5 抗生素生長促進(jìn)劑的作用原理

雖然有人提出了一些論證來闡明抗生素促生長潛在的原理，但迄今為止尚無明確的解釋。初步的理論認(rèn)為它們的功效與其抗菌作用有關(guān)，而抗菌作用被認(rèn)為是通過減少腸道菌群的總數(shù)或多樣性來介導(dǎo)的，導(dǎo)致營養(yǎng)素競爭減少，影響生長微生物代謝物減少（氨基酸和膽汁分解代謝）。

Niewold反駁了這一理論，他認(rèn)為抗生素的有益作用是由于其與宿主免疫細(xì)胞的相互作用，而不是對微生物群的生長抑制作用。他假設(shè)抗生素會減輕炎癥反應(yīng)，從而產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，從而降低食欲，促進(jìn)肌肉分解代謝。抗生素生長促進(jìn)劑的抗炎作用減少了能量損失，直接用于長肉。

雖然科學(xué)界還不清楚抗生素生長促進(jìn)劑的作用方式，但目前可以明確的——隨著新分子生物學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，微生物成分（結(jié)構(gòu)和多樣性）的變化確實發(fā)生在畜禽飼料中添加抗生素的時期。這些變化最終可能形成一種優(yōu)質(zhì)、均衡的微生物群，其不太可能引發(fā)炎癥反應(yīng)，提高營養(yǎng)物質(zhì)的能量獲取，并幫助畜禽發(fā)揮其遺傳潛能。不過，要明確地將特定的細(xì)菌種群與促生長聯(lián)系起來，并確定將微生物群轉(zhuǎn)變?yōu)樗栉⑸锶旱姆椒ɑ蚬ぞ?，仍是一大挑?zhàn)。曾經(jīng)開展過的一些研究試驗，將細(xì)菌產(chǎn)品或酶與提高性能表現(xiàn)聯(lián)系起來，且結(jié)果表明，腸道中膽鹽水解酶（BSH）的酶活性降低。有人提出，腸道細(xì)菌產(chǎn)生的膽鹽水解酶能催化膽汁酸的早期解離并改變宿主的類脂物代謝作用，抗生素生長促進(jìn)劑通過減少產(chǎn)生膽鹽水解酶的細(xì)菌數(shù)量發(fā)揮作用。

研究表明，接觸低劑量抗生素不僅改變腸道菌群的組成，而且通過選擇能夠從復(fù)雜碳水化合物中分離高熱量的微生物種類[增加參與碳水化合物向短鏈脂肪酸（SCFA）新陳代謝的基因表達(dá)]，也能改變其代謝能力。低劑量抗生素選擇的微生物群可將促生長表型轉(zhuǎn)移到無菌宿主，表明是因為微生物群發(fā)生了改變，而非抗生素起了作用。對小鼠的研究還表明，幼鼠接觸低劑量抗生素會加速正常增齡性微生物群的發(fā)育，改變回腸免疫相關(guān)基因的表達(dá)，從而誘發(fā)長期宿主代謝效應(yīng)。雖然在小鼠身上觀察到的效果不能直接類推到家畜身上，但或許能洞悉其中可能的作用機(jī)制。 

6 飼料添加劑

6.1 枯草芽孢桿菌

相關(guān)研究表明(見表 3)，枯草芽孢桿菌的選擇需要基于沒有抗生素耐藥性、無溶血性和細(xì)胞毒性、耐制粒和消化條件、以及體外抗炎和抵抗產(chǎn)氣莢膜梭菌活性等條件，且結(jié)果表明(見表4)，在不同飼養(yǎng)條件下均能提高肉雞的性能表現(xiàn)。

6.2 枯草芽孢桿菌可加固三道防線

微生物群的恢復(fù)能力：枯草芽孢桿菌已被證明能促進(jìn)包括瘤胃球菌在內(nèi)的厚壁菌門的生長，這些細(xì)菌能將多聚糖分解為低聚糖。枯草芽孢桿菌還可以促進(jìn)艱難梭菌屬和毛螺旋菌的生長。大多數(shù)產(chǎn)丁酸菌，包括艱難梭菌和毛螺旋菌，都需要低聚糖作為底物促進(jìn)生長。丁酸鹽是一種非常重要的微生物代謝物，因為它是腸上皮細(xì)胞的主要能量來源。此外，丁酸鹽可調(diào)節(jié)免疫、炎癥反應(yīng)并降低氧化應(yīng)激狀態(tài)。一些“有益的”細(xì)菌也依賴其他細(xì)菌生存。例如，柔嫩梭菌屬和普拉梭桿菌屬是產(chǎn)生丁酸鹽的有益菌。這些細(xì)菌需要煙酸才能生長。除了枯草芽孢桿菌與有益菌之間的“合作”外，枯草芽孢桿菌對微生物生態(tài)學(xué)的影響還包括產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，創(chuàng)造不利于細(xì)菌之間進(jìn)行交流的環(huán)境。事實上，枯草芽孢桿菌已被證明能夠產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，如amicoumacins（類抗生素，由微生物產(chǎn)生的異香豆素類化合物）和芬芥素，它們會影響數(shù)量閾值感應(yīng)途徑，特別是限制有害細(xì)菌的腸道定殖。因此，枯草芽孢桿菌代謝物是直接或通過“清空”生態(tài)位來塑造微生物生態(tài)系統(tǒng)的。

