梁書坤 , 鐘友剛 , 王金全 , 韓 冰

(1.中國農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院 , 北京 海淀 100193 ; 2.中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術重點實驗室 , 北京 海淀 100081)

隨著養(yǎng)寵家庭數(shù)量的增加,寵物市場不斷擴大。在寵物中,與人類的關聯(lián)最為密切的、數(shù)量占比最大的物種為犬和貓。近年來,犬貓食物隨著人們的關注度和生活質量的提升而不斷豐富,一定程度上增加了犬貓飲食的復雜性,并對犬貓的腸道健康產(chǎn)生影響。抗生素在臨床中常被用于治療犬貓腸道疾病,對提升動物健康做出極大貢獻,但其在犬貓中的濫用導致犬貓出現(xiàn)抗生素耐藥的情況不斷增多,同時伴隨著犬貓腸道菌群紊亂和菌群多樣性減少等不良情況的發(fā)生,嚴重危害犬貓腸道健康[1]。腸道健康在犬貓健康中占據(jù)重要地位,對犬貓機體健康產(chǎn)生諸多影響,如參與營養(yǎng)物質的吸收代謝和免疫調節(jié)等。更好地維護犬貓腸道健康對提升犬貓生活質量有極大幫助。目前,益生菌為常見的用于維持腸道健康的制劑,在人類臨床上表現(xiàn)出了良好的治療作用,并在一定程度上減少了抗生素濫用的發(fā)生。與人類相比,犬貓益生菌的使用仍處于探索階段,乳酸菌作為在犬貓腸道內(nèi)定植的重要益生菌,可調節(jié)宿主腸道菌群結構,促進宿主健康[2]。目前,乳酸菌已運用于犬貓臨床,具有維持腸道生態(tài)平衡、提升免疫力和拮抗病原菌等生物學功能[3]。但乳酸菌制劑在犬貓臨床上的運用較為單一。本文對乳酸菌在犬貓臨床上的應用進行整理,闡述了乳酸菌在犬貓市場中的應用現(xiàn)狀,以期為乳酸菌在犬貓臨床上更廣泛的應用提供參考。

1 乳酸菌及其分類

乳酸菌作為一類常見益生菌,其發(fā)酵糖類的主要產(chǎn)物為乳酸,因此將表現(xiàn)出此類特性的菌統(tǒng)稱為乳酸菌,其廣泛分布于食物和腸道中,普遍耐酸而不耐熱,是一類多樣化的有機微生物。乳酸菌可分為18個屬,共200多種,形態(tài)多樣,包括球狀(鏈球菌屬、乳球菌屬等)和桿狀(乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬等)等[4]。根據(jù)對氧氣需求的不同,又可將乳酸菌分為厭氧菌和兼性厭氧菌兩類,乳酸菌的最適生長溫度為30～40 ℃,最佳生長pH為5.0～7.0[5]。體外培養(yǎng)乳酸菌時,多需要在培養(yǎng)基中加入氨基酸、肽和維生素等,幫助乳酸菌生長繁殖。當進入體內(nèi)時,乳酸菌進行代謝可產(chǎn)生天然的抑菌物質,如有機酸、過氧化氫、抗菌肽和脂肪酸等,乳酸菌具有調節(jié)宿主腸道菌群、維持微生態(tài)平衡、產(chǎn)生營養(yǎng)物質和抑制病原菌生長等作用,對哺乳動物健康起著重要的益生作用,在食品、醫(yī)療、畜禽養(yǎng)殖和寵物營養(yǎng)方面廣泛應用[6]。目前,犬貓臨床中常見的乳酸菌制劑成分主要包括乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的菌株,在實際運用時效果良好,對維持犬貓健康表現(xiàn)出積極作用。

2 乳酸菌的生物學功能

2.1 菌群平衡調節(jié)作用 胃腸道健康受多種因素影響,乳酸菌可通過維持胃腸道酸性環(huán)境,增加消化酶活性,拮抗病原菌定植,從而改善胃腸道功能,維持胃腸道健康。胃酸能夠保護胃黏膜,胃酸過少或缺乏會增加細菌和寄生蟲感染的風險,乳酸菌在生長時會產(chǎn)生乳酸,在腸道內(nèi)可通過發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸[7],還可促進胃酸的生成和分泌[8]。這些特性使得乳酸菌可以更好地維持胃腸道酸性環(huán)境穩(wěn)態(tài),減少胃腸損傷發(fā)生。消化酶對食物的消化吸收具有重要作用,乳酸菌可通過增加胰腺消化酶和腸道消化酶的活性,調節(jié)機體對淀粉和脂肪的吸收,改善胃腸道狀況[9]。乳酸菌具有黏附性,其可在腸道中長久定植,同時可競爭性拮抗腸道內(nèi)病原菌定植,Singh等[10]研究發(fā)現(xiàn),羅伊氏乳桿菌均能抑制大腸桿菌等病原菌對人結直腸腺癌細胞(Caco-2)的黏附作用,從而減少病原菌在腸道中的定植,維持腸道和機體健康。但需注意,乳酸菌的黏附性存在特異性,根據(jù)菌種不同、物種不同和黏蛋白來源不同而表現(xiàn)出不同的黏附力。其中影響最大的為物種特異性,因此,在使用乳酸菌時應注意避免因選擇不當而減弱療效。

