所不同，因此各菌種、各菌株發(fā)揮有效抗沙門氏菌感染的劑量也難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。未來應(yīng)對(duì)復(fù)合益生菌制劑是否會(huì)比單一菌株更有效，以及益生菌是通過何種益生元件發(fā)揮抵御沙門氏菌的作用等問題開展深入系統(tǒng)的研究，為益生菌作為飼料添加劑在疾病防控方面科學(xué)合理的應(yīng)用提供理論依據(jù)。