仔猪肠道微生态的研究进展.pdf

LIVESTOCK AND POULTRY INDUSTRY NO 247 动物肠道中栖息着复杂多样的微 生态区系 该区系对宿主的生长和健 康意义重大 对仔猪而言 肠道中微生 态菌群的组成及变化和仔猪腹泻息息 相关 直接影响着仔猪的健康 而且仔 猪生产是整个养猪生产过程中最重要 的一个环节 仔猪往往会由于微生物 感染或者营养失衡引起腹泻 猪出现 脱水 体重下降 生产性能降低 并普 遍出现病状 传统上预防这些最有效 的方法是通过往饲料中添加低剂量的 抗生素 被用作生长促进剂和治疗胃 肠道感染 消除饲料中抗生素是一个 专题领域的研究 因为饲料中使用抗 生素对出现的耐抗生素性细菌对人类 医学造成了压力 因此要求取消抗生 素在猪饲料中的应用 Stein and Kil 2006 然而 饲料使用抗生素的去除 导致猪的消化道和呼吸道感染上升 使猪在生产过程中使用抗生素治疗的 增 加 Bengtsson and Wierup 2006 Jensen 2006 因此 仅仅去除饲料使 用抗生素是不够的 饲料添加剂需要 有除抗生素外的具有抗菌活性的物质 Pettigrew 2006 1仔猪肠道微生物 仔猪的胚胎处于无菌状态 分娩 时由于仔猪受到母体产道 粪便及环 境微生物的影响 在出生后的3 4 h 肠道内开始检出大肠杆菌和链球菌 兼性厌氧菌作为第一批在仔猪肠道定 植的菌株是由于仔猪初生时肠道内环 境中高溶解氧 高氧化还原电位等选 择的结果 动物初生24 h之后 大肠杆 菌和链球菌菌数达到108 48 h仔猪肠 道内开始出现可以在微氧环境中生存 的乳酸杆菌 72 h专性厌氧菌 拟杆菌 开始在肠内定植 然而以上的描述只 是一个理论模式 仔猪体内的菌群发 育 情 况 因 个 体 差 异 而 有 所 不 同 Muralidhara 1977 的研究报告指出 仔猪出生后4 h粪便中可以检测出乳 酸杆菌 而8 h之后才检测出大肠杆 菌 Monghan 1992 发现乳酸杆菌和 大肠杆菌最初出现在仔猪粪便中的时 间 各仔猪明显不同 从25 h开始到出 生后7 d都有发生 由表1可知 健康仔 猪消化道内总菌数为10 28 占优势的 菌群分别为双歧杆菌10 22 梭菌8 95 乳酸杆菌8 90 肠杆菌8 57 肠球菌 8 37 不同部位总菌数差异不显著 十 二指肠相对略高于其他部位2 优势菌 群随着不同部位变化有所差异 不同 部位优势菌群依次为 胃 双歧杆菌 乳酸杆菌 肠杆菌 小梭菌 肠球菌 类球菌 韦荣氏球菌 葡萄球菌 十二 指肠 双歧杆菌 乳酸杆菌 肠杆菌 小梭菌 肠球菌 类球菌 韦荣氏球 菌 葡萄球菌 回肠 双歧杆菌 肠球 菌 肠杆菌 小梭菌 乳酸杆菌 类球 菌 韦荣氏球菌 葡萄球菌 盲肠 双歧 杆菌 小梭菌 肠杆菌 肠球菌 乳酸 杆菌 类球菌 韦荣氏球菌 葡萄球 菌 直肠 双歧杆菌 乳酸杆菌 小梭 菌 肠球菌 肠杆菌 类球菌 韦荣氏 球菌 葡萄球菌2 Katouli 1995 1997 用分子生物学的方法研究仔猪的肠道 菌来源 发现母猪是仔猪前两周内肠 道微生物的主要污染源 然而对大肠 杆菌基因型的分析却证明环境因素同 样起了很大的作用 仔猪从出生到断 奶后肠道菌的组成一直在发生连续的 变化 一般认为直到育肥期才趋于平 衡 通过对猪粪便中分离的DNA 纯化 DNA后使用16rRNA的DNA引物进行 扩增反应 扩增的DNA克隆和测序 得 到384种不同微生物细菌 在小肠中估 计有500种不同细菌 出生仔猪免疫系统不断发育 但 到了4周龄甚至更久才能有较完整的 主动免疫功能 如果4周龄前断奶 由 于仔猪粘膜免疫系统发育还不健全 饲料中往往缺乏调节因子 易形成断 奶综合征 如仔猪腹泻 生长缓慢等 Karput IM6等发现出生5 d的仔猪 每 天饲喂1次芽孢杆菌或者乳酸杆菌 