植物性飼料添加劑對動物健康的影響

摘 要：植物成分是飼料添加劑中最受關(guān)注的添加劑之一。它們能夠有效地抑制腸道微生物的致病性，并可預(yù)防和治療畜產(chǎn)動物的傳染病。

關(guān)鍵詞：植物成分；飼料添加劑；抗氧化性能；抗炎作用

自2006年1月1日起，歐盟已禁止將抗生素用作動物飼料中的生長促進(jìn)劑。作為亞洲唯一實施此類禁令的國家——韓國，也于2011年開始仿效歐盟的做法。其他國家很可能在未來幾年內(nèi)出于公眾健康的原因也會取消飼用抗生素的使用。

然而，禁止抗生素在動物飼料中的使用會給畜牧生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)，因此替代物應(yīng)該對畜產(chǎn)動物的生產(chǎn)力和健康保護(hù)具有與抗生素相似的作用。

在抗生素的替代物中，植物性或植物源性物質(zhì)是一類更有應(yīng)用前景的飼料添加劑之一。含有高活性成分的可用植物在數(shù)量上幾乎是無限的。由植物源性化合物產(chǎn)生的藥效范圍還似乎相當(dāng)廣泛，因此本文將重點介紹植物源性物質(zhì)在干擾微生物通訊、抗氧化性和抗炎上的作用。

1 抑制作用

植物源性物質(zhì)，特別是精油及其化合物，經(jīng)常被認(rèn)為會產(chǎn)生殺菌作用。根據(jù)定義，術(shù)語“最低抑菌濃度（Minimum Inhibitory Concentration，MIC）”是指使微生物（Micro-organism，MO）存活率降低90 %以上時的濃度，“最小殺菌濃度（Minimum Bactericidal Concentration，MBC）”是指使微生物的存活率降低99 %以上時的濃度。表1和表2概述了所選精油和精油化合物對一些微生物的MIC值。

為了理解表1和表2所隱含的含義，每噸飼料需使用約 1 kg～10 kg的精油，以實現(xiàn)抗特定病原體（如大腸桿菌或鼠傷寒沙門氏菌）的抗菌作用。在生產(chǎn)實踐中，由于日糧中這種高含量的芳香物質(zhì)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣味而會影響日糧的適口性，進(jìn)而會導(dǎo)致采食量的急劇減少。然而，有證據(jù)表明植物性飼料添加劑對預(yù)防細(xì)菌感染具有有益的作用，這可以通過關(guān)注所謂的“群體感應(yīng)（quorum sensing）”發(fā)育來解釋。

2 群體感應(yīng)

許多細(xì)菌，包括與畜產(chǎn)動物相關(guān)的致病菌，會利用它們的群體感應(yīng)（Quorum Sensing，QS）機(jī)制來進(jìn)行通訊。細(xì)菌會產(chǎn)生明確的信號代謝物（誘導(dǎo)劑），并將其分別分泌到它們的媒介和環(huán)境中。作為回應(yīng)，同一菌株的細(xì)菌能夠通過特定的受體吸收這些代謝物，從而獲得目前細(xì)菌群密度的信息。一旦誘導(dǎo)劑的濃度達(dá)到關(guān)鍵的臨界值時，細(xì)菌開始產(chǎn)生毒力因子（如：附著因子、菌毛、毒素），導(dǎo)致宿主暴發(fā)疾病。通過干擾QS，即產(chǎn)生群體感應(yīng)抑制作用（Quorum Sensing Inhibition，QSI），所選植物源性物質(zhì)就可以抑制細(xì)菌的毒力。

據(jù)報道，精油對豬源和雞源空腸彎曲菌和O157：H7型腸出血性大腸桿菌的QSI取得了滿意的效果。0.10 mmol/L香芹酚，相當(dāng)于15 mg/L香芹酚，已能夠明顯抑制空腸彎曲菌的運動，從而可抑制病原體產(chǎn)生嚴(yán)重的感染。

