肠道健康的定义和标志物鉴定

来源:国外畜牧学-猪与禽    作者:    人气:    发布时间:2020-03-11    
肠道健康的定义和标志物鉴定

付亚楠 译自Poultry World,2017,№ 3:13~16

唐彩琰 审

 

摘要:肠道健康是一个尚未被明确定义的术语,其在过去十年成为人们研究工作的焦点,而它们对家禽的短期影响显而易见。本文综述了肠道健康的宏观定义、形态学定义、微生物定义以及肠道完整性标志物的鉴定,以期为缓解家禽肠道健康问题提供参考。

关键词:肠道健康;家禽;标志物

 
 
 

坏死性肠炎是一种家禽疾病,人们普遍认为,其病原菌是NetB阳性产气荚膜梭菌。然而,仅用致病性产气荚膜梭菌攻击易感肉鸡并不会引起疾病。相反,NetB阳性产气荚膜梭菌可以从完全健康的肉鸡肠道中培养得到。

肠道健康是一个尚未被明确定义的术语,尽管如此,出于一些原因,过去十年间,无论是在人类医学还是兽医学领域,它都成为了人们研究工作的主要关注点。首先,在人类中,包括克罗恩病、溃疡性结肠炎、肠易激综合征和小肠细菌过度生长等在内的肠道健康问题正在增多,这些疾病甚至有可能发展成为21世纪的主要流行病。而在家畜(禽)中,肠道健康问题同样存在。由于家畜(禽)的寿命相对较短,它们不会患上像克罗恩病或溃疡性结肠炎这类典型的慢性肠道健康疾病。然而,家畜(禽)肠道健康问题的短期影响是显而易见的。在家禽中,这些问题归结于坏死性肠炎和肠道微生态失调。肠道微生态失调的定义是肠道菌群的改变导致共生菌和致病菌之间不平衡,但这通常不被认为是一种家禽疾病,因为它通常不表现为临床疾病。目前尚不清楚引起肠道微生态失调的原因,但自从欧盟禁止在动物饲料中使用抗生素作为生长促进剂以来,肉鸡消化系统紊乱问题日益严重。然而,这一问题的产生可能不仅仅是因为抗生素生长促进剂(Antibiotic Growth Promoters,AGP)使用的废止。改善饲养条件,优化饲料配方,以及对肉鸡生长速度的遗传选择等使得肉鸡的屠宰年龄提前到达峰值,并提高了其胸肉比。为了实现这一目标,需要增加肉鸡的日采食量,这对肉鸡消化系统的功能提出了更高的要求。一旦超过了家禽的消化能力或者饲料没有被完全消化时,就会引起肠道微生物群紊乱。因此,肠道微生态失调可能是由不同因素共同引起的,并不能被认为为一种疾病或者综合征,所以它的诊断是一个难题。

 
1  肠道健康的宏观定义
 

目前肉鸡肠道健康问题主要通过观察鸡肠道肉眼可见情况或粪便的黏度来诊断。最简单的判断标准是腹泻情况和鸡舍内的粪便,但这些标准显然是不特异的,并不能区分微生态失衡和非特异性肠道健康问题,以及病原菌感染导致的腹泻。

Teirlynck等在2011年的论文中描述的肠道宏观病变评分是目前唯一被验证的方法,兽医用它来指示肉鸡的微生态失调。该方法总共对10个参数进行评估,剖检肠壁进行外观检查,无病变记0分,有病变记1分,肉鸡将获得0~10分的总评分。0分代表正常的胃肠道,10分表示最严重的微生态失调状态。这些参数包括:(1)肠道膨胀;(2)肠道头端至梅克尔憩室的浆膜和(或)黏膜侧发生炎症、红肿,;(3)小肠头端至梅克尔憩室,肉眼可见且易碎;(4)小肠头端至梅克尔憩室行纵向切口后,3 s内失去充盈;(5)肠道头端至梅克尔憩室的内容物出现异常(过量的黏液、橘黄色色、充气);(6、7、8、9)的检查项同(2、3、4、5),但方向从肠道尾端至梅克尔憩室;(10)肠道尾端至回肠盲肠交界处存在未消化的饲料颗粒。这是一个费时费力的过程,因为每窝都应检查一定数量的家禽。然而,宏观评分系统作为非特异性肠道健康问题或微生态失调的诊断工具,它是区分球虫病等其他肠道疾病与微生态失调的唯一方法。因此,最佳肠道健康的宏观定义可以简述为:在进行肉眼病变评分后,其微生态失调的参数评估总得分尽可能接近零。

 
2  肠道健康的形态学定义:肠道屏障
 

屏障功能是肠道健康的一个重要方面。在传统概念中,胃肠腔是由连续的单层高柱状上皮细胞排列组成。这种误解是由传统显微镜检查组织加工过程中所产生的人工产物引起的。实际上,肠腔内有黏液层,最表层是半透性黏液,由特定的微生物群定植,而较深的黏液层非常致密,含有较高浓度的抗菌肽、抗体和参与消化的酶。黏液由分化的细胞产生,特别在肠道的下部,杯状细胞的数量非常多。致密的黏液层与下面的上皮细胞层形成了所谓的“肠道屏障”。