饲 喂1个月 可以显著增加血液中免疫球 蛋白的浓度 提高嗜中性粒细胞中过 氧化物酶的活性及血清的杀菌力 粪 中双歧杆菌和乳酸杆菌的数量增加 从而提高仔猪的健康水平 2肠道菌群与腹泻的关系 大肠杆菌 韦氏梭菌 链球菌 乳 杆菌 拟杆菌是仔猪胃肠道的主要菌 群 仔猪腹泻通常与大肠杆菌增殖密 切相关 大肠杆菌数量增加 破坏了仔 猪胃肠道内微生物区系平衡 而大肠 杆菌可利用肠道内的蛋白质和氨基酸 产胺 胺刺激粘膜 导致肠道分泌 加 速食糜通过 导致内毒素 外毒素的吸 收 肠内渗透压升高 出现渗透性腹 泻 当仔猪正常微生态平衡在外界影 响下 由生理性组合转变为病理性组 合的状态 动物微生态失调时 机体 即会发生病变 一般认为 腹泻影响肠 道菌群的构成 肠道菌群异常也容易 引起腹泻 消化 吸收 分泌 免疫机能 等均正常时 肠道菌群也维持平衡状 态 但是 当外来病原菌等所致肠道感 染或摄食量突变时 肠道菌群平衡被 破坏 大肠里的细菌增加 或在小肠里 增殖 形成异常菌群 生成的有害物质 使肠蠕动和分泌发生异常 并导致免 疫功能下降 这时 会很快出现腹泻和 肠炎 结果肠道菌群进一步恶化 各种应激和摄人大量病原菌等情 况下 胃肠道环境发生变化 pH值上 升 大肠杆菌等病原微生物大量繁殖 胃蛋白酶活性下降 导致仔猪腹泻严 重 生长停滞和健康受损 肠道微生物 菌群变化主要表现在 断奶仔猪肠道 内乳酸杆菌数量呈线性降低趋势 早 期断奶后7 10 d 较哺乳仔猪降低 14 3 断奶仔猪大肠杆菌数量呈线性 增加趋势 早期断奶后1周 较哺乳仔 猪增加5 4 仔猪的腹泻及严重程度 与大肠杆菌的增殖及增殖程度呈正比 例关系 大肠杆菌分解蛋白质产生有 毒物质胺 自身增殖过程中产生内外 毒素 刺激肠道分泌 加速吸收 产生 渗透性 中毒性腹泻 胃肠内容物pH 值变化 断奶仔猪胃内容物pH值升高 一周后逐步回落 早期断奶后第二天 较哺乳仔猪pH值升高43 5 早期断 收稿日期 2009 09 05 仔猪肠道微生态的研究进展 付国兵张丽明 山西省晋中市畜牧兽医局 山西晋中030600 中图分类号 S816 4 文献标识码 A文章编号 1008 0414 2009 11 0024 03 营养与日粮24 2009 年 11 月 畜禽业总 247 期 奶后第6 d pH值可达8 03 然后回落 断奶仔猪胃肠道pH值升高与乳酸杆 菌减少互为因果 相互促进 导致恶性 循环 大肠杆菌的增殖进一步起到抑 制乳酸杆菌的作用 生产实际中 仔猪 断奶5 7 d为腹泻高峰期 这与其胃肠 道菌群和pH值变化规律是一致的 胃 肠道消化酶活性降低 由于仔猪断奶 后胃肠道内pH值升高 蛋白酶原等难 以被激活或活性降低 影响饲料消化 断奶后1 2周内消化酶活性下降 这是 仔猪同期消化不良 生长抑制的重要 原因 黄 白痢是仔猪常发生的肠道传 染病 发病率高 严重影响仔猪的生长 发育 甚至引起死亡 给畜牧业造成了 很大损失 病源性细菌感染是引起仔 猪下痢的主要原因之一 在长期进化 过程中 微生物与动物体及环境间形 成了相互依赖 相互制约的微生态系 在微生态平衡状态下 动物肠道中的 正常微生物群对肠道的结构和功能 对增强机体免疫能力 抵抗疾病有重 要作用 当微生态平衡被破坏 肠道中 某些致病菌和条件致病菌大量增殖 时 动物便会发病 因此 研究仔猪肠 道中的菌群及其变化规律 对于防治 仔猪疾病 促进仔猪健康成长 提高生 产性能具有重要意义 断奶是仔猪生 长中的一个关键时期 由于食物状态 营养成分及生理状态的改变 必然引 起肠道菌群大调整 以建立新的微生 态平衡 此时易发生菌群失调 引起仔 猪下痢或其他疾病 与健康仔猪相比 下痢仔猪肠道中肠球菌 梭菌和乳杆 菌的数量明显低于健康仔猪 乳杆菌 是猪肠道正常菌群中的重要优势菌 对其作用已非常肯定 