相比之下，香芹酚（牛至中主要的萜烯）對空腸彎曲菌的MIC值約為75 mg/L（相當(dāng)于75 g/t，圖1）。

香芹酚的該類有益作用的另一個實例在腸出血性大腸桿菌上得到了證明。約1 mmol/L（相當(dāng)于150 mg/L或150 g/t）的香芹酚已足以在這些細(xì)菌內(nèi)誘發(fā)強(qiáng)烈的熱休克反應(yīng)，并可抑制鞭毛蛋白的合成。相比之下，香芹酚對大腸桿菌的MIC濃度相當(dāng)于1 000 mg/L（相當(dāng)于1 kg/t）。

這些結(jié)果表明，植物源性物質(zhì)很可能具有干擾病原微生物的能力。在“后抗生素時代”，利用植物源性物質(zhì)干擾致病菌的QS將是一項能夠保護(hù)畜產(chǎn)動物不發(fā)生腸道傳染病的核心戰(zhàn)略。

3 植物源性飼料添加劑

由于禁止在動物飼料中使用抗生素生長促進(jìn)劑，畜產(chǎn)動物感染種屬特異性病原微生物會成為一個越來越嚴(yán)重的問題。在許多情況下，病原體的感染不會產(chǎn)生典型的臨床癥狀，但會導(dǎo)致生產(chǎn)性能大幅度的下降，進(jìn)而會造成經(jīng)濟(jì)損失。

在免疫反應(yīng)的早期階段，進(jìn)入受感染組織的巨噬細(xì)胞會產(chǎn)生強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。在隨后的階段中，T細(xì)胞也會參與促進(jìn)炎作用。能引發(fā)細(xì)胞炎癥的最重要的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子是所謂的被激活的B細(xì)胞核因子—— κ-輕鏈增強(qiáng)劑（kappa-light-chain-enchancer，NF-κB）。

一方面，NF-κB可以誘導(dǎo)細(xì)胞因子的合成，進(jìn)一步補充和附著免疫細(xì)胞（如白細(xì)胞介素-6、血管細(xì)胞粘附分子、細(xì)胞間粘附分子）和環(huán)氧化酶-2（COX2），產(chǎn)生促炎性前列腺素。

另一方面，NF-κB的作用是需要產(chǎn)生抗炎性細(xì)胞因子，消除炎癥（如白細(xì)胞介素-10）和抗氧化酶，最終使細(xì)胞存活，并有助于消除炎癥。具有抗炎作用的3大最具特征的抗氧化酶是谷胱甘肽過氧化物酶2（GPx2）、血紅素氧合酶（HO1）和醌氧化還原酶1（NQO1）。

一些內(nèi)源性抗氧化酶在消除炎癥方面特別有效。

由于另一種名為Nrf2（Nuclear Factor-like 2）的轉(zhuǎn)錄因子的釋放，內(nèi)源性抗氧化酶會發(fā)生轉(zhuǎn)錄和合成。

需要補充的是，除了NF-κB和氧化應(yīng)激以外，許多植物源性物質(zhì)可用作非常強(qiáng)效的Nrf2釋放劑。姜黃中的姜黃素和十字花科植物中的異硫氰酸蘿卜硫素（isothiocyante sulforaphane）是通過觸發(fā)Nrf2釋放的內(nèi)源性抗氧化酶的最具特征的誘導(dǎo)劑（圖2）。

內(nèi)源性抗氧化酶的誘導(dǎo)產(chǎn)生同時可降低炎癥的嚴(yán)重程度。

今后，對篩選具有抗炎作用的植物源性物質(zhì)進(jìn)行的研究應(yīng)集中在開發(fā)具有抗種屬特異性腸道疾病常規(guī)效應(yīng)的植物性產(chǎn)品上。此外，如果動物發(fā)生急性腸道炎癥，開發(fā)含有高含量活性物質(zhì)的產(chǎn)品非常必要?！酢?/p>

原題名：Effects of phytogenic feed additives on animal health（英文）

原作者：Elisabeth Rohrer博士、Andreas Müller博士和Miriam Goerke碩士（Delacon和Biotechnik公司）