犬益生菌的研究與應用

徐陶，星云，毛愛國

（公安部昆明警犬基地，警犬技術公安部重點實驗室昆明 650204）

犬的腸道是一個極其復雜的微生態系統，其中包括了不低于個體體細胞數量的細菌、真菌、古菌、病毒及其他微生物[1]。2016 年的研究顯示，就人類而言，與人體共生的細菌大約是體細胞數量的1.3 倍[2]，如果再加上其他微生物，人體共生的微生物的數量可以達到人體體細胞數量的10 倍。而腸道作用微生物最為豐富的器官，在宿主的健康方面和免疫功能方面都有極其重要的作用，甚至被作用動物機體的另一個“重要器官”加以看待和研究[3]。益生菌可通過調節機體菌群關系，改善動物新陳代謝，提高免疫力等方面對動物產生保健和治療作用。益生菌的使用不僅可以維持腸道的正常菌群結構，還可以促進動物的生長，甚至對環境的凈化也可以起到一定的作用。益生菌作為日常飼料添加劑和臨床使用的藥品在工作犬的訓練和使用中得以應用。其具備安全性高、無殘留、無耐藥性等特點，常被用于減少抗生素殘留對腸道菌群的破壞，改善和治療炎癥性腸?。˙ID）等方面[4]，且是減少抗生素使用量的良好生物添加劑。

1 益生菌的概念

1.1 益生菌的歷史和定義

人類對益生菌的利用可以追溯到一萬年以前，當時古埃及、古東方的游牧民族開始對牛奶進行保存，牛奶則可以自然發酵而變成酸奶，這也是乳桿菌或鏈球菌被人利用的證據，而人類發現發酵乳制品有利于身體健康則比人類發現細菌還要早。益生菌最早的理論觀點來自1907 年Metchnikoff 提出的“發酵乳制品有助于健康長壽”這一理論觀點，他認為腸道中的共生菌可能有助于機體抵抗某些病原微生物的入侵，或阻止某些疾病的發生[5]，這一觀點開啟了腸道微生物的研究領域。而Lilly 等[6]于1965 年提出了益生菌的現代定義，認為益生菌是由一種微生物分泌，刺激另一種微生物生長的物質。此后的幾十年時間里，有多位學者對益生菌的定義提出過觀點，比如：1974 年，Parker 等[7]提出的益生菌是“有助于腸道微生物平衡的有機體”；1990 年，FULLER[8]提出的益生菌是“攝入動物體內參與腸內微生物平衡的具有直接通過增強動物對腸內有害微生物群落的抑制作用，或者通過增強非特異性免疫功能來預防疾病，而間接起到促進動物生長作用和提高飼料轉化效率的活的微生物培養物”。2001 年，聯合國糧農組織（FAO）和世界衛生組織（WHO）給出了益生菌的定義，益生菌是“經適量服用后，有益于其宿主健康的活的微生物”。

1.2 益生菌的分類和使用

益生菌可根據菌種進行分類，主要分為：芽孢桿菌類、乳桿菌類、酵母菌和霉菌類。而益生菌產品則可按菌種的數量分類，可分為單一菌種產品和多菌種產品。

使用方面，早在1989 年美國食品藥品監督管理局（FDA）就公布了45 種可以用于添加劑的微生物品種。我國則在2013 年審核并公布了33 種可用于飼料添加劑的微生物。其中包括了11 種乳桿菌，1種串珠菌，6 種鏈球菌，3 種片球菌，2 種丙酸桿菌，2 種腸球菌，5 種雙歧桿菌，4 種擬桿菌，5 種芽抱桿菌，2 種曲霉及2 種酵母。

2 益生菌的作用機制

益生菌的作用機制目前還在進一步的研究中，并沒有被完全闡明，其中比較被認可的理論、學說包括了“優勢種群理論”，“生物屏障理論”，“生物奪氧理論”，“三流循環學說”，“微生物群與營養關系理論”。

2.1 優勢種群學說

該學說認為動物的體內和體表存在大量的微生物，這些微生物和其宿主以及外界環境共同構成了一個生態系統。在這個生態系統中，往往存在1 種或更多的優勢菌群，在正常情況下，菌群之間可以實現動態平衡，在平衡狀態下機體可以保持健康狀態。在一定條件的影響下，這種平衡可能會受到破壞，優勢菌群的數量或比例發生重大變化，就可能引發疾病。

