添加抗生素对动物肠道健康的影响丨微生态前沿


摘要

为全面认识抗生素作用,提醒生产者正确使用抗生素,本文从动物肠道健康角度入手,综述抗生素对动物肠道菌群、免疫、结果变化等方面的影响。并重点指出,抗生素可以诱导肠道微生物原噬菌体,改变微生物遗传特性,促进抗性基因转移,产生耐药性,对未来发展产生深远影响。好实沃在本期沃看畜牧分享《添加抗生素对动物肠道健康的影响》,充分了解抗生素,对我们畜牧养殖行业的健康发展有着重要的意义。



抗生素在第二次世界大战后开始被广泛使用,具有维持或改善动物健康、提高饲料利用率的作用。在欧盟各成员国抗生素作为动物饲料的生长促进剂使用已有数十年的历史。抗生素的使用为动物和人类带来了明显效益,然而抗生素已被证明能诱导某些菌株的原噬菌体产生抗性基因,调节基因转移,从未来发展角度来说可能对人类健康造成巨大威胁,自此抗生素的慎重使用引起了重视。目前,很多国家已经对抗生素的使用做出明确规定,丹麦1998 年通过立法禁止在饲料和动物生产中使用抗生素,随后美国、欧盟国家亦颁布相关法规限制了抗生素的使用,中国抗生素使用体制也不断完善。然而在动物生产中抗生素滥用现象依然存在,人们仅看到抗生素有利的一面,却忽略了它的负面效应,不能正确使用抗生素。


肠道微生物环境是一个包含多种细菌的生物体系。在猪肠道中微生物多达1000多种,这些栖息在动物胃肠道内的细菌对维持宿主健康十分重要。肠道微生物菌群有助于宿主对营养物质的摄取,促进免疫系统和上皮细胞的发展,对病原体起着自然防御作用。然而研究表明,抗生素的使用可以改变肠道菌群组成诱导菌株原噬菌体促使耐药性的产生。养猪生产在现代畜牧业生产中占有重要地位,其抗生素使用量巨大,因此全面了解抗生素对肠道健康的影响有重要意义。




肠道微生物系统




动物肠道构成了一个特别丰富多样的微生物栖息地,肠道内的微生物与宿主形成一种共生关系,其数量、种类都非常庞大。


有报道指出,人类的胃肠道内细菌种类约800-1000种,而猪肠道微生物较之更为丰富。肠道内微生物菌群的多样性和丰度因物种、年龄、性别、环境等因素有所差异。但有一个普遍规律存在,即在整个肠道内占主要地位的主要有拟杆菌厚壁菌门,含量达90%以上,另外还含有种群规模较小的如变形菌门、放线菌门、梭杆菌门、疣微菌门等微生物。新生动物胃肠道中应该是没有微生物的,动物完善的肠道微生物系统是在其出生后随着年龄增长微生物不断由外界进入、定植而成的,所以成年动物肠道微生物较幼龄动物更加丰富。动物整个肠道中,不同部位微生物的种类和丰度有所差异。不同微生物结构会对机体产生不同的影响。肠道微生物结构与肥胖有一定关系。研究表明,健硕的哥根廷小型猪盲肠微生物中厚壁菌门丰度显著高于肥胖的哥根廷小型猪。




抗生素对肠道微生物的影响






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抗生素对肠道微生物群落的影响



正常情况下,肠道微生物菌群处于动态平衡状态,当受到疾病等因素影响时会发生显著变化。抗生素独特的抗病功能被广泛认可,然而有研究表明,广谱抗生素可能对存在于肠道中的共生细菌造成不利的影响


