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内毒素——阻碍动物健康的“定时炸弹”

抗菌药物从发现之初即用于动物疾病的防治,据统计,我国每年使用抗菌药物原料约20万吨,50%用于养殖业,其中60%以上用作饲料药物添加剂。抗生素的滥用使得其不但不能在畜禽疾病防治、促进畜禽生长等方面发挥作用,反而带来了药物残留及细菌耐药菌等问题,导致动物疫病越来越复杂。

畜禽生产中常见的革兰阴性细菌有致病性大肠杆菌、沙门氏菌、痢疾杆菌及布氏杆菌等,由革兰阴性细菌引起的各种感染仍是目前临床上主要的并发症及死亡原因之一,而这些病原菌的共同致病因子        细菌内毒素

细菌内毒素

Endotoxin

细菌内毒素对畜禽养殖的危害

内毒素(endotoxin)是革兰氏阴性菌生长时释放或死亡时裂解出来的细胞壁脂多糖成分,约占细菌干重的10%。

 

 

脂多糖(LPS)由三部分共价键连接而成,即O-特异性抗原多糖、核心多糖和类脂A。其中类脂A是内毒素的活性分子,可介导几乎所有的内毒素生物学特性,类脂A的2个磷酸基团是其生物学活性的主要基团。

 

 

内毒素的释放对畜禽养殖的危害主要表现在以下几个方面:

01

内毒素引起动物体免疫应激及免疫抑制

LPS在细菌正常生活状态时不释放,但在细菌菌体死亡破裂或细胞活跃增殖时释放出来。LPS本身无毒性作用,但作为非特异性免疫原,当进入微循环后与宿主效应细胞相互作用,通过一系列细胞内信号传导系统,刺激体内多种细胞合成及释放内源性活性因子而表现出多种生物活性,产生肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)、一氧化氮(NO)等生物活性分子。这些生物活性分子通过“神经-内分泌-免疫”网络,诱导畜禽在短时间内产生细菌感染症状,引起畜禽发生免疫应激。高剂量或者长时间低剂量内毒素,会导致败血症、器官功能衰竭,甚至死亡,引发动物群体免疫抑制病。在免疫应激状态下,机体内肾上腺皮质激素和甲状腺素升高,也会使得机体的免疫功能受到抑制。


20

内毒素对肠道的危害

肠道是最易受到危害的器官,机体在应激条件下导致肠屏障损害,粘膜缺血、萎缩、破损、脱落及黏膜通透性增加,这些均可造成内毒素移位,导致肠源性内毒素血症。肠源性内毒素是革兰阴性细菌引起脓毒症及多器官功能不全综合症(MODS)的主要因素。


03

内毒素对生长性能的影响

内毒素会导致动物采食量下降、生长缓慢、消化率降低,饲料便,内毒素损伤肠道,使得营养物质吸收减少。在动物生产中,动物机体如果处于免疫应激状态,原本用于维持机体稳态的营养物质就必须用来调节免疫应激,营养物质的消耗必然会影响动物的生长发育及生产性能,使动物的健康状况恶化。家禽生产性能的下降最直接的表现为食欲下降、发育受阻、产蛋率下降、蛋品质降低、破蛋率上升、采食量及体增重降低,严重时死亡率升高。。

04

其他直接或间接的有害影响

妊娠期动物体内内毒素的积累会造成母畜流产,并且对仔猪的免疫系统功能产生长期影响;仔猪早期内毒素积累,会增加后期敏感性;早期应激,也会加大对内毒素的敏感性。

抗生素导致内毒素的释放

内毒素作为革兰氏阴性细菌的一种致病因素,其结构较为复杂,大部分较为稳定,一般抗生素很难将其彻底消灭。临床上正常细胞的死亡对机体影响不大,但在畜牧业中,抗生素的应用是产生内毒素的主要原因。大量研究表明,抗生素不但不能抑制内毒素的生物学活性,反而在治疗革兰氏阴性菌感染杀死细菌的同时,造成内毒素的大量释放。其原因是抗生素引起细菌分裂抑制,而菌体不断增大,细菌细胞壁通透性升高,细菌崩解而致内毒素释放。

