益生菌在宠物中的应用

邹 朋， 汪 棋， 周元浩， 李卫芬*， 彭 瀚

（1.浙江大学动物科学学院饲料研究所，动物分子营养学教育部重点实验室，浙江杭州 310058；2.杭州望妙生物科技有限责任公司，浙江杭州 310058）

随着人民生活水平的提高，宠物受到越来越多家庭的喜爱，其健康也成为人们日益关注的话题。与此同时，宠物疾病的问题也层出不穷。抗生素药物是宠物临床上的常见药物，在医疗发达地区约占药种类的1/3，在医疗欠发达地区则可达50%以上（温学锋等，2019）。据报道，抗生素在宠物疾病治疗上的应用已有30多年的历史 （高昆宾，2012）。正确使用抗生素药物可及时有效地治愈患病宠物，同时可减少药物副作用的发生。但由于我国宠物疾病诊疗技术的不成熟，导致用药不当的情况十分常见，尤其在治疗细菌传染性疾病时存在滥用抗生素的现象（王阳，2018）。抗生素的滥用会导致细菌产生耐药性，过度的药物残留会破坏肠道菌群平衡，使宠物容易发生便秘、拉稀、消化不良等肠道疾病，严重危害了宠物的机体健康（刘砚涵，2016）。实践证明，益生菌具有安全无毒、无蓄积残留、无污染、无抗药性等特点（孙晓先等，2014），且其可作为食品或饲料添加剂直接摄入体内，改善宿主肠道微生物菌群，产生有益影响（Marteau等，2001），是替代或减少抗生素使用的生物添加剂。

1 益生菌概述

益生菌是一类定植于动物肠道、生殖系统内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡，发挥有益作用的活性微生物的总称 （徐文娇等，2020；闾中平，2017；燕珍寿等，2014）。广义上的益生菌涵盖了多个科、属的微生物，至今已超过90种（闾中平，2017），大多归属于乳酸菌类、芽孢杆菌类和酵母类，其中应用最广泛的是乳酸菌类。能够作为饲料添加剂的乳酸杆菌有嗜酸乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、发酵乳酸杆菌、短乳酸杆菌、植物乳酸杆菌及纤维二糖乳酸杆菌等 （吕玉丽等，2012）。乳酸菌分泌的乳酸及短链脂肪酸，在体内可增加血液中的蛋白态氮，改善蛋白质代谢和促进饲料消化。芽孢杆菌在动物肠道中仅偶尔存在，主要以内生孢子的形式存在于动物肠道的微生物菌群中（肖振铎，2002）。芽孢杆菌制剂主要有以下特点：（1）可以产生消化酶，可提高胃肠道蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶的活性，对植物性碳水化合物具有较强的降解能力；（2）耐受性高，耐高温、耐盐、耐酸以及在制粒过程中还能耐挤压；（3）一般而言，肠道内的芽孢杆菌会消耗大量氧气，抑制致病菌的定植和生长，维持肠道内的厌氧环境，从而维持肠道菌群生态平衡，促进动物健康生长；（4）芽孢杆菌还是较好的免疫激活剂。其可通过产生抗体和提高巨噬细胞的活性刺激机体产生细胞免疫和体液免疫，从而增强机体的免疫力和抗病力（王世红等，2008；张永勇等，2007；龙江松等，2005）。 酵母菌在动物肠道中的含量微乎其微，其菌体内含有大量的蛋白质、维生素等营养物质，可提高饲料的利用率。此外，酵母菌是需氧菌，定植需要消耗大量的氧气，有利于为动物胃肠道创造一个厌氧环境，促进厌氧菌的繁殖生长，维持肠道微生态平衡（吕玉丽等，2012）。

2 益生菌的作用机理

2.1 优势种群学说 宠物肠道内含有大量的微生物菌群。其中，对机体生长有积极作用，可提高宠物消化吸收能力的菌群称为有益菌群；而对生长有抑制作用，有致病作用的菌群称为有害菌群。正常情况下，两种菌群处于平衡状态，可维持机体正常的生长性能（王雷，2014）。一旦菌群失衡，优势菌群比例失调，就会引发一系列消化道疾病，影响机体正常生长。益生菌在肠道内定植后，使有益菌群得到补充，其在肠道内的繁殖代谢可抑制病原菌的繁殖和生长，保证肠道菌群平衡（刘维等，2019）。此外，益生菌在肠道内定植后可产生大量的乙酸、丙酸等短链脂肪酸和酶类物质，降低肠道局部pH，为肠道有益菌群的生长和定植提供一个适宜的酸性环境；同时，肠道pH降低可抑制炎性因子产生，修复损伤的肠道黏膜，抑制致病菌的繁殖和生长，最终调节宠物肠道微生物菌群，使肠道微生态达到平衡。马嫄等（2011）研究发现，在宠物食品中添加益生菌，试验犬粪便中乙酸、丙酸、丁酸的含量明显增加，而异戊酸、吲哚、3-甲基吲哚等腐败物质的含量均有所下降。陈如愿（2016）在给断奶幼犬灌服益生菌28 d后发现，其粪便中pH显著降低。综上，益生菌可通过改善肠道菌群结构来维持动物胃肠道菌群平衡，促进动物胃肠道健康和动物健康生长。

