使用二甲酸盐防止抗生素抗药性

来源:未知    作者:    人气:    发布时间:2019-07-18    
  尽管以亚治疗剂量的方式使用抗生素存在一定的风险,但为了提高鸡群的生产力,这种方法在很多国家已经使用了数十年。
 
  因此,今天我们看到了出现多种对常用抗生素具有抗药性的细菌。由于这些多重耐药性的细菌有很多可污染肉品,会向人群传播,因此细菌的这种耐药性对人类健康构成了直接的威胁。
 
  此外,由于研发成本高和市场的不稳定性,开发新型抗生素的速度正在放缓。
 
  根据美国疾病控制预防中心的报道,美国每年有200万人感染对抗生素有耐药性的细菌,其中2.3万人因此死亡。尽管发展中国家在这方面的数据不多,但我们目前掌握的数据就足以让人精神崩溃。
 
  空肠弯曲杆菌是引发印度儿童腹泻最常见的病因(13.5%)。作为喹诺酮类抗生素的一种,环丙沙星曾一度是治疗空肠弯曲杆菌感染的首选药物。然而,不幸的是,今天空肠弯曲杆菌已经对这种药物产生了完全的耐药性。在另一项针对印度泰米尔纳德邦南部农村地区儿童大肠杆菌抗生素耐药性风险因素的研究发现,靠近禽类养殖场生活的儿童对携带喹诺酮类、四环素和庆大霉素抗性的细菌更易感。
 
  这些不多的案例反应出的问题非常可怕,且也足以说明畜牧业远离抗生素滥用和寻找更多可持续替代品的重要性。抗生素仅需要在疾病严重暴发期间使用,同时需要遵循所有强制性要求。
 
  本文的目的是讨论在家禽生产中如何防止抗生素耐药性的增加,并以有机酸为例来更好和可持续地使用抗生素替代品。
 
  1  回顾二甲酸盐
 
  在生产实践中使用有机酸来保护动物性饲料已经有相当长一段时间了。随着在动物饲料中使用抗生素的限制逐渐加强,有机酸正逐渐成为抗生素最合适的替代品。
 
  很多研究人员如Cherrington等 (1991) 和Russell (1992)在他们的综述文章中,讨论了有机酸对病原菌抗菌作用模式的不同方面。
 
  有机酸的抗菌活性可以分为两个机制:
 
  ● 在达到pka值的自然过程中,酸分子将其质子释放到pH较高的区域,从而降低周围区域的pH,进而形成一个不利于病原菌繁殖的环境。这种行为可以称为抑菌作用。
 
  ● 未解离的酸分子本质上是亲脂性的,可以附着于革兰氏阴性菌的细胞壁上,甚至穿过其细胞壁;一旦进入细胞,由于细胞内pH较高,酸分子释放出质子,从而降低细菌细胞内的pH,导致细菌细胞内代谢紊乱,最终造成细菌死亡。这就是杀菌作用。
 
  在日粮中使用有机酸比使用抗生素有诸多额外好处,其中最大的优点在于产乳酸的细菌一般生长在pH相对较低的环境中,不会受到太大的影响。因此,有机酸可以抑制病原菌的生长,支持有益菌的增殖。
 
  很多研究都支持这样一种理论,即有机酸也可通过提高消化酶和微生物植酸酶的活性以及增加胰酶的分泌,提高饲料消化率。因此,有机酸不仅可提高营养在动物体内的沉积,也可减少氮和磷等营养对环境的营养污染。
 
  虽然现在已经确认有机酸可以作为抗生素的一种合适且可持续的替代品,但是有关其在发展中国家养殖条件下日粮添加水平的资料似乎还很缺乏。因此,有时我们看到的结果缺乏一致性。
 