有试验结果发 现 下痢仔猪肠道中数量明显少于健 康仔猪的菌群正好是仔猪肠道中占绝 对优势的乳杆菌 肠球菌和梭菌 尤其 在结肠中肠球菌及梭菌的差异已达到 显著水平 P 0 05 而且在这3种细菌 中以乳杆菌数量下降的幅度最大 这 说明微生态失调不只是某一种微生物 数量变化的结果 肠道内微生态平衡 的维持也不只是某一种微生物的作 用 而是整个优势菌群作用的结果 整 个优势菌群的数量和比例对肠道内环 境 对维持微生态平衡 保持仔猪的健 康状态有着重要意义 3仔猪大肠杆菌病的防治 3 1初生仔猪肠道接种益生菌 仔猪阶段是大肠杆菌的重点防治 阶段 若在仔猪阶段过多依赖抗生素 则不利于其正常微生物区系的建立 一旦产生了抗药性的有害菌株在肠道 中定植下来 导致的结果是必须使用 更大剂量的抗生素才能抑制或杀死这 些菌株 而由此又会产生更强抗药性 菌株 如此形成恶性循环 因此 在仔 猪阶段使用好的活菌制剂 比使用抗 生素更会产生较长远的有利影响 一 般可在仔猪出生后抹嘴或灌服微生态 制剂 从而使益生菌在消化道大量增 殖 占据肠道粘膜上皮绒毛细胞上特 异性受体 并调节肠道菌群的平衡 抑 制肠道病原菌生长 从而达到防治新 生仔猪大肠杆菌病的目的 研究者在哺乳l 7 d母猪的乳头 涂抹益生菌 哺乳断奶全程添加0 75 加益生素 试验结果表明 试验组哺乳 仔猪腹泻率低于对照组 P 0 05 断奶 仔猪腹泻率比对照组低46 56 研究 表明 仔猪胃肠道微生物的定植规律 为先需氧菌或兼性厌氧菌 随后才是 厌氧菌 厌氧菌虽然后定植 在数量上 却占99 以上 为优势菌群 对保持肠 道一定的生态平衡起到了较大作用 剩余的不到1 为兼性厌氧菌和需氧 菌 所以在仔猪出生后给其服用含有 需氧菌和厌氧菌的微生态制剂可以起 到预防大肠杆菌的作用 而且在时间 上尽量靠前较好 3 2仔猪断奶后肠道菌群的维护 大肠杆菌是存在于猪消化道内的 常在菌 早期寄生在仔猪结肠内 哺乳 期因母源抗体及乳中其他抑制物的存 在抑制了该菌的繁殖 故此时的大肠 杆菌无致病效果 当仔猪断奶后 仔猪 本身肠道粘膜形态发生变化 消化酶 水平下降 对饲料营养物质消化吸收 减少 蛋白质在肠道后段腐败发酵增 多 母源抗体供应中断 免疫力下降 等 这些变化为致病大肠杆菌的大量 繁殖提供了有利条件 因此断奶仔猪 容易发生大肠杆菌性腹泻 据张振斌 等 2000 试验 断奶第六天肠道内大肠 杆菌较哺乳仔猪增加5 4 断奶第九 天 乳 酸 杆 菌 数 量 较 哺 乳 仔 猪 降 低 14 3 另据张国龙等 1994 报道 在 35日 龄断 奶仔猪 日粮 中 添 加0 2 0 4 的微生态活菌制剂 一种蜡样芽 孢杆菌产品 可使粪中大肠杆菌总数 明显降低 P 0 05 所以 在断奶仔猪 阶段使用微生态饲料 对预防大肠杆 菌病是至关重要的阶段 也得出了同 样的结论 且长期使用效果更佳 3 3应激情况下调理肠道微生态平衡 外界气温剧变 仔猪断奶 免疫 出售时捉拿及圈舍调换的刺激 饲料 的突然改变 由依附母猪的生活变成 完全独立生活等因素都会引起仔猪应 激反应 由于断奶仔猪体重小 体内神 经调节机制还没有完全发育成熟 对 外界因素的刺激适应性差 再加上胃 肠道发育不完善 容易造成小肠机能 紊乱 从而导致应激性腹泻 以拉未消 化完全的稀粪为主要表现 一般对仔 猪的精神影响不大 死亡率不高 但仔 猪体重会急剧下降 乔宏宇 1993 研究 发现 当仔猪处于应激期时是添加益 生菌的最佳时期 且对处于应激条件 下的动物发病有很好的预防效果 所 以在进行造成猪应激的管理措施和剧 烈天气变化前后使用微生态饲料 特 别是在冬春季节 及时做好应激预防 工作 对减少猪大肠杆菌感染诱因有 较大意义 3 4通过饲喂母猪 降低大肠杆菌感 染机会 母猪是仔猪前2个星期内肠道微 生物的主要污染源 