2.2 生物夺氧学说 细菌孢子在动物肠道内繁殖、耗氧，会抑制需氧菌的生长，从而使厌氧的有益菌增殖。在肠道微生态系统中，肠道内的优势菌群是厌氧菌 （高三玉，2014；光冈知足等，1997）。但肠道内菌群的定植顺序为需氧菌、兼性厌氧菌，最后是厌氧菌（徐春晗等，2018）。大多数病原微生物属于需氧菌和兼性厌氧菌，其繁殖和生长需要消耗大量的氧气，降低了肠道内局部氧气分子的浓度，进而促进厌氧微生物的生长和定植，达到肠道微生态平衡。而当菌群失调时，局部氧气过高会导致病原微生物大量繁殖（姜前运，2017），造成肠道微生态失衡。给新生宠物灌服益生菌，可加速益生菌在肠道内的定植，大量消耗肠道内的氧气，使氧气浓度降低，达到适宜厌氧菌生长的环境，促进厌氧菌的生长，最终恢复肠道菌群平衡状态。

2.3 膜菌屏障学说 肠黏膜是动物机体的重要防御屏障，可抵御病原微生物的入侵。有研究发现，肠黏膜屏障功能失调与肠道菌群失衡有关（徐春晗等，2018）。益生菌等有益菌在进入肠道后，可竞争性在肠黏膜上定植吸附，形成生物屏障，阻止有害菌的入侵，促进肠道微生态稳态，达到益生作用。致病性病原菌可与肠上皮细胞表面的受体结合，抑制致病菌的入侵，有益菌则会依附在肠上皮细胞表面，阻碍致病菌的过度繁殖（操银红，2015）。目前，关于益生菌与肠道黏膜吸附机制的研究尚少，不同益生菌的黏附机制也有所不同，其中，关于乳酸菌的黏附机制研究较多。乳酸菌黏附和定植的过程主要与其细胞表面的组成物质（脂磷壁酸、完整肽聚糖、胞外多糖和表层蛋白）相关，在黏附过程中这些物质起到了直接或间接作用（操银红，2015）。有研究表明，双歧杆菌表面的这些组成物质可与动物肠道肠黏膜表面的糖蛋白结合，抑制其他病原菌在肠道内定植，最终达到生态平衡（邓一平等，2000）。综上，益生菌可通过黏附在宿主肠道上皮细胞表面，竞争性抑制病原菌对易感细胞的黏附而发挥屏障作用，促进肠道微生态平衡。

2.4 三流运转学说 益生菌可抑制有害菌的过度生长和毒性物质的产生，促进动物肠道的蠕动，维持肠道健康，保证微生态系统中能量流、物质流、信息流（基因交换、转染如耐药因子、产毒因子等）的正常运转状态。

3 益生菌在宠物中的应用

3.1 益生菌可预防和改善宠物腹泻 宠物发生腹泻的原因很多，不良的饮食习惯和大量服用抗生素均会导致宠物肠道菌群失衡，从而导致腹泻的发生。在宠物粮中添加适量益生菌，可以有效改善宠物肠道微生物菌群，从而降低宠物腹泻发生率。有研究表明，布拉迪酵母可有效改善宠物的炎性腹泻（王建林，2014）。目前，肠致病性大肠杆菌是引起幼龄动物腹泻的常见疾病之一。大肠杆菌首先感染损伤的肠道，进而使肠道细胞的通透性发生变化，肠道屏障受到损伤，特定的紧密连接蛋白如ZO-1紧密联接蛋白发生变化，最终导致动物发生炎症性腹泻 （王建林，2014）。相关研究表明，添加布拉迪酵母培养物可阻止T84细胞上皮通透性的改变，逆转受损的紧密连接ZO-1的分布，并延迟上皮细胞凋亡速率（Dorota等，2000）。同时，布拉迪酵母还可阻止大肠杆菌激活T84细胞 ERK1/2的 MAP激酶，从而显著减少细胞内的大肠杆菌数量。此外，给宠物犬饲喂一定量双歧杆菌Bb-12（109cfu/g），一周后其肠道内的乳酸杆菌数量显著增多，两周后肠道内的有害菌数量则显著降低（Viola 等，2014）；刘昆（2009）研究发现，芽孢杆菌能显著降低幼犬的腹泻率；陈如愿（2016）在给断奶幼犬灌服益生菌21 d后发现，其肠道内大肠杆菌的数量显著降低而乳酸杆菌数量显著升高，改善了肠道菌群，从而抑制腹泻的发生；燕珍寿（2014）在探究添加益生菌对断奶金毛寻回猎犬腹泻的影响试验中发现，饲喂益生菌的仔犬，腹泻率仅有12.5%，而未添加益生菌的仔犬腹泻率高达32.3%。这些研究结果充分证实了添加益生菌可有效预防仔犬腹泻的发生。

