饲用酶和酵母衍生物可减轻球虫病对肉鸡肠道健康和功能的危害(续1)

潘淑勤 译自，Vol.6(2019)：1～13

王丽萍 校 王晶晶 审

4 饲用酶和酵母衍生物可减轻球虫病的危害

在家禽行业，因肠道疾病造成的生产损失、死亡率增加、动物福利降低以及家禽产品污染风险增加倍受人们关注。许多试验研究使用肠道病原体感染模型来检验一种饲料添加剂或饲喂方案的有效性。这种体内感染模型是将病原体作为家禽胃肠道生态系统一部分的情况下对给定的饲料添加剂进行评估。然而，要确定最具影响的易感因素，构建一个真实可信且可再现的感染模型至关重要。球虫感染试验模型常采用的方法是通过摄入秸秆或垫料感染活孢子化卵囊球虫，总体来看这种感染模型合理可信。然而，对于疫苗接种过量和与产气荚膜梭菌合并感染等，试验方法会在剂量、物种、时间和成分(野生型或弱毒型)上各不相同。对于营养学研究，球虫感染模型不仅要有再现性，而且要靶向于对营养物质消化吸收有重大影响的肠道。

我们实验室已经构建了一个模型，用于探究球虫病对消化吸收能力以及对胃肠道生态学的后续影响。其原理是利用这个模型来检验在感染的急性期和恢复期的日粮策略。常规的做法是，对高剂量组(使用100 000 个堆型艾美尔球虫和60 000 个巨型艾美尔球虫孢子化卵囊感染肉鸡，形成肉眼可见的病变)和低剂量组(使用25 000 个堆型艾美尔球虫和5 000个巨型艾美尔球虫孢子化卵囊感染肉鸡)的肉鸡进行挑战，以探究改变营养物质消化和吸收的后果。简而言之，艾美尔球虫是由Shirley进行增殖纯化而来，感染剂量是根据加拿大奎尔夫大学John Barta 博士的寄生虫学实验室的滴定试验确定的。如图1 所示，我们已经能够再现与感染动物的生物学一致的病变评分，这表示该感染模型具有高度再现性。艾美尔球虫对肠壁的破坏会造成肉鸡生长性能下降，粪便稀，甚至死亡。被寄生的动物生长阻滞的部分原因在于其食欲不振和营养吸收不良。在该感染模型中，通过对组织形态、消化酶、营养物质转运载体和养分沉积进行分析，研究发现小肠的结构和功能受损。此外，堆型艾美尔球虫和巨型艾美尔球虫感染会下调消化酶和营养物质转运载体的表达。

5 饲用酶在调控肉鸡球虫病上的应用

球虫病会导致家禽明显降低营养物质的消化和吸收，这与厌食症相关，同时伴有肠道形态和功能的损伤(图2)。肠道黏液生成和肠细胞更新速度增加，肠道吸收后的代谢变化，免疫系统激活，都可能会影响肉鸡的营养需求。如，艾美尔球虫感染会使空肠黏膜细胞增殖增加40%，同时隐窝深度也会增加，这说明肉鸡在肠道损伤后优先考虑肠道发育。研究也发现，在感染艾美尔球虫的肉鸡的肠道隐窝基底中细胞增殖增加。通常情况下，随着肉鸡的成熟，其维持能量的需求会与代谢体型成比例增加。然而，有研究指出，球虫感染会显著增加维持能量需求。如，Leung 等（2019）发现，用巨型艾美尔球虫感染10 日龄肉鸡和用堆型艾美尔球虫感染35 日龄肉鸡后，用于增重的能量（以热量效率衡量）减少了16%。健康的肉鸡用于免疫系统发育的能量需求是5%，而感染球虫的肉鸡能量需求是28%，而且随着日龄的增加，能量需求还会不成比例地增加。