大肠杆菌由母猪 粪便排出体外 污染饲料 水和环境 通过消化道感染仔猪 可见调节母猪 肠道内菌群状态 降低母猪分泌物 排 泄物中致病菌数量 可以减少新生仔 方 法 培养 基 胃 十二 指肠 回肠 盲肠 直肠 总菌 数 需 氧 EMB 7 76 7 84 8 03 7 56 7 62 8 57 EC6 96 6 27 8 12 7 43 7 81 8 37 SP 4 4 4 4 4 BS9 79 10 04 9 45 9 00 9 26 10 22 LBS 8 53 8 00 7 49 7 30 8 49 8 90 厌 氧 BDS 6 65 6 18 6 00 6 54 6 00 7 06 VS5 11 5 59 4 89 4 73 4 99 5 87 CD7 30 6 30 8 03 8 72 8 38 8 95 总菌 数 9 82 10 05 9 50 9 21 9 39 10 28 表1健康仔猪消化道内各部位 细菌记录 营养与日粮25 LIVESTOCK AND POULTRY INDUSTRY NO 247 猪对有害菌的接触 保持机体健康 所 以给怀孕后期至哺乳结束的母猪饲喂 微生态饲料 调节母猪体内有害菌的 含量 可以降低仔猪感染大肠杆菌的 机会 起到预防仔猪大肠杆菌病的作 用 3 5用于疾病辅助治疗和病后恢复 微生态制剂在治疗突发性疾病方 面效果不理想 所以在动物发病期 可 先选用针对性较强的抗生素杀灭或抑 制致病微生物的繁殖 控制疾病的蔓 延 但抗生素在杀灭致病菌的同时 动 物体内的正常菌群也遭到破坏 此时 应及时引入微生态制剂 通过其独特 的益生作用 使紊乱的肠道菌群平衡 得到恢复 但须注意微生态制剂是活 的微生物 不要与抗生素同时使用 要 有一定的间隔时间 此所谓微生态制 剂与抗生素的协同作用 据杜贵兰等 报道先用抗生素杀灭肠道病菌 清除 障碍 扫清道路 可使微生态制剂比较 容易地在肠道内建立全新的微生态体 系 曹国文 1997 用无毒芽孢杆菌治疗 仔猪黄痢和白痢 均取得了明显疗效 前者的治愈率分别达96 和94 后 者分别为97 和94 朱万宝 1999 用 包含腊样芽孢杆菌 粪链球菌等4种微 生物的活菌制剂在治疗仔猪腹泻时也 取得了相似效果 3 6净化养殖环境 降低大肠杆菌感 染机会 大肠杆菌广泛地存在于养猪环境 中 如被粪便污染的地面 水源 饲料 及其他物品中 仔猪拱食后极易感染 如果将微生态制剂喷洒到环境中 当 这些存活的益生菌通过呼吸道或消化 道进入猪体内后 就可以同时到达胃 肠内 起到同大肠杆菌斗争的作用 所 以使用微生态饲料添加剂对环境实施 喷雾预防 是可以起到一定的预防效 果的 需要指出的是微生态制剂中的 益生菌一部分在环境中可长时间存 活 一部分只能短时间存活 所以需要 对猪舍 特别是仔猪舍要勤喷洒 另 外 现在的微生态制剂产品中有的含 有用于环境净化的益生菌菌种 在给 仔猪接触物接种益生菌的同时 还可 以减少养殖环境中有害菌数量 从而 减少仔猪和大肠杆菌的接触机会 使 用微生态饲料除把握以上使用时机 外 还须注意 1 建立数量优势 益生 菌过少起不到抑制病源菌 改善肠道 微生态平衡的作用 据马立安报道 活 菌制剂以芽孢杆菌制剂为例 必须达 到每克含有10亿个活菌 添加量占日 粮的0 1 2 时方能发挥有效作用 2 连续应用 现有产品中的益生菌在 肠道粘膜的粘附定植性一般不是很 好 需要连续应用 在肠道逐渐定植形 成优势菌群后才能发挥作用 据张寿 扬报道 用含蜡样芽孢杆菌和枯草芽 孢杆菌的微生态制剂作试验 连续添 加组的效果明显优于另一组 通过查阅国内外仔猪肠道微生态 研究相关文献 发现仔猪的微生态活 菌主要有枯草芽孢杆菌 嗜酸乳酸杆 菌 地衣芽孢杆菌 双歧乳杆菌 腊样 芽孢杆菌 粪链球菌等能够预防仔猪 腹泻 提高仔猪生产性能 国外研究有 菊粉 