發(fā)揮屏障功能，保持腸道完整：據(jù)組織學(xué)數(shù)據(jù)顯示，枯草芽孢桿菌可以改善腸黏膜形態(tài)。事實上，在枯草芽孢桿菌處理組中觀察到腸道微絨毛顯著更長，有助于飼料在通過腸道期間獲得更多的營養(yǎng)，這可能在某種程度上解釋了飼料轉(zhuǎn)化率的改善。Rhayat 等研究了枯草芽孢桿菌如何影響腸上皮的完整性。發(fā)現(xiàn)枯芽孢桿菌實際上增強(qiáng)了屏障功能，表現(xiàn)為上皮潛在差異的增加?？莶菅挎邨U菌對跨上皮細(xì)胞電阻（TEER）的影響與參與緊密連接的主要蛋白質(zhì)的表達(dá)水平升高有關(guān)，即 ZO-1、occluding 和 claudin-1，這與之前發(fā)表的關(guān)于豬腸細(xì)胞 IPEC-J2 的研究結(jié)果一致。增強(qiáng)腸道屏障對于實地應(yīng)激條件非常重要，例如使肉雞更能抵抗細(xì)菌感染。

反應(yīng)性免疫系統(tǒng)：使用Caco-2（人結(jié)直腸腺癌細(xì)胞）細(xì)胞模型對枯草芽孢桿菌的免疫調(diào)節(jié)特性進(jìn)行體外試驗，試驗表明，細(xì)胞受到如白介素-1β、真菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和沙門氏菌鞭毛蛋白等促炎化合物的刺激。測定促炎細(xì)胞因子白介素-8的產(chǎn)生來評估每種治療的炎癥反應(yīng)水平。結(jié)果顯示，在所有炎癥條件下，當(dāng)補(bǔ)充枯草芽孢桿菌時，白介素-8的釋放顯著減少。為更好地了解枯草芽孢桿菌如何發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)特性，研究了NF-κB信號通路。眾所周知，NF-κB在調(diào)節(jié)多種細(xì)胞反應(yīng)（包括免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)）中的基因表達(dá)方面發(fā)揮著核心作用。該過程首先通過特定的細(xì)胞受體識別病原體和毒素的各種促炎信號。一旦與這些受體連接，信號通路就會被激活，導(dǎo)致 NF-κB 發(fā)生核轉(zhuǎn)位，并最終作用于基因表達(dá)。其中有白介素-8和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的編碼。不 過，為能夠轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核上，NF-κB抑制劑的LκB必須先在細(xì)胞溶質(zhì)中進(jìn)行降解。在本研究中，在白介素-1的刺激條件下，枯草芽孢桿菌能抑制LκB降解。從而抑制 NF-κB 轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，解釋了先前已證實的白介素-8產(chǎn)生減少的原因；不僅如此，促炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)的一氧化氮合酶也有所減少。誘導(dǎo)型一氧化氮合酶能產(chǎn)生大量的一氧化氮，這雖然有助于破壞病原體，但如果不加以控制，可能會有害。 

6.3 試驗研究

胡均等研究了飼糧中添加枯草芽孢桿菌對產(chǎn)氣莢膜梭菌攻毒肉雞生長性能、空腸形態(tài)、病變評分、空腸黏膜 IgG 和 SIgA 和盲腸腸道微生物的影響(見 表 5)。試驗主要結(jié)論：單獨使用枯草芽孢桿菌或恩拉霉素，以及枯草芽孢桿菌和恩拉霉素混合使用可降低產(chǎn)氣莢膜梭菌感染肉雞的腸道病變，促進(jìn)小腸絨毛的生長發(fā)育，提高腸道免疫功能，促進(jìn)有益菌的增殖，抑制有害菌的增殖，從而改善肉雞的生長性能。 

6.4 丁酸鈉

丁酸的供給任務(wù)由丁酸鹽產(chǎn)品完成。日糧中添加丁酸鹽的優(yōu)勢在于，該分子是一種營養(yǎng)信號分子，在腸道菌群與宿主之間的交流中發(fā)揮重要作用。因 此，丁酸鹽會被消化道的各種細(xì)胞和細(xì)菌所識別，并能引發(fā)大量的細(xì)胞生物反應(yīng)。例如，除了用作細(xì)胞能量來源外，其還可以結(jié)合質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)受體，在（腸）上皮成熟、抗炎、控制微生物組成和活性水平方面觸發(fā)效應(yīng)，具有全身代謝效應(yīng)。

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相關(guān)鏈接：水解酶，丁酸鹽，煙酸