2.2 免疫調節(jié)作用 免疫調節(jié)是維持機體健康的重要環(huán)節(jié)。乳酸可通過影響細胞信號交流、呈遞抗原和抑制促炎細胞因子分泌等參與免疫調節(jié),維持宿主機體健康。乳酸菌可增強細胞信號交流,通過直接使特異性信號下調參與免疫,快速調節(jié)免疫反應發(fā)生,這與病原菌引發(fā)的信號傳導方式顯著不同,因此乳酸菌可以快速激發(fā)免疫反應,促進白細胞轉移到腸腔,殺死病原微生物[11]。乳酸菌菌體表面的糖類蛋白等活性分子使其具備一定的抗原呈遞作用,可介導免疫反應,參與免疫調節(jié)[12]。除此之外,乳酸菌對細胞因子的分泌也有影響,Hu等[13]通過在腹瀉小鼠日糧中添加乳酸菌發(fā)現(xiàn),在添加乳酸菌后,小鼠的食物攝入量和體重明顯增加,腹瀉情況明顯改善,促炎細胞因子分泌量顯著降低,證明乳酸菌可抑制促炎細胞因子分泌,改善腹瀉小鼠腸道細胞結構,幫助疾病恢復。

2.3 抗癌作用 乳酸菌的抗癌作用分為直接作用和間接作用兩種,其中占主導地位的為直接作用,乳酸菌通過直接與腫瘤細胞接觸發(fā)揮抗癌作用。目前研究較為廣泛的為乳酸菌胞外多糖(Exopoly sacchavides,EPS)的抗癌作用,大多數(shù)乳酸菌可產(chǎn)生EPS,EPS是一種具有多種生物學功能的表面碳水化合物聚合物,主要通過與抗癌物質結合發(fā)揮作用,通過吸附或降解而直接減少或消除這些致癌物質的誘變作用。除此之外,EPS對來自腸道、肝臟和乳腺等的多種腫瘤細胞均表現(xiàn)出抗增殖作用,還可通過誘導細胞周期停滯減少癌細胞,其抗癌作用的強弱主要受存在形式和pH等的影響[14]。另外,乳酸菌細胞壁中的肽聚糖也可與丙烯酰胺等致癌物質結合,從而發(fā)揮抗癌作用。不同的乳酸菌菌株表現(xiàn)出不同的抗癌能力。有研究表明,鼠李糖乳桿菌可通過與黃曲霉毒素結合來有效降低食物中黃曲霉毒素的含量[15]。體外研究顯示,羅伊乳桿菌BCRC14652可誘導人結腸癌細胞(HT29)的細胞膜發(fā)生損傷[16]。乳酸桿菌可抑制氨基酸脫羧酶陽性菌的生長,從而減少生物胺的積累。乳酸菌菌株間抗癌能力的差異主要與乳酸菌的細胞結構差異相關。雖然乳酸菌表現(xiàn)出強大的抗癌作用,但目前臨床較少使用乳酸菌治療癌癥。