2.2 生物奪氧學說

動物的腸道為厭氧環境，所以腸道內的菌群中99%為厭氧菌，需氧菌及兼性厭氧菌總和僅為1%。因為大部分致病菌是需氧菌或兼性厭氧菌，如果腸道環境發生改變，腸道內氧濃度升高則有利于致病菌的生長和定植，造成腸道微生態的失衡。此時使用益生菌可以大量消耗腸道內的氧氣，腸道內的氧氣濃度下降，最終又回到適宜于厭氧菌生存的厭氧環境，使腸道微生態重新回到平衡狀態。

2.3 生物屏障理論

黏膜是機體重要的生物屏障，它本身可抵御致病菌的入侵。益生菌進入定植后，可形成一道新的生物屏障，而益生菌的代謝產物，如細菌素、酸性物質等則可形成一道化學屏障，兩道屏障均可抵御致病菌的入侵。比如雙歧桿菌的表層蛋白可以和腸道表面的糖蛋白結合，從而抑制其他病原菌在腸道的定植[9]。

2.4 三流循環學說

三流循環學說又叫三流運轉學說。三流循環是指物質流、能量流和基因流的循環。某些益生菌作用于機體可以起到維持三流循環正常的作用，比如增強免疫細胞產生抗體的能力，幫助機體代謝有害物質，增強腸道的蠕動等。

3 益生菌對犬的作用

3.1 改善犬的腹瀉性疾病

腸道正常菌群遭到破壞是引發犬一系列消化道疾病的重要原因，而濫用抗生素以及不規律的飲食方式則是破壞正常菌群的重要因素。在犬的日糧中添加益生菌可以有效保持腸道菌群的動態平衡，降低犬腹瀉性疾病的發生。徐海燕等[10]研究顯示，不同年齡的犬在使用復合益生菌制劑（Lactobacillus casei Zhang，Lactobacillus plantarum P-8 和 Bifdobacterium animalis subspecies lactis V9）作為飼料添加劑使用60d 后，所有試驗犬的有益菌群如乳桿菌屬的一些菌種和柔嫩梭菌等都有顯著的增長，Fusobacterium perfoetens 和Sutterella stercoricanisin 等潛在有害菌群則有顯著的下降。有研究顯示，BLD 酵母通過分泌蛋白抑制促炎細胞因子增殖，激活過氧化物酶體的表達體增殖物激活受體-γ（PPAR-γ ），用于保護腸道炎癥和IBD，同時抑制細菌過度生長和黏附宿主細胞，分泌一種蛋白酶降解梭菌毒素A 及其受體，并刺激機體產生抗體中和毒素A[11]。劉昆等[12]研究發現，犬糞便中分離出的芽孢桿菌Y10 就有良好的抑菌效果，在進行攻毒試驗發現該芽孢桿菌可以顯著減少幼犬的腹瀉。郝小燕等[13]研究發現，服用益生菌增加時，益生菌在腸道的定植也相應增加，對致病菌進行定量檢測時發現，益生菌附著于腸黏膜表面時可以有效抑制致病菌的附著，從而提高腸道微生態的穩定性。

3.2 提高犬的生長速率

益生菌可以調節消化道的功能，促進腸道蠕動，減少腸道功能的紊亂，部分益生菌還可以合成消化酶、維生素、氨基酸等，使犬的消化效率提高，對營養物質的吸收效率提高，促進犬的生長性能提高?；糗姷萚14]使用乳酸桿菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌制備成微生態制劑，該制劑對不同時期的斷奶幼犬的日增重、耗料比及腹瀉率都有明顯益處，另外對幼犬開食及提高存活率方面也有幫助。陳則東等[15]從發酵泡菜中分離得到植物乳桿菌LR-39，該菌可使犬的平均體重提高0.54kg，犬對粗蛋白、粗脂肪及鈣的消化率顯著提高，并能從門水平上改變犬腸道菌群的組成。田其真等[16]評估了唾液乳酸桿菌TCSL1 對犬生長性能的影響，結果顯示，高劑量飼喂28d 后，幼犬體重增加明顯，而腹瀉率顯著降低，血生化顯示總蛋白和球蛋白顯著增加，說明唾液乳酸桿菌TCSL1 可以提高幼犬的生長性能。

