摘要：腸沙門(mén)氏菌（沙門(mén)氏菌屬）是繼彎曲桿菌病之后人類(lèi)細(xì)菌性食源性人畜共患病的第二個(gè)原因。豬肉是與暴發(fā)相關(guān)的沙門(mén)氏菌病的第三大重要原因，大腸桿菌病是仔豬中最重要的疾病。綜上所述總結(jié)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌感染及發(fā)病機(jī)制，以及益生元對(duì)病菌的抑制作用，以期為養(yǎng)豬業(yè)通過(guò)飼料預(yù)防病原菌提供一些指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：沙門(mén)氏菌；大腸桿菌：益生元

人畜共患病可以在動(dòng)物和人類(lèi)之間直接或間接自然傳播，例如通過(guò)食用受污染的食物或通過(guò)與受感染的動(dòng)物接觸。革蘭氏陰性彎曲桿菌屬、沙門(mén)氏菌屬、某些大腸桿菌（大腸桿菌）菌株、李斯特菌屬和革蘭氏陽(yáng)性結(jié)核分枝桿菌等是引起人獸共患病的主要病原菌。其中腸沙門(mén)氏菌和大腸桿菌是屬于腸桿菌科的革蘭氏陰性棒狀非孢子形成細(xì)菌。

腸沙門(mén)氏菌寄生在大多數(shù)恒溫動(dòng)物的腸道中，包括各種致病性差異很大的血清型。大腸桿菌是人和動(dòng)物常見(jiàn)的腸道細(xì)菌，大多數(shù)大腸桿菌菌株是腸道微生物群的無(wú)害共生體，但一些血清型具有致病性，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的腸道感染。

沙門(mén)氏菌病在所有記錄的暴發(fā)中占25.8%，是繼彎曲桿菌病之后人類(lèi)第二常見(jiàn)的人畜共患病。2013年歐盟的流行病學(xué)研究證實(shí)，豬肉被沙門(mén)氏菌污染的比例為8. 9%，僅次于家禽，是人類(lèi)暴發(fā)相關(guān)沙門(mén)氏菌病的第三大重要原因。新鮮豬肉中沙門(mén)氏菌的流行率從0. 7%～26%不等。產(chǎn)腸毒素大腸桿菌（ETEC）引起的斷奶后腹瀉（PWD）由于發(fā)病率高、死亡率高和生長(zhǎng)速度降低，是造成養(yǎng)殖場(chǎng)經(jīng)濟(jì)損失的重要原因‘”，美國(guó)食源性疾病數(shù)據(jù)顯示產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌為危害排名前3位的食源性致病菌[2]。這兩種致病菌的感染是嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題。

常用的預(yù)防病原菌污染的方法，例如使用無(wú)病原體或接種過(guò)疫苗的進(jìn)場(chǎng)豬、預(yù)防環(huán)境污染引起的感染、抗菌藥物和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑已被評(píng)估以減少豬圈的致病率。在營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑中，不易消化的碳水化合物（NDCs）又被稱(chēng)為益生元，可以通過(guò)恢復(fù)或提高機(jī)體對(duì)細(xì)菌定植的抵抗力，增強(qiáng)腸道屏障功能來(lái)抵抗入侵病原體。

本文回顧了豬的兩種主要腸道病原體：沙門(mén)氏菌和大腸桿菌感染。在描述了這些病原體的流行情況及致病性之后，描述和分析了一些潛在的益生元在豬體內(nèi)對(duì)抗這些病原體的機(jī)制和作用。

1 豬和豬圈中腸沙門(mén)氏菌和大腸桿菌的流行率

腸沙門(mén)氏菌和大腸桿菌都在全球范圍內(nèi)造成了若干公共衛(wèi)生問(wèn)題。鼠傷寒沙門(mén)氏菌是過(guò)去五年在歐盟豬占所有沙門(mén)氏菌分離株回收率的54.7%、豬肉27.8%和復(fù)合豬飼料14.3%，是從豬和豬肉及豬飼料中發(fā)現(xiàn)的主要腸沙門(mén)氏菌血清型，其次是德比沙門(mén)氏菌，分別為17.5%、24. 4%和0%t3]。人和哺乳動(dòng)物腸道中有幾種主要的引起腹瀉的大腸桿菌病型：腸病性大腸桿菌（EPEC）、產(chǎn)腸毒素性大腸桿菌（ETEC）、產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌（STEC）．腸出血性大腸桿菌（EHEC）、腸侵襲性大腸桿菌（EIEC）、腸聚集性大腸桿菌（EAEC）、彌漫性黏附性大腸桿菌（DAEC）、黏附性侵入性大腸桿菌（AIEC）[4]，其中0157在豬中是最普遍的血清型[5]。此外，在我國(guó)豬、豬肉制品和人類(lèi)的共生大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)粒介導(dǎo)的黏菌素抗性基因（MCR-I），引發(fā)了全球關(guān)注[6]。

