丁酸梭菌的生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

梁 靜 聶存喜 張文舉 陳 程

(石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，石河子 832000)

丁酸梭菌又名丁酸菌、酪酸梭菌，是1933年由日本千葉醫(yī)科大學(xué)宮入近治博士首先發(fā)現(xiàn)并報(bào)告的，因此又名宮入菌[1]，細(xì)菌學(xué)分類屬于梭菌屬，是從健康人和動(dòng)物腸道中分離出的一種厭氧型革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌，能在動(dòng)物腸道內(nèi)定植，并產(chǎn)生以丁酸和乳酸等短鏈脂肪酸為主要益生產(chǎn)物的益生菌。丁酸梭菌作為新一代芽孢益生菌制劑，較非芽孢益生菌制劑具有耐熱、耐酸和耐多種抗生素等生物學(xué)特性。2009年7月，我國(guó)農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了丁酸梭菌制劑在飼料中作為微生物飼料添加劑使用[2]。丁酸梭菌作為飼料添加劑在飼料中使用，具有調(diào)控動(dòng)物腸道健康等多種生物學(xué)功能，主要體現(xiàn)在促進(jìn)腸道中有益菌(如乳酸菌、芽孢桿菌和雙歧桿菌)的生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群平衡，穩(wěn)定胃腸道功能，提高動(dòng)物機(jī)體免疫應(yīng)激能力，進(jìn)而維持動(dòng)物健康并促進(jìn)其生長(zhǎng)。丁酸梭菌作為微生態(tài)添加劑，既可作為飼料添加劑單獨(dú)使用，又可與一些有益菌復(fù)配使用，起到菌群相互促進(jìn)的目的。

1 丁酸梭菌的生物學(xué)功能

丁酸梭菌是人和動(dòng)物腸道的共生菌，可通過(guò)胃腸環(huán)境定植于宿主腸道內(nèi)，屬厭氧或者兼性厭氧型芽孢桿菌，不受胃酸、膽汁酸等影響，其主要代謝產(chǎn)物丁酸是腸道上皮組織細(xì)胞再生和修復(fù)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

1.1 促進(jìn)生長(zhǎng)

丁酸梭菌可促進(jìn)腸道有益菌群(如雙歧桿菌、乳酸桿菌)的增殖和發(fā)育，抑制有害菌和腐敗菌的生長(zhǎng)、繁殖，糾正腸道菌群紊亂，減少腸毒素的產(chǎn)生。同時(shí)，在飼料中添加丁酸梭菌還可有效降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，消除其抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)飼料中養(yǎng)分的消化分解，從而提高飼料利用率。丁酸梭菌同其他需氧型芽孢桿菌一樣，在消化道復(fù)活發(fā)育過(guò)程中，可產(chǎn)生活性很強(qiáng)的胞外酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖苷酶等多種酶類；同時(shí)還可產(chǎn)生降解植物飼料中非淀粉多糖的酶，如果膠酶、纖維素酶、葡聚糖酶。這些活性酶直接作用于動(dòng)物消化道的“酶池”，降解飼料中相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)成分，提高飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的消化率，從而提高粗蛋白質(zhì)和能量的利用率，降低料重比。丁酸梭菌體內(nèi)存在蛋白酶Ⅰ和蛋白酶Ⅱ及脂肪酶，其可提高動(dòng)物對(duì)脂肪和蛋白質(zhì)的消化吸收[3]。此外，丁酸梭菌還具有氨基酸載體的作用，可轉(zhuǎn)運(yùn)但不分解氨基酸，這均有利于促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。Uyeno等[4]研究表明，丁酸梭菌與纖維寡糖混合飼喂?fàn)倥＃筛纳破淠c道菌群結(jié)構(gòu)，維護(hù)腸道微生態(tài)的健康，并降低腹瀉發(fā)生率，提高生產(chǎn)性能。