3 乳酸菌制劑在犬貓臨床中的應用

3.1 改善腹瀉犬貓胃腸環(huán)境 引發(fā)犬貓腹瀉的原因眾多,主要包括消化吸收障礙、感染或繼發(fā)于其他疾病,臨床上濫用抗生素也會引起犬貓腹瀉[17]。但無論是何種原因引發(fā)的犬貓腹瀉,均會發(fā)生腸道菌群紊亂,腸道菌群紊亂與腹瀉的發(fā)生密不可分[18]。在犬貓發(fā)生腹瀉時,腸道屏障被打破,部分生理功能喪失,腸道黏膜裸露,免疫功能降低,病原菌趁機大量進入腸道定植,發(fā)揮致病作用[19]。并且因腸道黏膜發(fā)生水腫,原籍菌增殖受阻,益生菌定植和生長也受到抑制,導致腸道菌群構成發(fā)生劇大變化,對機體的營養(yǎng)吸收、免疫調節(jié)和生物拮抗等作用大大降低。因此,在發(fā)生腹瀉時,人為補充有益微生物就顯得極為重要,目前在犬貓市場中常見的乳酸菌制劑主要為雙歧桿菌、乳酸桿菌或它們的混合菌劑,有些乳酸菌制劑的臨床運用已經(jīng)非常成熟,主要包括使用乳酸菌制劑改善腹瀉犬貓的胃腸環(huán)境、增加腸道蠕動和胃腸吸收能力等。魏雪等[20]通過使用乳酸菌對腹瀉患犬進行治療發(fā)現(xiàn),與未飼喂乳酸菌的患犬相比,使用乳酸菌制劑的患犬恢復時間縮短且預后良好。有研究給20只腸蠕動能力低下的犬飼喂乳酸菌制劑,3個月后發(fā)現(xiàn),腹瀉犬的腸蠕動能力和結腸黏膜形態(tài)與正常犬只相近,表明乳酸菌可以增加腸道蠕動,尤其減少結腸蠕動障礙的發(fā)生[21]。乳酸菌對食欲亦有調節(jié)作用,給急性腹瀉犬飼喂發(fā)酵乳桿菌和植物乳桿菌的混合乳酸菌制劑后,可見患犬食欲增加,糞便黏稠度增加,急性腹瀉癥狀緩解。乳酸菌可提升機體抗病力,有研究將從犬乳汁中提取出的鼠李糖乳桿菌MP01和植物乳桿菌MP02飼喂健康成年犬后發(fā)現(xiàn),健康犬糞便中的糞桿菌明顯減少,正常的胃腸道環(huán)境和腸道菌群得到有效維持,胃腸道疾病的發(fā)生減少[22]。在貓中使用乳酸菌治療腹瀉也較為常見,有研究顯示,給健康成年貓補充嗜酸乳桿菌,可以增加貓糞便中有益嗜酸乳桿菌的數(shù)量,并且能夠減少梭桿菌的數(shù)量,增加糞腸球菌的數(shù)量,還可降低糞便pH和血漿中內(nèi)毒素濃度[23]。但目前乳酸菌在犬貓市場上的應用并不可觀,存在乳酸菌產(chǎn)品種類少、質量良莠不齊和缺乏特異性等問題。犬貓臨床中應用菌株種類局限,乳酸菌制劑大多同時運用于犬貓的各類胃腸道疾病,而犬貓胃腸道環(huán)境差異大,胃腸道疾病也不相同,不同疾病可導致不同的胃腸道變化,如細菌性腹瀉或炎性腸病的腸道環(huán)境就存在明顯差異[24]。臨床應用中對特異性的重視程度低,導致乳酸菌使用效果不佳,缺乏針對犬或貓和針對特定疾病的乳酸菌制劑。

3.2 提高犬貓機體免疫功能 乳酸菌制劑對犬貓體內(nèi)抗體的生成產(chǎn)生影響。犬貓與人類相似,在幼年時期因抵抗力較差,易感各類傳染性疾病,臨床常見的犬貓傳染性疾病有犬瘟熱、犬細小病毒病和貓瘟等,這些傳染病對幼犬幼貓危害極大,具有高發(fā)病率和高死亡率,目前防治這些疾病的主要方法是在犬貓出生后2.5～3個月接種傳染病疫苗進行免疫[25]。但臨床常見免疫失敗,一部分原因為疫苗保存不當導致疫苗失效,另一部分原因是犬貓在接種疫苗后,體內(nèi)產(chǎn)生抗體不足,無法提供足夠的免疫屏障,導致免疫失敗,幼犬幼貓仍暴露于染病危險中[26]。近年來有研究表明,乳酸菌能夠促進動物生長,維持腸道穩(wěn)態(tài),增加機體免疫能力,提升抗體水平。研究發(fā)現(xiàn),乳酸菌存在于初乳中,其對幼犬幼貓形成免疫屏障非常關鍵,可以有效預防疾病發(fā)生[27]。犬貓接種疫苗后的抗體也會受乳酸菌影響而發(fā)生變化,觀察飼喂乳酸菌的犬的抗體水平發(fā)現(xiàn),飼喂高劑量乳酸菌犬的犬瘟熱和犬細小病毒的抗體水平明顯優(yōu)于未飼喂犬[28]。這可能與乳酸菌會促進淋巴細胞分化為漿細胞有關,且乳酸菌作為B細胞和巨噬細胞激活劑,可更大程度地維持機體抗體滴度處于較高水平[29]。目前在臨床上常見將疫苗免疫與乳酸菌制劑聯(lián)合使用,在為幼犬或幼貓接種疫苗的同時飼喂乳酸菌制劑,以期用乳酸菌制劑減輕疫苗免疫所帶來的機體抵抗力降低和患病率增多等問題,在一定程度上也起到提升幼犬幼貓接種疫苗后產(chǎn)生的抗體滴度的作用。