3.2 益生菌可提高宠物的生长性能 宠物在断奶后，免疫系统尚未发育完全，随着母源抗体的逐渐消失，饲养管理和环境的改变，极易造成其肠道功能紊乱，引发肠吸收不良等问题，影响宠物的生长发育（徐春晗等，2018；燕珍寿，2014）。补充益生菌可调节肠道紊乱，促进肠道蠕动，减少因环境应激造成的伤害。益生菌在胃肠道内定植后，可合成消化酶，其在宠物体内经过一系列变化之后，可合成大量的维生素、脂肪酸、氨基酸等营养物质，提高宠物对营养物质的吸收能力，进而提高宠物的生长性能 （李钰等，2015）。此外，益生菌还可用于犬或猫术后或服用抗生素后的恢复期，其主要通过改善宠物胃肠道内的免疫机能，使其肠道内菌群达到平衡状态，从而促进宠物健康（刘砚涵，2016）。每天摄入适当的益生菌，不仅可抑制肠道内有害菌群的生长，还可为有益菌群提供一个良好的生存环境，进而促进宠物肠道健康，增强机体对营养物质的消化吸收，提高宠物的生长性能。研究发现，添加1.0%和1.5%的复合益生菌制剂（主要由乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌、粪链球菌等组分组成）可显著提高金毛宠物犬的生长性能（向大育，2019）。在断奶仔犬日粮中添加0.2%纳豆芽孢杆菌可使仔犬的日增重提高 27.48%（吴德华等，2009）。陈如愿（2016）在给断奶仔犬灌服复合益生菌 （活菌含量≥109/g）28 d后发现，试验组低 （5 g/kg）、中（1.0 g/kg）、高剂量组（2.0 g/kg））的体重增长比对照组分别提高了 12.55%、20.71%、15.97%，日增重极显著增加。霍军（2008）研究发现添加益生菌可使仔犬平均日增重提高18.76%。此外，崔一喆（2017）在离乳梅花鹿的基础日粮中添加0.2%的复合益生菌制剂后，发现其可促进离乳梅花鹿的生长和肠道微生态平衡。益生菌是调节肠道微生态平衡的活菌制剂，可提高肠消化酶的活性，促进机体对营养物质的消化吸收，提高宠物的生长性能。

3.3 益生菌可提高宠物的免疫机能 肠道作为动物机体最大的免疫器官，在免疫外来病原体方面发挥着重要作用，其一旦受损，将会严重影响动物机体健康，益生菌可维持动物胃肠道的正常功能，保证其胃肠道生理活动的正常运行（龙潭等，2017）。益生菌可定植在肠道黏膜上，修复被损伤的肠道屏障，占据肠道黏膜的上皮细胞，抑制致病菌的入侵和定植，并刺激免疫系统产生各种抗体，进而提高宠物的免疫力（Bennot等，1992）。杜莉等（2009）在日粮中添加 0.2%的纳豆芽孢杆菌后发现，幼犬体内总蛋白含量降低，但球蛋白含量显著增加，白球比降低，在一定程度上说明了试验犬免疫机能的提高。孙宁（2013）探究乳酸菌对犬瘟热病毒（CDV）和细小病毒（CPV）抗体效价的影响试验表明，试验菌的添加可以有效增强幼犬血清中CDV、CPV的抗体水平，并能延缓抗体水平的降低。

3.4 益生菌可降低宠物肝脏中胆固醇的含量胆固醇是宠物体内物质代谢成分的重要组成部分，其主要在肝脏中合成。血清中胆固醇浓度过高会增加动物机体患心血管疾病的风险（孙宁，2013）。在宠物的日粮中添加适当浓度的益生菌制剂可降低动物机体肝脏内胆固醇的含量。Lucena等（2019）研究发现，在给宠物犬供给益生菌28 d后，其肝脏总胆固醇含量显著降低。据报道，长期摄入益生菌活菌剂后，其所含的乳酸菌可通过抑制机体内的羟甲基戊二酸辅酶A还原酶的活性，降低血液中胆固醇的含量（陈如愿，2016）。此外，益生菌可利用内源性代谢产物加速短链脂肪酸代谢，宠物服用后可使胆固醇转化为机体不吸收的粪甾醇类物质，从而使血清中的胆固醇含量下降（刘奕琼等，2003）。

4 益生菌在宠物中的应用前景

目前，已有不少宠物食品中添加了益生菌，已有公司推出了专利益生菌菌株可供宠物犬咀嚼用，有益于宠物犬消化系统和免疫系统的健康。此外，用益生菌搭配加有香芹、叶绿素、薄荷油、薄荷制成的宠物犬饼干，可促进犬牙齿健康、消化系统健康和免疫系统健康，并有助于保持犬的口气清新。但这些益生菌在宠物中的应用还主要集中在饲料添加剂以及一些功能性保健品上，而鲜有开发作为治疗宠物疾病的专用药物。当前的研究也主要集中在探究益生菌对宠物生长性能以及肠道微生物的影响，其具体的作用机制研究尚少。未来益生菌在宠物上的应用研究可更多地集中于探究益生菌改善宠物健康的作用机理；还可探究影响益生菌作用效果的因素等，为益生菌在宠物食品中的应用提供基础。