大腸桿菌病原體僅存在于胃腸道中[7]。相反，沙門(mén)氏菌屬，可以在斷奶豬和育肥豬的糞便和遠(yuǎn)端結(jié)腸內(nèi)容物中發(fā)現(xiàn)[8]，也可以在回結(jié)腸淋巴結(jié)、盲腸內(nèi)容物或膽囊中發(fā)現(xiàn)。這表明腸道及其相關(guān)內(nèi)容物是屠宰時(shí)豬肉沙門(mén)氏菌污染的主要來(lái)源。因此，屠宰前停料能有效減少因消化道破裂或腸道食糜和糞便溢出而造成的胴體污染[9]。

2 病原菌的增殖和致病性

致病菌如要發(fā)揮作用就要先定植于宿主，在宿主體內(nèi)持續(xù)存在，表達(dá)了幾種毒力因子，然后通過(guò)效應(yīng)蛋白的附著、易位以及病原菌的復(fù)制和傳播引起疾病進(jìn)入宿主[10]。

表達(dá)了幾種毒力因子，允許病原體在宿主體內(nèi)持續(xù)存在，然后通過(guò)效應(yīng)蛋白的附著、易位以及病原菌的復(fù)制和傳播引起疾病進(jìn)入宿主[10]。

2.1 細(xì)菌的定植

病原菌經(jīng)口攝入后，在胃酸中存活的細(xì)菌會(huì)在2～3h內(nèi)到達(dá)小腸，病原體必須首先附著在腸黏膜或腸上皮細(xì)胞表面，以避免被黏膜分泌或蠕動(dòng)沖刷。兩種機(jī)制涉及這些生物體對(duì)腸黏膜和上皮的黏附。首先，細(xì)菌黏附素如菌毛、菌毛與它們?cè)谒拗骷?xì)胞上的受體相互作用。沙門(mén)氏菌屬和大腸桿菌使用T3SS（III型分泌系統(tǒng)）來(lái)感知宿主細(xì)胞受體的存在。實(shí)際上，病原體的黏附因子可以被位于靶細(xì)胞表面的宿主細(xì)胞外基質(zhì)蛋白識(shí)別，例如沙門(mén)氏菌的菌毛與神經(jīng)氨酸相互作用含有宿主蛋白質(zhì)，或腸出血性大腸桿菌（EHEC）的長(zhǎng)極性菌毛識(shí)別宿主的纖連蛋白、層粘連蛋白和膠原蛋白。腸細(xì)胞微絨毛和細(xì)胞骨架變化的消失會(huì)導(dǎo)致宿主細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)損傷和吸收表面的減少，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)性能下降和腹瀉。其次，病原體通過(guò)宿主細(xì)胞中的T3SS轉(zhuǎn)移細(xì)菌黏附素及其受體，這有助于它們初始附著。

2. 2細(xì)菌的效應(yīng)蛋白

一旦在腸道表面建立，沙門(mén)氏菌屬和大腸桿菌病原體通過(guò)T3SS將細(xì)菌效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外空間或靶細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠[11]。這些效應(yīng)子將通過(guò)調(diào)節(jié)與緊密連接蛋白和炎癥反應(yīng)相關(guān)的多種信號(hào)通路來(lái)幫助它們抵抗豬的免疫反應(yīng)以在腸道環(huán)境中生存或侵入組織，最終通過(guò)破壞緊密連接來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞溶解，宿主反應(yīng)減弱和腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)喪失。

2.3 破壞腸道連接

病原體大腸桿菌產(chǎn)生大腸桿菌分泌的蛋白F （EspF），可以將緊密連接蛋白從絨毛膜重新分配到結(jié)腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。這種破壞導(dǎo)致跨上皮電阻（TER）的喪失和細(xì)胞旁腸道通透性增加，導(dǎo)致局部和全身感染，包括胃腸炎、菌血癥、血管內(nèi)感染或細(xì)胞炎癥。

2.4 降低宿主機(jī)體炎癥反應(yīng)

沙門(mén)氏菌分泌因子L （SseL）和NleB（由LEE編碼）抑制受感染巨噬細(xì)胞中的核因子kappa B （NF-jB）的激活。NleB通過(guò)破壞腫瘤壞死因子相關(guān)因子2 （TRAF2）受體和糖酵解酶甘油醛3一磷酸脫氫酶（GAPDH）之間的相互作用來(lái)抑制NF-jB活化[12]。另一方面，鼠傷寒沙門(mén)氏菌產(chǎn)生的SseL通過(guò)抑制性蛋白kappa B a（ljBa）的降解和泛素化來(lái)抑制NF-jB活性。宿主先天免疫反應(yīng)和細(xì)胞過(guò)程（如增殖和分化）因此受到負(fù)調(diào)節(jié)。

