通过控制肠道微生物菌群组成来改善鸡的健康和生产

来源:    作者:萨拉·埃斯梅尔    人气:    发布时间:2019-10-07    
通过控制肠道微生物菌群组成来改善鸡的健康和生产

文/萨拉·埃斯梅尔        翻译/张玲清

摘  要:饲喂和管理策略有助于减少动物肠道中有害微生物群落的数量保持微生物菌群的正确平衡以及维持有益微生物占据压倒性的优势。本文将概述改善动物健康和生产性能的策略。
关键词:肠道微生物;鸡;动物健康
 
中图分类号:S815         文献标志码:C
  
  乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB),如乳杆菌属和链球菌属中的细菌,被报道为动物肠道中的正常菌群,它们可以发酵碳水化合物或淀粉,产生能降低肠道内环境pH的乳酸,从而抑制其他细菌(包括肠道致病菌)的生长。乳酸菌也有助于促进肠黏液层的有益发育,分解多糖,以及提供能量和短链脂肪酸(Short-chain Fatty Acid,SCFA)。对宿主来说,SCFA是重要的营养素,已知它可以刺激增加肠道可吸收表面。SCFA还能降低结肠内环境的pH,进而抑制胆汁的分解代谢,随后将其转化为次级胆汁酸。
  胃肠道中的正常菌群也可作为一种互补的外生源。它们可以合成维生素K以及大部分水溶性B族维生素,如生物素、叶酸、烟酸、泛酸、吡哆醇、核黄素和硫胺素等,这些物质对提高鸡的健康和生产性能有重要的作用。
  鸡的消化道也定植着包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在内的多种致病性菌种。革兰氏阳性菌(如产气荚膜梭状芽孢杆菌)可产生能够杀死肠道细胞或扰乱细胞功能的毒素。革兰氏阴性菌,如沙门氏菌和部分大肠杆菌,可以产生内毒素,进而引起宿主发热以及释放出可作用于下丘脑体温调节中心的内源性制热物。它们还能产生影响肠道蠕动的其他毒素,从而导致宿主腹泻。发酵,尤其是消化菌群对氨基酸进行发酵,可产生刺激性成分,如可引起结膜炎并进而导致鸡发生呼吸问题的氨。这两种致病菌可通过引发炎症反应致病。当某些微生物或它们的代谢物(肠毒素)在附着或跨越菌群/宿主屏障时就会发生炎症反应。
  这些问题很大部分可以通过饲喂和管理策略来避免或至少减轻,这些策略有助于减少肠道中有害微生物群的数量,保持微生物菌群的正确平衡以及维持有益微生物在肠道中占据着压倒性优势。以下就是对试图通过控制鸡肠道内微生物生态学改善其健康和生产性能策略的综述。
1  日粮中的谷物类型
  与玉米型日粮相比,含高水平小麦或大麦的日粮可能会提高肉鸡的坏死性肠炎发病率。这些谷物含有高水平的不可消化的水溶性非淀粉多糖(Non-starch Polysaccaride,NSP)。肉鸡摄入高水平的可溶性NSP,可导致其肠道内食糜黏度增加,降低食糜在肠道中的通过速度和营养的消化率,从而增加致病菌快速定植的机会。高黏度的肠道环境会加快革兰氏阳性球菌和肠杆菌等兼性厌氧菌的增殖,这些细菌反过来又会产生一个支持专性厌氧微生物(如产气荚膜梭状芽孢杆菌)生存的环境。
2  蛋白来源
  日粮中的动物性蛋白成分,如鱼粉或肉和骨粉等,往往会增加动物发生坏死性肠炎的风险,尤其是在饲喂过量时。这可能是因为相对于大多数植物性蛋白源而言,鱼粉含有较高比例的蛋氨酸和甘氨酸。长期以来,人们一直认为蛋氨酸和甘氨酸可以刺激肠道中致病微生物菌群,如产气荚膜梭状芽孢杆菌和其他病原菌的生长和定植。需要注意的是,单独增加日粮中的鱼粉水平并不能保证肠道中产气荚膜梭状芽孢杆菌的增殖。也就是说,与小麦或大麦型日粮相比,玉米型日粮中的蛋白来源对肠道中致病微生物增殖的影响并不明显。因此,我们不可能将日粮中单一的化合物与肠道微生物群落的整体变化联系起来。
3  日粮纤维
  纤维通过产生SCFA而影响肠道微生物的组成。在对含有玉米、小麦和豆粕(含3.1%粗纤维)的日粮进行的研究中,每克盲肠样本仅含22 mg SCFA,当向日粮中添加大豆壳而使纤维水平达到5.7%时,每克盲肠样本的SCFA含量达到51 mg。这种由于向日粮添加纤维源而使SCFA产量增加的情况与某些肠道细菌(如产气荚膜梭状芽孢杆菌)受到的抑制作用有关,这反过来又会改善鸡的健康和生产性能。
4  饲料添加剂
  已有研究表明,向小麦或大麦型日粮中添加木聚糖酶可显著减少肉鸡小肠中的细菌数量,尤其是产气荚膜梭状芽孢杆菌的数量。添加酶可降低小肠中食糜的黏度,增加营养物质的消化以及加快食糜的排空速度,所有这些都可有效地减少肠道中微生物菌群可利用营养物的数量。随后,回肠的细菌总数减少了60%。人们还发现,添加木聚糖酶可显著增加盲肠中总挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acid,VFA)的含量,尤其是丙酸的浓度。因此,梭菌、大肠杆菌和沙门氏菌等潜在致病菌的数量减少了。尽管肠道微生物菌群组成发生了显著的变化并且产气荚膜梭状芽孢杆菌的数量明显减少,但单独添加饲用酶并不能对坏死性肠炎提供彻底的保护。酶只能改变肠道内的微环境,但不会直接影响产气荚膜梭状芽孢杆菌的生长。