近年来,通过新1代DNA测序技术和长期试验的角度进一步对抗生素对机体可能带来的负面影响进行研究。通过高通量DNA测序技术探讨抗生素对微生物种群附带的损害更加令人震惊。Lin等(2013)研究抗生素生长促进剂—泰乐菌素对鸡肠道菌群的影响。16SrDNA克隆分析表明,泰乐菌素影响鸡回肠菌群的多样性主要在厚壁菌门,特别是乳酸杆菌属菌群量显著降低Kim等(2012)通过对使用泰乐菌素的猪的粪便微生物定量分析,发现泰乐菌素可以改变猪肠道远端微生物种群通过16SrRNA和总DNA的宏基因组测序技术研究抗球虫药对鸡盲肠微生物的影响发现,莫能菌素可减少肠道罗氏菌属、乳酸杆菌和肠球菌菌落数。然而从目前的研究结果来看,并不是所有抗生素都会改变肠道微生物群落,短期使用抗生素也不一定会造成长期的影响。Puhl等(2012)研究3种抗生素(杆菌肽、恩诺沙星和硫酸新霉素)对小鼠肠道黏膜相关菌群的影响,结果发现,抗生素大幅降低了肠道细菌的丰富性。




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 抗生素对肠道微生物耐药性的影响



某些温和噬菌体侵染细菌后,其核酸整合到宿主细菌染色体中,处于这种整合状态的噬菌体称为原噬菌体。它是繁殖和传递噬菌体本身遗传信息的一种重要方式,这也是慎重使用抗生素的原因所在。



大量研究表明,低剂量抗生素并不会起到杀菌作用,而是可以诱导微生物原噬菌体,改变微生物遗传特性,且促进基因转移,产生耐药性,对未来发展产生一定影响。



给猪饲喂卡巴氧和ASP250(金霉素、磺胺二甲基嘧啶、青霉素),结果表明抗生素能诱导微生物原噬菌体;服用抗生素能促进噬菌体耐药基因在肠道中转移


关于抗生素诱导原噬菌体、产生抗性基因的相关报道还有很多,如卡巴氧和甲硝唑诱导螺旋体基因转移,产生肠道细菌噬菌体或原噬菌体;猪饲喂抗生素(ASP250)可以使肠道微生物抗性基因的丰度和多样性有所增加,Pakpour等(2012)经过2.5年试验所得的结果与此相近。


有报道指出,在中国的养猪场,抗生素抗性基因更加多样化和丰富,这对未来畜牧业的发展提出了挑战,故而慎重使用抗生素迫在眉睫。




 抗生素对肠道免疫的影响




抗生素通过改变肠道微生物菌落影响机体对病原体的免疫防御和机体抗病能力,而肠道微生物群落对宿主免疫有重要影响。新生动物胃肠道是无菌的,其免疫系统几乎没有发育,动物出生后,不断定植于胃肠道内的微生物逐渐形成一种免疫防御系统,这对宿主的抗感染能力产生深远的影响。


首先,不断定植于肠道中的微生物菌群与肠上皮细胞紧密结合,形成一道机械屏障,从而阻碍了病原体对宿主的侵害。另外,肠道微生物能刺激小肠上皮细胞分泌抗菌肽抵抗外界病原菌的入侵同时,随着肠道菌定植,肠道菌群不断完善,刺激机体淋巴细胞和淋巴组织的生长,包括肠相关淋巴组织,促进免疫球蛋白的分泌。


IgA的产生和分泌是肠道免疫的特征性表现,可以由多种途径产生,但其诱导分泌与肠道微生物有一定关系,然而并非所有肠道共生菌都会促进IgA的分泌。肠道微生物影响肠道内T细胞、辅助性T细胞等免疫细胞的含量。Hill等通过宏基因组分析指出,抗生素改变了小鼠肠道免疫细胞的动态平衡,降低了RELMβ、IFN-γ、IL-17A的含量,减少了CD4+ T细胞的含量。


肠道微生物通过多种途径影响肠道免疫功能。




小结




抗生素对肠道微生物有一定负面影响,它影响肠道微生物的种群比例,扰乱正常菌群的平衡状态;通过改变肠道菌群影响动物肠道的免疫防御机能;最重要的是抗生素可以诱导肠道微生物原噬菌体,促进抗性基因转移。抗生素对肠道健康的一系列影响为我们全面认识抗生素、深入研究动物肠道健康提供参考,也为探索肠道保健提供依据。


参考文献  谷琳琳《添加抗生素对动物肠道健康的影响》

——好实沃·沃看畜牧·微生态前沿·157期



2018年6月12日 13:55
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