马铃薯蛋白 马铃薯淀粉 葡糖 酸 丁酸钠 甘露蜜寡糖和螯合锌 豆 粕和菜籽粕非淀粉多糖水解产物等与 仔猪胃肠道关系的研究 目前需要继 续评估饲料添加剂对仔猪预防腹泻和 营养改善方面的促进作用 推行仔猪 早期断奶新技术 保障猪体健康及其 生长潜力的发挥 并开发出一系列的 具有不同作用效果的营养调控物质 也称营养代谢调节剂 来提高仔猪的 生长性能 为后期的快速生长 提高经 济效益打下良好的基础 参考文献 1 Richard E Isaacson Development of Molecular Tools to Assess the Impact of Growth Promotants on Animals and Public Health DepartmentofVeterinaryand Biomedical Sciences 2008 2 赵桂英 杨亮宇 断奶仔猪肠道正常菌 群的数量和分区 黑龙江动物杂志 2003 3 Z Jin a Y X Yang a J Y Choi a P L Shinde a S Y Yoon a T W Hahnb H T Limc d Y K Park e K S Hahme J W Joo f B J Chaea Effectsofpotato Solanum tuberosum L cv Goldenvalley protein having antimicrobial activity on the growth performance and intestinal microflora and morphology in weanling pigs Animal Feed Science and Technology 2008 140 139 154 4 王书凤 肠道菌群与仔猪腹泻的相互关 系 营养与疾病 2007 7 5 兰青 仔猪主要肠道菌群分布的研究和 益生菌对仔猪生长发育及免疫功能的影 响 四川农业大学硕士学位论文 2008 6 Doo SungCheon ChanheeChae Outbreakofdiarrheaassociatedwith Enterococcus durans in piglets Vet Diagn Invest 1996 8 123 124 7 S K Bhandari B Xu C M Nyachoti D W Giesting and D O Krause Evaluation ofalternativestoantibioticsusingan Escherichia coliK88 modelofpiglet diarrhea Effects on gut microbial ecology Anim Sci 2008 86 836 847 8 Dottie R Brundige 3 Elizabeth A Maga 3KirkC Klasing 3andJamesD Murray3 4 LysozymeTransgenicGoats Milk Influences Gastrointestinal Morphology in Young Pigs1 2 Nutr 2008 138 921 926 9 Richard H Siggers 4 Jayda Siggers 4 Mette Boye 5 Thomas Thymann 4 Lars M lbak 5 Thomas Leser 6 Bent B Jensen 7 and Per T Sangild4 Early Administration of Probiotics Alters Bacterial Colonization and Limits Diet Induced Gut Dysfunction and Seve