这不是机械屏障,而是功能屏障,目的是有选择性地和有效地吸收营养物质,同时阻止如日粮的次级代谢物等潜在有害物质进入。上皮细胞在肠道隐窝中增殖。当它们“成熟”时,它们会沿着基底膜向上移动至绒毛。在绒毛顶端,上皮细胞发生凋亡,失去与邻近上皮细胞和基底膜的连接。在最佳肠道健康条件下,肠绒毛长且隐窝较短。功能上最成熟和活跃的细胞位于绒毛的顶端。绒毛缩短和隐窝加深表明肠道上皮细胞正在快速周转,以及绒毛顶端失去代谢最重要的上皮细胞。机体组织中的所有上皮细胞都通过特定的键相互连接,这种键称为桥粒。在肠上皮中,这些链接比其他上皮细胞更复杂且更牢固,因此它们被称为“紧密连接”。

这些紧密链接阻断了上皮细胞间大分子的双向被动扩散,从而避免血浆蛋白从宿主进入肠腔,以及有害的“外来”物质从肠腔进入血液。紧密连接的维持需要消耗能量。因此,肠上皮细胞的任何能量不足都将导致肠道屏障渗漏。一些有害物质可能存在于饲料中,而一些致病微生物也可能存在于肠腔中,它们都能破坏紧密连接,并且通过这种作用使得血浆流入肠腔中,最终导致腹泻。在肉鸡上表现为垫料潮湿。当用显微镜检查健康肉鸡和患病肉鸡的不同肠段时,即使在完全健康的肉鸡中,其胃肠壁也总有一定程度的炎症。这在近年来的人类医学中也得到了承认。人们用“生理性炎症”这个相当矛盾的术语来表述。因此,在肠道健康方面,“健康”和“疾病”之间没有界点,但肠壁的炎症程度可能有很大差异。胃肠壁炎症的严重程度由三个至关重要因素的相互作用来定义,即宿主黏膜(包括肠道屏障和黏膜免疫系统)、胃肠微生物区系和饲料。因此,肠道健康形态学定义可以简述为:有细长绒毛和短隐窝,以及固有黏膜层中有数量丰富的炎症细胞。

 
3  肠道健康的微生物定义
 

微生物的保护依赖于先天免疫和适应性免疫。先天免疫可以通过检测通用识别模式来感知微生物的存在,这些分子模式是大量不同微生物所共有的,例如革兰氏阴性菌的脂多糖。Toll样受体和Nod样受体就是执行这些任务的。触发这些受体会导致强烈的炎症反应和免疫级联反应。

在肠道中,这种保护作用尤其具有挑战性,因为肠道屏障必须对营养物具有高渗透性,同时要对有害物质和可能侵入的微生物进行阻断。幸运的是,并非所有的微生物都是有害的。肠道屏障对有益微生物和有害微生物之间的区别并不是那么严格,以至于许多看似无害的微生物在某些条件下会变得具有伤害性。这些微生物被称为兼性致病性或机会致病性微生物。

入侵是先天免疫系统用来区分有益微生物和有害微生物的最可靠的标准。因此,Toll样受体主要在位于紧密连接下方的肠上皮细胞的基底侧表达。由于所有上述原因,尽管有多种细菌类群已被证明具有促进健康的作用,但是究竟哪一种是肠道有益微生物的问题仍无法得到明确回答。产生丁酸盐的细菌就是其中之一。最佳肠道健康并不是完全不存在(兼性)病原微生物。健康肠道微生物群的标准之一似乎是高度多样性。多样性的丧失通常与肠道健康状况不佳有关。因此,肠道健康微生物学定义可以简述为:肠道微生物群落具有种类多样性和功能多样性。

 
4  肠道完整性标志物的鉴定
 

微生态失调被认为是抗生素使用的主要适应症。当它演变成临床疾病问题,导致动物遭受明显的痛苦时,我们必须采取行动,而采用抗生素治疗在医学上是安全的和必要的。然而,由于机制尚不清楚,因此缺乏诊断技术和标准,则很难决定何时以及发展至何种程度进行干预是必要的。只要兽医没有进行诊断测试来客观确定使用抗生素是否合理,养殖生产者就会迫于压力继续使用大量预防性抗生素作为一种保险手段,以防止疾病暴发造成巨大的经济损失。当出现肠道健康问题时,肠壁完整性受损被认为是一个可以进行诊断的参数。肠道不完整可能导致上皮细胞质或细胞壁分子释放到肠腔,血流中的细菌分子或执行某些功能的作用也不再是最佳的。因此,这些过程中易于检测的标记物在诊断上是有用的。目前,根特大学正在开展一项由佛兰德斯创新和企业家组织资助的研究项目,以定义肉鸡的微生态失调,并开发可靠的生物标志物。此外,为了检测对照化合物,已经建成了类似的微生态失调模型领域。

 
5  小结
 

肠道健康由几个因素决定,包括饲料成分、肠道屏障和微生物群。由于饲料是所涉及的三个因素之一,因此改变饲料配方有可能影响肠道健康。饲料中存在的几种物质已被证明可以通过直接作用于肠道屏障和紧密连接,或间接通过改变肠道微生物区系组成来影响肠道健康。

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责任编辑:闪电