尽管许多新的抗生素不断得到使用,革兰氏阴性菌脓毒症的病死率仍无明显下降,内毒素的大量释放可能是病死率居高不下的主要原因。有时猪场应用完抗生素之后会出现猪只死亡,这也很可能是抗生素杀死体内大量的革兰氏阴性细菌,短时间内释放出大量内毒素导致。

不同种类抗生素诱导革兰氏阴性细菌释放内毒素的程度不同,这与各种抗生素的抗菌机理不同有关。抑制蛋白质合成的抗生素诱导内毒素释放量较少且缓慢;作用于细胞壁结构的抗生素诱导内毒素释放量多且快速。青霉素结合蛋白(PBPs)是细菌胞浆膜上一种小分子量蛋白质,不同细菌的PBPs不同,但主要有6种:PBP1-6,其中PBP1有PBP1a、PBP1b和PBP1c三种亚型。β-内酰胺类抗生素,包括临床最常用的青霉素类、头孢菌素类及β-内酰胺酶抑制剂等,可与细菌胞浆膜上PBPs作用。若与PBP1a和PBP1b结合,则导致细菌快速裂解释放内毒素;若与PBP3结合,则抑制细菌分离,虽然其生长不受影响,但细菌变成长细丝状,导致内毒素合成与释放量增加。

 益生菌可降低内毒素对机体的危害

益生菌是一类对宿主有益的活性微生物,是定植于动物体肠道、生殖系统内,能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物的总称。已有研究证明,益生菌可降低内毒素对机体的危害,其作用机制为:

     01 调整肠道菌群平衡,控制病原菌数量


益生菌是肠道原籍菌、常驻菌,补充优势益生菌可抵制劣势菌的生长。此外,利用对机体无毒、无害、无致病性的耗氧微生物,使肠道局部环境的氧分子浓度降低,造成厌氧菌生长的微环境,可促进常驻厌氧菌的生长,最终恢复正常的微生态平衡。补充原籍益生菌从而抑制腐败菌生长是降低内毒素的重要途径。

02维护和修复肠道屏障,减少内毒素进入循环系统的风险


补充的优势益生菌可参与机体的防御屏障,其代谢产物如乙酸、乳酸等能阻止致病菌在肠道的定植。定植于粘膜或上皮细胞间的正常菌群形成生物膜样结构,影响过路菌或外袭菌的定植、占位生长及繁殖,减少内毒素进入循环系统的风险。

03增强机体免疫机能,降低内毒素导致的免疫应激。


益生菌的定植会刺激机体免疫器官的生长发育,激活T、b淋巴细胞,提高免疫球蛋白和抗体水平,增强细胞免疫和体液免疫功能,解除免疫抑制,提高群体免疫力。

04. 直接降解清除内毒素


研究证明,益生菌可分泌碱性磷酸酶(ALP)。ALP是一种广泛分布的单脂磷酸水解酶,几乎能催化所有的磷酸单酯的水解反应;ALP可水解类脂A功能基团的双磷键,而酶水解脱磷产生的单磷类脂A基团会使得内毒素脂多糖LPS的毒性大减。


     结语

抗生素的使用直接导致了内毒素在体内的释放,而内毒素在动物体内的积累会对畜禽养殖造成严重的危害。益生菌作为多功能环保微生态制剂,能够调整肠道菌群平衡、维护和修复肠道屏障、增强机体免疫力、分泌碱性磷酸酶,进而降低了内毒素对动物体的危害,保障了食品安全和人类健康,发展前景广阔。



 

图文来源:fun88官网备用网址    汪祥燕


  乐天堂fun6868已研制出内含高产碱性磷酸酶(ALP)特性的益生菌,可水解脂类A功能基因团的双磷键,有效清除肠道内80%的内毒素。

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