3.3 增強犬的免疫力

益生菌可以從以下幾個方面對機體的免疫功能進行調節，包括：影響血清生理指標，調節腸道細胞因子的分泌，調節淋巴系統，調節補體系統，影響免疫器官指數以及提高機體的抗氧化能力。已有研究表明，乳酸菌可以增加巨噬細胞的活性，增加動物腸道黏膜的免疫能力，使分泌性免疫球蛋白即SIgA 的分泌量增加[17]。幼年動物糞便中雙歧桿菌的數量與SIgA 的濃度呈正相關，也說明益生菌對腸道黏膜免疫系統的促進作用[18]。孫寧[19]使用乳酸菌影響幼犬犬瘟熱和犬細小病毒免疫后的效果，通過ELISA 檢測抗體發現使用乳酸菌后抗體出現時間更早，維持時間更長，說明益生菌對體液免疫呈正面影響。益生菌參與免疫的另一種形式是對細胞因子的調節作用，比如，乳酸桿菌可以刺激B 淋巴細胞和巨噬細胞產生細胞因子，其中IL-6 和TNF-α 可以調節機體的免疫機能和炎性反應。

3.4 減少代謝性疾病

有研究顯示，血液中的膽固醇含量可以在益生菌的長期作用下有所下降，其機制可能是乳酸菌能夠抑制機體內的羥基戊二酸輔酶A 還原酶的活性引起的[20]。益生菌還可以使膽固醇轉化為機體不吸收的甾醇類物質，從而降低血清中的膽固醇[21]。而益生菌對Ⅱ型糖尿病的治療和預防效果的研究比較多，有研究顯示，使用嗜酸乳桿菌活菌制劑可以使小鼠血糖降低，體重恢復正常，C 肽水平回升，腸道微生態恢復平衡[22]。

3.5 影響犬的行為

研究表明腸與腦之間存在雙向通道，即腸道菌群的改變會影響宿主的行為，而宿主的行為又會影響腸道菌群的組成。這就是著名的“腸-腦軸”或“腸腦效應”。通過無菌動物實驗顯示，腸道菌群可以影響神經系統的發育，可以參與宿主神經系統功能和行為的調控。有研究顯示，使用抗生素降低腸道微生物數量后，海馬體區神經細胞的數量也隨之下降，神經形成的過程變慢，而益生菌可以恢復海馬區神經的數量[23]。在情緒方面，腸道微生物可以影響宿主對焦慮的敏感性，試驗顯示無菌大鼠比正常大鼠對應激的反應更明顯[24]。動物的食欲很大程度上也受到腸-腦軸的調節，主要表現為腸道菌群影響胃腸來調整食欲，研究發現，微生物降解纖維時會生成短鏈脂肪酸（SCFA），短鏈脂肪酸可以影響胃腸激素酪酪肽（PYY）和胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的分泌，而酪酪肽和胰高血糖素樣肽-1 與腸神經系統受體結合，產生神經信號并將其傳輸至腦神經系統，從而控制動物的食欲[25,26]。

4 益生菌在犬上的應用及存在的問題

4.1 益生菌的應用

寵物市場的份額呈逐年提高的趨勢，2019 年中國的寵物市場規模約為2,212 億元，2020 年約為2,953 億元，并且還在以20%左右的年復合增長率提升，其中食品消費達到了70%以上。隨著寵物市場份額的提升，對犬飼養的水平也在不斷的提升。再加之早期對犬的醫療技術不夠成熟，出現了近30 年的抗生素使用不合理現象，過度的抗生素殘留則會導致犬出現腸道菌群被破壞，引起消化功能紊亂。在此背景下，益生菌已經以飼料添加劑的形式進入了寵物保健品的行列。

4.2 益生菌使用存在的問題

目前大多數動物益生菌制品以乳桿菌、雙歧桿菌及芽孢桿菌為主，但很少使用犬源益生菌。從嚴格意義上講，益生菌的益生特性必須符合宿主腸道菌群的特點，所以更適合犬的益生菌還需要進一步的篩選。國內已有學者用乳酸菌（Lactobacillus cases Zhang）和犬源枯草芽孢桿菌（YW1）等作為益生菌，研究其對犬健康和腸道菌群的影響。國外大型益生菌生產研究企業如美國健安喜食品公司（GNC）和Ganeden 益生菌技術公司都在開發針對犬的專用益生菌。

5 結語

益生菌在犬的健康保健，腸道疾病的治療以及行為糾正上都有積極的作用。但益生菌的作用機制以及適用于犬的犬源益生菌的篩選，仍需要進一步的研究。