5  维生素
  维生素也会影响肠道的完整性及其相关的免疫系统。例如,对维生素A进行的研究表明,维生素A缺乏的日粮与添加8 000 IU维生素A的日粮相比,前者能提高鸡感染堆型艾美尔球虫和柔嫩艾美尔球虫后的死亡率。这一结果归因于饲喂维生素A缺乏的日粮时,鸡肠上皮细胞中T辅助细胞的数量减少,而T辅助细胞负责通过分泌细胞因子和与其他免疫细胞相互作用来协调其他众多免疫反应。该结果可为鸡死亡率提高提供线索,因为随着维生素A的缺乏,T辅助细胞的数量也随之减少。
6  益生素
  益生素是一类短链碳水化合物,它们既不能被宿主水解也不能被宿主吸收,因此可供肠道中微生物菌群利用。益生素能够刺激肠道中有益微生物的增殖和生长,这不仅可以减少供大肠杆菌或产气荚膜梭状芽孢杆菌等潜在病原菌利用的底物量,而且因为发酵程度的提高和VFA产量的增加可降低肠道内环境的pH。益生素还能影响肠道黏膜的渗透性,通过阻断结合位点、调节免疫系统以及生成细菌素防止条件性病原体与肠黏膜的结合。
7  黑孜然
  黑孜然(黑种草,Nigella sativa)广泛地生长在地中海地区,长期以来一直被用作人类食品中的治疗剂/调味剂,尤其是在烘焙食品中。最近,出于治疗和营养的目的,人们将这种药草引入到家禽营养方案中。
  已有研究证明,给蛋鸡饲喂大量的黑孜然粉,其肠道内有害细菌(大肠杆菌)的数量可以明显减少,这可能是由于黑孜然粉含有高水平的粗丙酮提取物。此外,肠道中有益菌乳杆菌的数量会随着黑孜然的摄入而出现增加的趋势。这些结果表明,除了具有有利于环境安全和降低商业饲料成本的优点外,黑孜然种子还可以成为合成抗生素的有效替代品,可用于提升家禽的健康和生产性能。
8  药物治疗和使用消毒剂
  在某些情况下,尤其是使用来自信誉不良的供应商的药物时,药物治疗可能对多种肠道病原菌无效。一些制造商可能在其说明书中声称他们的药物含有一定水平的活性物质,但是当我们对其进行化学分析时,结果却显示该药物只含有微量活性物质甚至没有。当给疑似有害微生物菌群感染的鸡使用这类药物时,它们肯定无法产生有效的治疗效果。
  在其他情况下,即使使用信誉良好的制造商的药物,鸡也可能对其治疗缺乏有效的反应。这是因为在很多情况下,家禽饲料是利用无法产生均质饲料混合物的立式混合器制备的。因此,一些批次的饲料可能含有过量的药物,而其他批次的饲料只含有微量的药物或不含药物。这些实例中的任何一种都会给鸡对药物治疗的反应产生不良影响。
  即使采取了严格的消毒措施,鸡也有可能会感染有害微生物菌群。一些农场就曾报告了这样的情况,这些农场都是在鸡舍清洁和消毒后数小时内将新的鸡群转入的。在此期间,消毒剂可能还没有机会发挥作用并杀死传染性病原体。
9  水处理
  给7日龄雏鸡饮用硫酸氢钠酸化后的水,可以针对产乳酸细菌(Lactic Acid Producing Bacteria,LAPB)提供第二层保护,LAPB是嗉囊内正常生态环境的一个组成部分。这有助于刚出壳雏鸡在它的嗉囊建立起属于自己的稳定的LAPB菌群前保持较低的pH。嗉囊内环境较低的pH还能减少沙门氏菌、梭菌或其他有害微生物菌落的数量,使其定植在消化道远端,从而能定植正常的肠道菌群。一旦嗉囊LAPB菌群建立起来,只要有饲料,鸡就能够靠自身使嗉囊内环境的pH保持在较低的水平。当中止日粮供应或因何种原因无法采用时,嗉囊中LAPB的正常菌群会死亡,沙门氏菌将在嗉囊中繁殖。在没有日粮供应的情况下,将饮用水酸化至pH 3.5或更低可防止嗉囊内环境pH变得过高。
10  垫料管理
  垫料中高活性的水分有利于沙门氏菌和其他感染性病原菌的生长和繁殖。这种风险在采用泥质地面的鸡舍中会进一步提高,这种情况常见于小型私人家禽养殖场。与混凝土或木板型地面的鸡舍相比,泥质地面阻挡地下水和湿气扩散到垫料中的能力较低。在重复使用垫料或使用新鲜垫料时,鸡肠道微生物菌群的组成也存在差异,这可能是由于重复使用的垫料起到了建立肠道菌群的细菌接种物的作用,特别是在年龄较小的鸡上更明显。
  垫料的酸化也可以改善垫料的质量,从而可以提高鸡的生产性能。在一项研究中,将林果磺酸钠、丙酸和甲酸的混合物以垫料重量7%的用量喷洒在垫料上。这种酸处理可以降低垫料的湿度和微生物含量。因此,鸡肠道中微生物的数量也相应减少,并且在相同的采食水平下鸡的生长得到提高(表1)。这里的生长改善可能是由于胆汁盐水解酶的活性降低,因为肠道菌群的数量减少了。肠道菌群数量的这种减少也可降低会影响鸡生长的临床或亚临床坏死性肠炎的暴发风险。

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责任编辑:马晓迪