感染球虫的肉鸡消化能力减弱，能量利用率降低，在这种情况下，补充内源性酶可能会对机体有利。然而，通过添加饲用酶来补充内源性酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶）研究对感染球虫的肉鸡影响的文献很少。日粮中添加蛋白酶可削弱球虫感染（堆型艾美尔球虫、巨型艾美尔球虫、柔嫩艾美尔球虫）对肉鸡增重的不利影响，但是对病变和卵囊脱落无显著影响。相反，Parker 等（2007）发现，给感染球虫的肉鸡饲喂含有复合酶（淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶）的日粮，肉鸡回肠养分消化率和生长性能无显著变化，但病变评分显著降低。有研究证实，堆型艾美尔球虫和巨型艾美尔球虫诱导的家禽肠道损伤，与其对骨骼健康的不利影响有关，主要因为它们感染了十二指肠和空肠前段，这些部位是矿物质吸收的主要场所。在这种情况下，补充植酸酶对矿物质利用率的影响在球虫感染模型中也得到了证实。健康的肉鸡十二指肠pH 是6.0 或更高，但感染球虫的肉鸡十二指肠pH 降至5.0 以下。十二指肠pH 降低会提高植酸酶的功效，因为植酸酶最适合在pH 为2.5～5.0 的环境中降解植酸。事实上，不管肉鸡是否感染堆型艾美尔球虫，日粮中添加植酸酶都会提高其生长性能和胫骨灰分浓度。球虫病会降低肉鸡的生产性能，影响钙磷吸收，导致骨骼强度降低。然而，添加植酸酶并不能明显减轻肉鸡感染球虫后对磷利用率的下降。单独添加植酸酶、蛋白酶、木聚糖酶或者复合酶均不能减轻混合球虫感染对肉鸡生长性能的下降。

评价饲用酶对调控球虫病的作用，重要的是要考虑艾美尔球虫与产气荚膜梭菌之间的关系。艾美尔球虫感染会增加血浆蛋白和黏蛋白的内源性损失，这会滋养产气荚膜梭菌。盲肠中大量氮源的持续供应会促进有毒代谢产物如硫醇、胺、氨和吲哚的产生，但更重要的是，盲肠食糜的pH 升高会促进产气荚膜梭菌等病原菌的增殖。饲用酶可以调节胃肠道生态学，减少未消化的营养物质，产生具有潜在益生元效应的低聚糖（图2）。如，日粮中添加复合酶（淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶）可以改变感染球虫的肉鸡的肠道微生态结构，降低肠道尤其是盲肠的病变评分，从而维持肠道生态。研究人员认为，虽然该复合酶对肉鸡回肠养分消化率无显著影响，但其改变了食糜的性状，从而使盲肠微生物菌群发生改变。不管肉鸡是否接种了球虫疫苗，在受到艾美尔球虫感染时，日粮中添加植酸酶对卵囊脱落均无显著影响，但可降低其肠道病变评分。研究已经证实，这个影响归因于挥发性脂肪酸的产生。Ruff 等（1974）研究发现，球虫病会降低肉鸡小肠腔的pH，提高盲肠的pH。研究证明，添加饲用酶可以增加盲肠中挥发性脂肪酸(如乙酸和丁酸)的浓度，降低盲肠食糜的pH。研究发现，乙酸在抑制球虫病对肉鸡生长性能的不利影响方面，与抗球虫药物氨丙嗪的作用相当。综上所述，饲料中添加饲用酶在一定程度上可影响肉鸡存活率或肠道损伤程度。

6 酵母益生菌在调控肉鸡球虫病上的应用

在肉鸡上，关于酵母益生菌（如布拉迪变种酿酒酵母）在调控球虫病的作用方面的研究很少。常见的研究方法是将酵母益生菌和细菌培养物混合在一起，但前提是益生菌的有益效果具有属、种和菌株特异性，使用来源于多菌株、多物种的益生菌可能比使用单菌株更有效。事实上，一些研究已经证实，同时添加酵母来源和细菌来源的益生菌可以提高肉鸡存活率和生长速度。而且，乳酸杆菌和酵母菌的聚集物可以增加胃液或肠液的耐受性。如，添加富含嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和米曲菌的复合物可以提高养分利用率，调节肠道微生物，进而提高肉鸡的增重。酵母和嗜酸乳杆菌、屎肠球菌组合使用，可以通过提高营养物质的消化和吸收改善肉鸡的生长性能。研究表明，发酵乳杆菌和酿酒酵母可以调节肉鸡肠道免疫系统，对其生长性能无负面影响。相反，复合益生菌（植物乳杆菌、保加利亚乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌、屎肠球菌、米曲菌和假丝酵母）并不能减轻延迟饲喂对雏鸡生长性能和胃肠道生理机能的负面影响。这些关于复合益生菌的评估研究存在一个挑战，试验设计并未使用单菌株来描述每个菌株与菌株组合的反应。