2.5 裂解腸道細(xì)胞，破壞腸道穩(wěn)態(tài)

腸毒性大腸埃希桿菌（ETEC）菌株產(chǎn)生的熱不穩(wěn)定（IT）和熱穩(wěn)定（ST）腸毒素通過(guò)刺激水的過(guò)度分泌和細(xì)胞內(nèi)離子平衡與Ca2+濃度[4]。此外，LT腸毒素還可以改變腸上皮黏蛋白層的連續(xù)性和組成，從而加劇鼠傷寒沙門(mén)氏菌感染。EHEC的志賀毒素（Stx）可以將宿主細(xì)胞鐵釋放到細(xì)胞外環(huán)境中，然后被細(xì)菌捕獲。鈣離子梯度的消失增加了腸道細(xì)胞內(nèi)滲透壓，最終導(dǎo)致細(xì)胞裂解。這種局部效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致水樣或血性腹瀉，尤其是仔豬，因?yàn)樗鼈凅w型小，特別容易發(fā)生嚴(yán)重和快速脫水。

2.6 病原體在宿主中的入侵和復(fù)制

作為沙門(mén)氏菌屬。它們主要定植于腸黏膜的細(xì)胞表面、黏液、基底膜，它們會(huì)引起黏膜炎癥，從而引起腸黏膜局部高能營(yíng)養(yǎng)素（即含半乳糖的糖綴合物、黏蛋白）。然后，沙門(mén)氏菌可以有效地獲取這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以進(jìn)行快速?gòu)?fù)制。此后，病原體侵入并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。幾乎所有沙門(mén)氏菌物種都能在天然吞噬細(xì)胞中存活和增殖，例如樹(shù)突狀細(xì)胞、M細(xì)胞、單核細(xì)胞／巨噬細(xì)胞和神經(jīng)元。沙門(mén)氏菌在宿主細(xì)胞內(nèi)使用一系列化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如脂質(zhì)、碳水化合物、氨基酸、核苷和各種維生素原來(lái)促進(jìn)它們的生長(zhǎng)[13]。由此可以推測(cè)，沙門(mén)氏菌在組織中存活的能力比入侵腸道外組織（如吞噬細(xì)胞和白細(xì)胞）的能力更重要。它們可以在口腔感染后迅速擴(kuò)散到腸道相關(guān)的淋巴組織，如扁桃體，然后是空腸和回盲部淋巴結(jié)。沙門(mén)氏菌也有能力入侵非吞噬細(xì)胞，如單核巨噬細(xì)胞。它們可引起急性炎癥刺激：感染后4h細(xì)胞因子濃度和體溫升高，因此發(fā)熱和中性粒細(xì)胞流入被認(rèn)為是鼠傷寒沙門(mén)氏菌感染的特征。

相反，大多數(shù)大腸桿菌病原體仍然在細(xì)胞外。細(xì)胞內(nèi)AIEC是唯一可以在宿主細(xì)胞內(nèi)侵入和增殖的腸道致病性大腸桿菌菌株。細(xì)胞外大腸桿菌可以在細(xì)胞外復(fù)制，即在間質(zhì)空間、在呼吸道的管腔內(nèi)，再?gòu)目漳c中段到回腸的腸道內(nèi)，大腸埃希氏菌利用從上皮細(xì)胞或黏蛋白（即葡萄糖酸鹽、甘露糖、巖藻糖、核糖）、其他黏膜糖蛋白和氨基酸釋放的單糖在腸腔內(nèi)生長(zhǎng)。

3 益生元對(duì)豬病原體感染的潛在作用機(jī)制

益生元被定義為不易消化的碳水化合物（NDC），包括抗消化分泌物水解的低聚糖、抗性淀粉和非淀粉多糖。在包括人類(lèi)和豬在內(nèi)的沒(méi)有前胃的物種中，這些NDC在上消化道（GI T）中很難被消化，并到達(dá)回腸和結(jié)腸，它們通常在這些地方經(jīng)歷常駐微生物的發(fā)酵。目前，益生元被更廣泛地定義為有益的GIT微生物群，并對(duì)腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)具有有利的直接和／或間接影響，因此被認(rèn)為是抑制致病性感染的食品成分。然而，關(guān)于豬飼料中添加益生素對(duì)病原菌影響的研究還很少。