1.2 調(diào)節(jié)腸道菌群平衡

動(dòng)物腸道菌群的建立始于新生幼畜被分娩的過(guò)程，新生幼畜從母畜的皮膚、乳汁、身邊的物體、周?chē)目諝獾拳h(huán)境中獲得細(xì)菌。由于新生幼畜機(jī)體功能不健全，故發(fā)病率較高，如出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良、早產(chǎn)、腹瀉等相關(guān)疾病。丁酸梭菌可加速腸黏膜上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和幼畜腸道發(fā)育成熟，促進(jìn)腸蠕動(dòng)，恢復(fù)腸動(dòng)力，預(yù)防或糾正腸道菌群平衡失調(diào)。有研究表明，丁酸梭菌對(duì)抗生素導(dǎo)致的腸道黏膜完整性損壞、絨毛破壞、上皮細(xì)胞腫脹脫落等癥狀有明顯的修復(fù)作用[5]。腸道菌群失衡會(huì)導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生，丁酸梭菌可防止病原菌及腐敗菌在腸道內(nèi)的異常增殖和促進(jìn)腸道有益菌群增殖、發(fā)育的雙重作用，從而糾正腸道菌群紊亂，減少腸毒素的產(chǎn)生。Hossain等[6]用丁酸梭菌與枯草芽孢桿菌和乳酸桿菌制成復(fù)合益生菌制劑飼喂肉雞，屠宰后取回腸和盲腸內(nèi)容物進(jìn)行微生物菌群測(cè)定，發(fā)現(xiàn)飼喂復(fù)合益生菌制劑可明顯增加乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量，明顯抑制大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)，且0.2%高劑量比0.1%低劑量的抑制效果要好，二者的作用效果也均好于抗生素。

由于宿主的神經(jīng)性、功能性或器質(zhì)性的改變，或者致病性細(xì)菌、病毒乃至霉菌的入侵，服用抗菌藥物等都會(huì)導(dǎo)致正常菌群失調(diào)而引起急性腹瀉、秋冬季腹瀉、繼發(fā)性腹瀉、病毒性腹瀉、抗生素相關(guān)性腹瀉、腸易激綜合征等相關(guān)疾病。腸道有害菌移位產(chǎn)生的內(nèi)源性感染、先天性免疫失調(diào)引發(fā)的免疫紊亂等，將導(dǎo)致腸道局部黏膜受損，進(jìn)而引發(fā)相關(guān)的腸道炎癥，如慢性末端回腸炎、潰爛性結(jié)腸炎和壞死性小腸結(jié)腸炎等。丁酸梭菌產(chǎn)生的丁酸能抑制去乙?；富钚?，產(chǎn)生的葉酸參與基因的甲基化和去甲基化，調(diào)節(jié)宿主的基因表達(dá)，從而預(yù)防和治療腸炎、腹瀉等疾病[1]。丁酸梭菌在日本是一種用于抗腹瀉的益生菌。腹瀉患者從試驗(yàn)開(kāi)始或中間接受丁酸梭菌治療，可分別降低9%和5%的腹瀉。在受試者接受抗生素治療時(shí)，丁酸梭菌的添加可增加厭氧菌和預(yù)防雙歧桿菌的減少[7]。姚麗等[8]研究丁酸梭菌活菌散與蒙脫石散間隔應(yīng)用治療小兒遷延性腹瀉的臨床療效。試驗(yàn)分為2組：觀察組在服用蒙脫石散2 h后服用丁酸梭菌活菌散；對(duì)照組在服用蒙脫石散2 h后服用復(fù)方胃蛋白酶散。其結(jié)果表明，觀察組總有效率為100.00%，對(duì)照組總有效率為72.58%，2組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可見(jiàn)丁酸梭菌活菌散與蒙脫石散間隔應(yīng)用治療小兒遷延性腹瀉療效顯著，值得臨床推廣應(yīng)用，同時(shí)也有不少類似報(bào)道[9-11]。

1.3 調(diào)節(jié)免疫

腸道屏障功能主要由腸黏膜屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括機(jī)械屏障、生化屏障、化學(xué)屏障、免疫學(xué)屏障和腸黏膜固有層分子篩等部分。其中腸黏膜機(jī)械屏障有腸黏膜上皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞側(cè)面的細(xì)胞連接、上皮基膜和上皮表面的細(xì)胞衣組成，它們構(gòu)成了機(jī)體免疫系統(tǒng)的第一道防線。因此，腸黏膜上皮結(jié)構(gòu)的完整性與腸黏膜機(jī)械屏障功能，乃至機(jī)體的免疫功能有密切關(guān)系。