  结果的不一致主要来自日粮中各种组成成分的缓冲能力和酸的添加水平。对缓冲能力影响最大的成分是蛋白质和矿物质。
 
  有机酸可以降低日粮的缓冲能力,从而使饲料在上消化道中发挥更好的酸化作用,这对于提高酶(胃蛋白酶)的活性很重要。因此,要达到一致的结果,饲料成分的类型、饲料配方和有机酸的添加水平都非常重要。
 
  多种不同的有机酸正被用于家禽生产中。每种有机酸都有各自的抑菌谱和作用能力。随添加浓度增加而增强的有机酸抑制作用也会受酸分子结构的影响。
 
  Strauss 和Hayler在2001年完成的最小抑菌浓度(Minimal Inhibitory Concentration,MIC)研究可以作为评估饲料中多种有机酸合适添加水平的一种理想工具。该研究表明,在对许多病原菌的控制以及对人类和动物健康的重要性上,相对于其他酸(如丙酸和乳酸),甲酸最大,且MIC值最小。
 
  除了酸的添加水平,另一个重要的影响因素是所添加的酸实际到达肠道下端的数量,因为该区域具有有利于病原菌繁殖的pH条件和丰富的营养成分,病原菌在该区域繁殖机会最高。
 
  Maribo等(2000年)和Kirsch(2010年)的研究表明,尽管甲酸具有最强的抗菌作用,但是达到小肠的酸仅占总添加量的4%——5%。这证实了Thompson和Hinton(1997)的研究结果,他们的研究显示,即使向饲料中联合添加高浓度的甲酸和丙酸,这些酸也只能从嗉囊和肌胃中回收到。
 
  这一结果清楚地表明,当使用常用形式的有机酸时,实际上很难控制肠道下端的病原菌。
 
  2  发展前景
 
  进一步的研究发现了一种新的分子——“二甲酸钠(Sodium Diformate,NDF)”——这是一种甲酸的双盐,似乎很有应用前景。这种分子的主要优点是具有较高浓度的化学双键结构甲酸。这种双键结构可确保将85%的甲酸及其等同物输送至小肠中。
 
  世界不同地区的研究人员对这种分子进行了许多研究,并且获得了大量的科学数据,证明了它在控制危害严重的病原体如弯曲杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌等方面的功效,并且它还可以改善家禽的生产性能(表1)。
  一项在中国台湾进行的商品肉鸡试验表明,肉鸡饲喂添加了NDF的日粮后,其体重、平均日增重和饲料转化率方面都有显著改善(表2)。
  在同一试验中,使用0.3%的 NDF后,肉鸡肠道绒毛的长度显著增加,其形态学发生了有意义的显著变化。另一项试验也观察到了类似的结果(图1)。这将明显改善营养素的吸收。
  巴西的一项大规模商业化试验也表明,NDF可以安全而有利可图地替代抗生素生长促进剂(表3)。
  在越南进行的一项肉鸡试验显示,根据含水量和粪便中的大肠杆菌含量为考量标准,垫料质量显著改善,其中含水量降低了7%,大肠杆菌数量减少了96%——97%。
 
  这项特定的观察更有意义,因为我们可以放心地认为,使用NDF将有助于减少农场的病菌污染水平,从而可改善农场的整体卫生水平,减少疾病的发病率。
 
  除了病原体控制和生产力,泰国和菲律宾的一些研究也观察到产蛋母鸡的鸡蛋质量改善(表4和表5)。

  这两项试验着重研究了鸡蛋的质量。由于在酸性条件下的钙消化率可以得到提高,使用NDF饲养的试验组蛋鸡中,蛋壳厚度得到了增加,蛋壳质量有了提高。在菲律宾达沃进行的试验也观察到类似的结果,其中检测到破损蛋的百分比也降低。
 
  因此,有足够的数据可以放心地说,NDF确实比常用的酸化剂产品以及抗生素饲料添加剂有更好的活性。这主要归因于分子中的甲酸含量高和递送的分子为双盐形式。
 
  这很好地解释了为什么采用二甲酸后,无论是在研究环境中还是在商业生产条件下结果一致。□□

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责任编辑:闪电