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植物性饲料添加剂对动物健康的影响

                          植物性饲料添加剂对动物健康的影响
             毛 慧 译自 《Pig Progress》Vol.30(2014),№ 5:27 ~ 28
                               王晶晶 校 邵建忠 复校
    摘 要:植物成分是饲料添加剂中最受关注的添加剂之一。它们能够有效地抑制肠道微生物的致病性,并可预防和治疗畜产动物的传染病。
    关键词:植物成分;饲料添加剂;抗氧化性能;抗炎作用
    中图分类号:S816 文献标识码:C 文章编号:1001-0769(2015)02-0068-02
    自2006 年1 月1 日起,欧盟已禁止将抗生素用作动物饲料中的生长促进剂。作为亚洲唯一实施此类禁令的国家——韩国,也于2011 年开始仿效欧盟的做法。其他国家很可能在未来几年内出于公众健康的原因也会取消饲用抗生素的使用。然而,禁止抗生素在动物饲料中的使用会给畜牧生产带来挑战,因此替代物应该对畜产动物的生产力和健康保护具有与抗生素相似的作用。
    在抗生素的替代物中,植物性或植物源性物质是一类更有应用前景的饲料添加剂之一。含有高活性成分的可用植物在数量上几乎是无限的。由植物源性化合物产生的药效范围还似乎相当广泛,因此本文将重点介绍植物源性物质在干扰微生物通讯、抗氧化性和抗炎上的作用。
    1· 抑制作用
    植物源性物质,特别是精油及其化合物,经常被认为会产生杀菌作用。根据定义,术语“最低抑菌浓度(MinimumInhibitory Concentration,MIC)” 是指使微生物(Microorganism,MO) 存活率降低90 %以上时的浓度,“最小杀菌浓度(Minimum Bactericidal Concentration,MBC)”是指使微生物的存活率降低99 %以上时的浓度。表1 和表2 概述了所选精油和精油化合物对一些微生物的MIC 值。


    为了理解表1 和表2 所隐含的含义,每吨饲料需使用约1 kg ~ 10 kg 的精油,以实现抗特定病原体( 如大肠杆菌或鼠伤寒沙门氏菌) 的抗菌作用。在生产实践中,由于日粮中这种高含量的芳香物质会产生强烈的气味而会影响日粮的适口性,进而会导致采食量的急剧减少。然而,有证据表明植物性饲料添加剂对预防细菌感染具有有益的作用,这可以通过关注所谓的“群体感应(quorum sensing)”发育来解释。
    2· 群体感应
    许多细菌,包括与畜产动物相关的致病菌,会利用它们的群体感应(Quorum Sensing,QS)机制来进行通讯。细菌会产生明确的信号代谢物( 诱导剂),并将其分别分泌到它们的媒介和环境中。作为回应,同一菌株的细菌能够通过特定的受体吸收这些代谢物,从而获得目前细菌群密度的信息。一旦诱导剂的浓度达到关键的临界值时,细菌开始产生毒力因子( 如:附着因子、菌毛、毒素),导致宿主暴发疾病。通过干扰QS,即产生群体感应抑制作用(QuorumSensing Inhibition,QSI),所选植物源性物质就可以抑制细菌的毒力。
    据报道,精油对猪源和鸡源空肠弯曲菌和O157:H7 型肠出血性大肠杆菌的QSI 取得了满意的效果。0.10 mmol/L 香芹酚,相当于15 mg/L香芹酚,已能够明显抑制空肠弯曲菌的运动,相比之下,香芹酚( 牛至中主要的萜烯) 对空肠弯曲菌的MIC 值约为75 mg/L( 相当于75 g/t,图1)。
    
    香芹酚的该类有益作用的另一个实例在肠出血性大肠杆菌上得到了证明。约1 mmol/L( 相当于150 mg/L 或150 g/t) 的香芹酚已足以在这些细菌内诱发强烈的热休克反应,并可抑制鞭毛蛋白的合成。相比之下,香芹酚对大肠杆菌的MIC 浓度相当于1 000 mg/L( 相当于1 kg/t)。
    这些结果表明,植物源性物质很可能具有干扰病原微生物的能力。在“后抗生素时代”,利用植物源性物质干扰致病菌的QS 将是一项能够保护畜产动物不发生肠道传染病的核心战略。
    3· 植物源性饲料添加剂
    由于禁止在动物饲料中使用抗生素生长促进剂,畜产动物感染种属特异性病原微生物会成为一个越来越严重的问题。在许多情况下,病原体的感染不会产生典型的临床症状,但会导致生产性能大幅度的下降,进而会造成经济损失。
    在免疫反应的早期阶段,进入受感染组织的巨噬细胞会产生强烈的炎症反应。在随后的阶段中,T 细胞也会参与促进炎作用。
    能引发细胞炎症的最重要的细胞内转录因子是所谓的被激活的B 细胞核因子—— κ- 轻链增强剂(kappa-light-chain-enchancer,NF-κB)。
    一方面,NF-κB 可以诱导细胞因子的合成,进一步补充和附着免疫细胞( 如白细胞介素-6、血管细胞粘附分子、细胞间粘附分子) 和环氧化酶-2(COX2),产生促炎性前列腺素。
    另一方面,NF-κB 的作用是需要产生抗炎性细胞因子,消除炎症( 如白细胞介素-10) 和抗氧化酶,最终使细胞存活,并有助于消除炎症。具有抗炎作用的3 大最具特征的抗氧化酶是谷胱甘肽过氧化物酶2(GPx2)、血红素氧合酶(HO1) 和醌氧化还原酶1(NQO1)。
    一些内源性抗氧化酶在消除炎症方面特别有效。由于另一种名为Nrf2(Nuclear Factor-like 2) 的转录因子的释放,内源性抗氧化酶会发生转录和合成。
    需要补充的是,除了NF-κB 和氧化应激以外,许多植物源性物质可用作非常强效的Nrf2 释放剂。姜黄中的姜黄素和十字花科植物中的异硫氰酸萝卜硫素(isothiocyantesulforaphane) 是通过触发Nrf2 释放的内源性抗氧化酶的最具特征的诱导剂( 图2)。
    
    内源性抗氧化酶的诱导产生同时可降低炎症的严重程度。今后,对筛选具有抗炎作用的植物源性物质进行的研究应集中在开发具有抗种属特异性肠道疾病常规效应的植物性产品上。此外,如果动物发生急性肠道炎症,开发含有高含量活性物质的产品非常必要。


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