丁酸梭菌的產(chǎn)物丁酸刺激腸道黏膜免疫活性，其在一定程度上對(duì)腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)起促進(jìn)免疫的作用。然而腸道免疫系統(tǒng)與腸道微生物的相互作用共同維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)[12]。丁酸梭菌在腸道炎癥性疾病的治療上是眾所周知的。Gao等[13]研究丁酸梭菌抑制大腸桿菌誘導(dǎo)雞胚腸細(xì)胞凋亡的能力，其結(jié)果表明丁酸梭菌及其培養(yǎng)過(guò)的上清液顯著抑制大腸桿菌生長(zhǎng)，而丁酸梭菌對(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)X連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)、B細(xì)胞淋巴瘤特大(Bcl-xL)、Fas、B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、腫瘤蛋白53(P53)表達(dá)和通過(guò)半胱天冬酶(caspase)-9及caspase-3的活化誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡具有明顯的抑制作用。丁酸梭菌具有預(yù)防腸出血性大腸桿菌引起的腸道疾病。在大腸桿菌K88的作用下，飼糧中添加丁酸梭菌可促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)性能、提高其免疫功能以及對(duì)盲腸微生物產(chǎn)生有利影響[14-15]。丁酸梭菌預(yù)防性處理可增加小鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性，與正常對(duì)照小鼠相比，顯著降低未處理的急性肝損傷(ALI)小鼠的血清中丙二醛(MDA)的水平[16]。丁酸梭菌還可顯著降低哮喘小鼠的肺耐藥性，口服可抑制肺氣道炎癥、肥大細(xì)胞脫顆粒、氣道重塑和小鼠卵清蛋白特異性免疫球蛋白E和小鼠卵清蛋白特異性免疫球蛋白G1的表達(dá)，可逆轉(zhuǎn)輔助性T細(xì)胞1(Th1)/輔助性T細(xì)胞2(Th2)失衡，增加抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-10(IL-10)的表達(dá)[17]。與此同時(shí)，醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域報(bào)道口服丁酸梭菌和小兒腹瀉停顆粒對(duì)兒童具有良好的療效，還可優(yōu)化兒童的免疫功能，值得在臨床上推廣[18]。然而，丁酸梭菌從健康到致病有不同的影響。鑒于非致毒菌株在臨床實(shí)踐中已經(jīng)驗(yàn)證其益生菌特性，所以其他菌株已經(jīng)與嬰兒肉毒中毒或早產(chǎn)新生兒的壞死性小腸結(jié)腸炎(NEC)等病理狀況相關(guān)聯(lián)。且由于產(chǎn)毒和非產(chǎn)毒的梭狀芽孢桿菌均形成正常的生殖細(xì)菌的一部分，因此了解它們的有益或致病因子表達(dá)的觸發(fā)因素仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)[19]。

丁酸梭菌可激活機(jī)體的免疫應(yīng)答，促進(jìn)機(jī)體免疫系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)育。其分泌的丁酸鹽和氫氣(H2)可增強(qiáng)機(jī)體抗氧化酶活性，降低氧化應(yīng)激，抑制炎癥。飼糧中添加不同劑量的丁酸梭菌飼喂肉雞，在試驗(yàn)中期(21日齡)和試驗(yàn)結(jié)束(42日齡)分別取十二指腸、空腸和回腸黏膜檢測(cè)抗氧化指標(biāo)，其結(jié)果顯示丁酸梭菌可通過(guò)產(chǎn)生丁酸鹽和H2等方式增強(qiáng)抗氧化酶活性，降低腸道上皮組織的氧化損傷[20]。Wang等[21]研究結(jié)果指出，丁酸梭菌可顯著降低胃黏膜損傷面積和改善胃黏膜的病理狀況。在所有胃潰瘍模型研究中，丁酸梭菌不僅減少SOD和CAT活性，同時(shí)降低MDA水平；預(yù)處理丁酸梭菌可減少白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白三烯B4(LBT4)的積累，增加6-酮前列腺素F1α表達(dá)。