3.1 抑制病原菌黏附

益生元可以通過(guò)多種機(jī)制抑制病原體黏附。例如聚葡萄糖（PDX）和低聚半乳糖（GOS）已被報(bào)道單獨(dú)或聯(lián)合使用對(duì)克羅諾桿菌產(chǎn)生抗黏附作用，并在最初感染階段直接降低該病原體對(duì)Hep-2細(xì)胞系的黏附[14]。

3.2 促進(jìn)有益細(xì)菌

乳果糖等益生元通過(guò)選擇性刺激有限數(shù)量的有益結(jié)腸細(xì)菌（尤其是乳酸菌）的生長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)腸道微生物群[14]。這些有益細(xì)菌可以形成附著在腸上皮細(xì)胞上的生物膜，阻止病原體黏附到宿主細(xì)胞上。此外，這些細(xì)菌還可以通過(guò)產(chǎn)生受體類(lèi)似物，如胞外多糖（例如羅伊乳桿菌產(chǎn)生的羅伊多糖）引誘ETEC等病原體，從而對(duì)入侵的食源性病原體表現(xiàn)出急性抗菌作用，或通過(guò)生產(chǎn)植物乳桿菌或非致病性大腸桿菌的抗生素類(lèi)細(xì)菌素化合物選擇性地殺死沙門(mén)氏菌[15]。

3.3 與病原菌結(jié)合

一些益生元不會(huì)像乳酸桿菌或腸球菌那樣富集有益細(xì)菌，但由于與宿主受體的糖基化自由基相似的結(jié)構(gòu)，它們可以通過(guò)阻止病原體的附著并使它們遠(yuǎn)離腸壁來(lái)發(fā)揮作用。由益生元吸附在病原體表面，它們使致病凝集素的聚糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域飽和，從而防止與宿主糖蛋白結(jié)合，導(dǎo)致它們從腸道排泄。

3.4 下調(diào)黏附因子或毒力基因的表達(dá)

發(fā)酵的終產(chǎn)物SCFA（包括乙酸、丙酸和正丁酸）可以抑制黏附因子的表達(dá)或鼠傷寒沙門(mén)氏菌的侵襲基因。

3.5 調(diào)節(jié)腸道生態(tài)和生理

益生元還可以選擇性地刺激有益腸道細(xì)菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸道微生物群。例如接種乳寡糖，可選擇性促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸桿菌增殖，抑制大腸桿菌、志賀菌和沙門(mén)氏菌等腸道致病菌生長(zhǎng)和定植，并產(chǎn)生SCFAs和支鏈脂肪酸（branchchain fatty acids，BCFAs）等物質(zhì)，有益于宿主健康[16]。

低聚果糖、纖維素和果膠等益生元，可以增加動(dòng)物體內(nèi)乳酸菌等多種益生菌的含量，相對(duì)降低大腸桿菌的豐度[17]。

3.6 加強(qiáng)宿主免疫系統(tǒng)

益生元已被證明可以增強(qiáng)宿主免疫系統(tǒng)的SCFA濃度。它們?cè)黾由掀ぜ?xì)胞的增殖并對(duì)豬的內(nèi)分泌和外分泌胰腺分泌物具有刺激作用。丁酸鹽作為結(jié)腸細(xì)胞的能量來(lái)源，增強(qiáng)結(jié)腸上皮細(xì)胞的屏障功能，幫助防止組織破裂和減少氧化性DNA損傷[18，19]?？梢愿淖兩掀ぜ?xì)胞生理機(jī)能的益生元與減少細(xì)菌附著有關(guān)，而不會(huì)影響病原體的活力[20]。

4 結(jié)論

腸沙門(mén)氏菌和大腸桿菌是豬的主要腸道病原體，可導(dǎo)致人類(lèi)食源性感染。一些潛在的益生元似乎與在飼料中用于控制養(yǎng)殖場(chǎng)的這些病原體互相作用，益生元可能幫助豬抵抗病原體入侵的機(jī)制是通過(guò)產(chǎn)生SCFA來(lái)改變腸道生態(tài)，抑制它們對(duì)腸道上皮的黏附，以及主要通過(guò)正丁酸鹽改善宿主免疫系統(tǒng)基因表達(dá)調(diào)節(jié)。然而，許多研究結(jié)果來(lái)自體外模型，而動(dòng)物的生理狀態(tài)及其免疫反應(yīng)在機(jī)制中起著重要作用。因此，未來(lái)結(jié)合體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢查沙門(mén)氏菌或致病性大腸桿菌與腸道宿主之間相互作用的研究將增加我們對(duì)宿主和細(xì)菌在發(fā)病機(jī)制中的作用的理解。此外，益生元大多數(shù)效果似乎與病原體定植的限制有關(guān)。因此，應(yīng)考慮使用益生元盡早對(duì)仔豬的腸道微生物群采取行動(dòng)。

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