布拉迪变种酿酒酵母是目前研究最多的非细菌酵母之一，而且研究证明其在各种人胃肠道疾病模型中具有益处。这种酵母最初是由Henri Boulard 于1920 年从印度的荔枝果实中分离得到，自20 世纪50 年代以来，该酵母一直被用于治疗儿童和成人的肠道疾病。关于食用酵母益生菌对人类健康的广泛促进作用，研究已经提出了几种作用机制，从局部的一般营养作用到对先天性和获得性免疫的作用。临床试验包括减轻抗生素相关的腹泻、艰难梭菌引起的腹泻、肠易激综合征和炎症性肠病。Folignè 等（2010）测试了6 种酵母菌株的抗炎潜力，发现酵母介导的保护作用似乎主要发生在肠黏膜水平。该作者指出，通过改变管腔环境，对肠道屏障功能的预防性强化和治疗性修复刺激了黏膜屏障。该项研究扩展了之前的研究结果，即在各种败血症模型中，酵母益生菌可以增加肠上皮的完整性，减少细菌移位。酵母菌调控肠道疾病的作用方式尚未阐明，但已证实与抗菌肽的释放、周围环境酸化、炎症反应和免疫反应的改变或毒性因子的破坏有关。

目前，利用酵母益生菌来调控人类肠道疾病已得到了广泛研究，但是对农场动物的肠道疾病却很少关注。在一项研究中，给感染鼠伤寒沙门菌的肉鸡饲喂添加1 g/kg 或100 g/kg布拉酵母菌的日粮，研究人员发现对照组肉鸡盲肠的细菌定植率是70%，而1 g/kg 和100 g/kg 酵母菌组肉鸡盲肠的细菌定植率分别是20%和5%。一项创新性研究证实，从季也蒙毕赤酵母培养物中分离出的复合物具有抗球虫活性。体外模拟试验显示，这些复合物可降低卵囊存活率，具有抗柔嫩艾美尔球虫的活性。在其他研究中，研究人员将酿酒酵母作为口服艾美尔球虫疫苗的运送载体，与之前成功运送口服病毒疫苗相当。在这种情况下，在活的酿酒酵母细胞表面表达了一种与宿主细胞侵入密切相关的微线蛋白EtMic2。将表面有或没有EtMic2 的整个酵母细胞用作口服活疫苗，以帮助小母鸡抵抗柔嫩艾美尔球虫感染。相比对照组或表面不含EtMic2 的酵母组，饲喂含有EtMic2 酵母的肉鸡球虫卵囊脱落显著减少，病理评分也更低，增重显著提高。通常，球虫病疫苗在行业中的应用主要依赖细胞免疫来抵抗艾美尔球虫的感染。然而，研究证明，在堆型艾美尔球虫和巨型艾美尔球虫中发现的免疫显性表面抗原除了可刺激细胞免疫外，还可诱发显著的抗原反应，尤其是IgA 的产生。因此，通过活体免疫接种或针对特定阶段艾美尔球虫抗原产生的抗体有可能抑制寄生虫的生长。酵母分泌的抗球虫复合物的田间应用和酵母作为疫苗运送载体的应用都需要进行商业应用研究，才可以用作抗球虫药物的补充剂或者球虫疫苗的佐剂。

(未完待续)

原题名：Utility of feed enzymes and yeast derivatives in ameliorating deleteriou seffects of coccidiosis on intestinal health and function in broiler chickens(英文)

原作者：Elijah G Kiarie、Haley Leung、Reza Akbari Moghaddam Kakhki、Rob Patterson 和John R Barta