丁酸梭菌誘使腸道巨噬細(xì)胞增殖以抑制結(jié)腸炎[22]，其作為益生菌可誘發(fā)骨髓分化巨噬細(xì)胞在炎癥黏膜上通過(guò)Toll樣受體(TLR)2來(lái)抑制炎癥[12]。楊靜[23]研究表明，丁酸梭菌磷壁酸對(duì)丁酸梭菌的黏附具有重要作用，從丁酸梭菌中抽提并純化的磷壁酸會(huì)引起HT-29細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，但是也會(huì)通過(guò)增加炎癥抑制因子的分泌來(lái)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，從而避免炎性因子的過(guò)度表達(dá)而損傷組織，且丁酸梭菌及其磷壁酸的作用趨勢(shì)相同。其他研究表明，當(dāng)大腸桿菌對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞及腸道細(xì)胞進(jìn)行黏附時(shí)，磷壁酸有一定的抑制作用[24]，從其孢子中分離的脂質(zhì)部分能一定程度地抑制白血病淋巴細(xì)胞、胸腺癌和肺癌細(xì)胞中尿激酶的合成[25]。

1.4 提供營(yíng)養(yǎng)元素

丁酸梭菌在腸道內(nèi)不僅可產(chǎn)生B族維生素、維生素K等物質(zhì)，還可產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶、磷脂合成酶等。在這些酶的作用下丁酸梭菌發(fā)酵產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖等，這有助于機(jī)體的消化吸收，產(chǎn)生的某些寡糖也為其他益生菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。從厭氧的腸道細(xì)菌和丁酸梭菌-拜仁梭菌組中分離純化得到魔芋葡甘露聚糖降解酶，該酶是由一個(gè)分子質(zhì)量為50 000～53 000 u的單一多肽鏈組成，同時(shí)它是一種特異性作用于多聚糖如魔芋葡甘露聚糖和咖啡甘露聚糖，產(chǎn)生低聚糖和單糖的β-甘露聚糖內(nèi)切酶[26]。此外，丁酸梭菌-拜仁梭菌組可產(chǎn)生內(nèi)切、外切果膠裂解酶和果膠甲酯酶，這些酶分泌到人體大腸中并作用于果膠，產(chǎn)生4,5-不飽和二半乳糖醛，最終分解為揮發(fā)性短鏈脂肪酸[27]。

1.5 抗癌、抗腫瘤作用

丁酸梭菌改善結(jié)腸炎誘導(dǎo)的CAC模型中的臨床、組織學(xué)和生物化學(xué)表現(xiàn)，還可延長(zhǎng)上皮細(xì)胞微絨毛，并通過(guò)降低跨上皮滲透性來(lái)增加跨膜電阻。丁酸梭菌促進(jìn)miR-200c的表達(dá)，由此增加增殖速率；還可通過(guò)miR-200c調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子TNF-α和白細(xì)胞介素-12(IL-12)的產(chǎn)生。其可能通過(guò)miR-200c調(diào)控上皮屏障功能，從而參與炎癥相關(guān)的癌癥過(guò)程[28]。Chen等[29]研究表明丁酸梭菌和枯草芽孢桿菌可抑制1,2-二甲基肼二鹽酸鹽(DMH)誘導(dǎo)結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)細(xì)胞的增殖，引起細(xì)胞周期停滯并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，其分子機(jī)制涉及到減少炎癥和改善免疫穩(wěn)態(tài)。有研究指出，丁酸梭菌MIYAIRI588(CBM588)誘導(dǎo)從多形核中性粒細(xì)胞(PMNs)和卡介苗(BCG)釋放內(nèi)源性腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)，基質(zhì)金屬蛋白酶8(matrix metalloproteinase-8,MMP-8)是負(fù)責(zé)釋放的關(guān)鍵因素之一[30]。TLR2/4信號(hào)通路已被認(rèn)為對(duì)MMP-8釋放TRAIL很重要。CBM588通過(guò)在體內(nèi)和體外誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而與BCG對(duì)抗癌細(xì)胞一樣有效。