3.3 改善犬貓應激狀況 犬貓的應激反應是指犬貓機體對外界和體內(nèi)的各種條件因素產(chǎn)生的刺激性反應和適應性反應,犬貓在應激時會出現(xiàn)精神萎靡、食欲下降、嘔吐和腹瀉等癥狀,嚴重時可能引發(fā)死亡[30]。隨著經(jīng)濟發(fā)展,人口流動增加,犬貓遠距離運輸增多,多寵家庭增多,犬貓所受外界刺激大幅增加,人們對犬貓應激的關注度也逐漸增加。在臨床上因應激引發(fā)的貓的疾病比犬更為常見。多采用消除應激原因或制造讓犬貓放松的環(huán)境等方法進行治療,目前使用費洛蒙類似物噴灑于環(huán)境中緩解應激的方法已被廣泛應用,但費洛蒙類似物存在個體敏感性差別大的特點,實際運用時效果不穩(wěn)定[31]。乳酸菌具有提升機體消化能力、維持腸道菌群平衡和抗應激等作用,在犬貓受到外界刺激前飼喂乳酸菌可減少應激發(fā)生,有研究顯示,從貓體內(nèi)分離出的乳酸菌具有抗氧化特性,表現(xiàn)出抑制環(huán)氧合酶表達的能力,可增強貓抵抗應激的能力[32]。在犬上,乳酸菌制劑可以幫助幼犬減輕斷乳時產(chǎn)生的應激,有效改善幼犬身體狀況。發(fā)生應激后飼喂乳酸菌可減少因應激反應引發(fā)的胃腸道癥狀,幫助犬貓減輕應激影響。

3.4 提高犬貓抗病毒能力 乳酸菌除了對細菌表現(xiàn)出抑菌和殺菌作用外,對病毒也表現(xiàn)出一定的拮抗作用,其可產(chǎn)生抗病毒代謝產(chǎn)物,表現(xiàn)出降低病毒毒性和傳染性的作用。研究顯示,人源性發(fā)酵乳桿菌PV22代謝產(chǎn)生的γ-氨基丁酸可通過調節(jié)細胞因子分泌,進而預防腸道冠狀病毒感染[33]。在貓上,有研究發(fā)現(xiàn),乳酸乳球菌LM0230可通過肽聚糖捕捉貓杯狀病毒,有效減少病毒滴度[34]。Noda等[35]研究發(fā)現(xiàn),植物源植物乳桿菌SN35 N可向細胞外分泌帶負電荷的EPS,這類EPS可以抑制病毒與宿主細胞結合,有效滅活貓杯狀病毒,縮短疾病恢復時間,增加成活率。

3.5 臨床常見疾病的輔助治療 乳酸菌在犬貓臨床上除用于腹瀉等胃腸道疾病治療外,還可與其他藥物配合使用起到輔助治療的作用。研究表明,食用乳酸菌犬的血液樣本中總蛋白、膽固醇和丙氨酸轉氨酶顯著升高,機體狀況明顯改善[36]。給患有貓口炎的貓喂食植物乳桿菌,2周后發(fā)現(xiàn),患貓口腔潰瘍、炎癥和口腔疼痛減輕,口臭消失[37]。給患有特發(fā)性膀胱炎的貓服用多菌株益生菌制劑可以起到殺死病原菌、抗炎和免疫調節(jié)的作用,有效改善此類疾病的臨床癥狀[38]。

4 小結

乳酸菌作為一類廣泛存在于生物體體內(nèi)的益生菌,具有綠色、安全和副作用小的特點,可在宿主體內(nèi)長期定植,具有調節(jié)機體免疫功能、維持腸道環(huán)境穩(wěn)態(tài)、調控營養(yǎng)物質消化吸收和改善應激等作用。近年來,犬貓患病率呈逐年上升趨勢,疾病嚴重程度也在升高,開發(fā)能有效治療犬貓疾病和提升犬貓生活質量的安全無副作用的益生菌制劑是犬貓臨床迫切需要的。盡管目前已有犬貓用乳酸菌制劑,但仍存在療效穩(wěn)定性差、缺乏物種特異性、使用方向單一和作用機制不明確等問題,需要通過研究完善優(yōu)化。因此,了解乳酸菌的生物學功能及其在犬貓臨床上的應用現(xiàn)狀,對進一步探索乳酸菌潛在的生物學功能,開發(fā)新的、特異性適用于犬貓且療效顯著的乳酸菌制劑都具有重要意義。