目前，益生菌防治腫瘤已經(jīng)成為一種新型治療手段，治療的原理基于丁酸梭菌可選擇性地在腫瘤中增殖并對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)起到拮抗作用[31]。此外，由于丁酸梭菌對(duì)腫瘤組織的選擇性定植，將其基因改造后可以分泌治療蛋白如胞嘧啶脫氨酶、TNF-α，如果用放射誘導(dǎo)前體控制表達(dá)，這種蛋白運(yùn)載系統(tǒng)的專一性會(huì)更強(qiáng)[32]，腫瘤的治療更加精準(zhǔn)。丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物被認(rèn)為有抗癌的潛力，其產(chǎn)生的丁酸不僅可以改變腸道的生理狀況，還能夠消除一些致癌物質(zhì)的影響，如丁酸可以抑制亞硝胺的致癌活性[33]。此外，也有報(bào)道指出丁酸梭菌具有調(diào)節(jié)神經(jīng)的作用。Sun等[34]研究丁酸梭菌是否減弱大腦缺血/再灌注損傷(I/R)及其可能機(jī)制，其結(jié)果指出，I/R可導(dǎo)致神經(jīng)虧損，增加caspase-3和Bax蛋白表達(dá)水平，降低Bcl-2/Bax值。丁酸梭菌對(duì)I/R小鼠作用可顯著改善神經(jīng)虧損，緩解病理變化，降低MDA水平，增加SOD活性。丁酸梭菌預(yù)處理后，caspase-3和Bax的表達(dá)明顯降低，Bcl-2/Bax值顯著升高，大腦中丁酸的含量顯著升高。還有研究指出[35]，丁酸梭菌逆轉(zhuǎn)I/R誘導(dǎo)的磷酸化AKT蛋白(p-Akt)表達(dá)降低和caspase-3表達(dá)增加，導(dǎo)致抑制神經(jīng)元凋亡;丁酸梭菌恢復(fù)部分I/R誘導(dǎo)的糞便微生物群落多樣性降低和糞便中微生物群落組成發(fā)生的改變。這些均表明，丁酸梭菌可發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，參與保護(hù)I/R小鼠的抗氧化和抗凋亡機(jī)制，逆轉(zhuǎn)小鼠大腦中丁酸含量的降低。

2 丁酸梭菌在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

丁酸梭菌作為飼料添加劑既能單獨(dú)使用，又可與乳酸菌、芽孢菌、雙歧桿菌等益生菌復(fù)配使用，甚至與某些抗生素聯(lián)合應(yīng)用，來(lái)避免抗生素的濫用帶來(lái)的危害。丁酸梭菌微生態(tài)制劑可改善動(dòng)物腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，又可減少動(dòng)物腹瀉等腸道疾病[1，36]。其主要代謝產(chǎn)物丁酸是一種無(wú)毒的，具有水脂兩親性的四碳短鏈脂肪酸，可透過(guò)革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌細(xì)胞膜，促進(jìn)有益菌的增殖，抑制有害菌的生長(zhǎng)，從而使整個(gè)腸道趨于健康狀態(tài)[37]。作為腸細(xì)胞的快速能源，丁酸具有調(diào)節(jié)腸道微生物菌群、促進(jìn)腸道發(fā)育、提高機(jī)體免疫力和抗氧化能力等生理功能。

2.1 丁酸梭菌在家禽上的應(yīng)用

通過(guò)抑制致病菌的黏附降低致病菌的增殖，從而限制其對(duì)宿主的侵害是益生菌最重要的特性之一，也是衡量抑菌性的重要指標(biāo)。益生菌對(duì)致病菌的黏附抑制作用具有較高的特異性，且往往取決于益生菌和致病菌的菌種特性。有研究表明丁酸梭菌可替代肉雞的抗生素[35]。用不同濃度的丁酸梭菌飼喂肉雞后，其血清中免疫球蛋白M的含量增加[20]，血清抗氧化能力提高，免疫功能得到改善，且飼喂丁酸梭菌促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝，同時(shí)降低氨的排放[38]。這說(shuō)明丁酸梭菌可提高肉雞的免疫性能，原因可能是丁酸梭菌能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫通路；丁酸梭菌還可促進(jìn)大腸桿菌K88感染的肉雞免疫反應(yīng)，改善其腸道屏障功能和消化酶活性[39]。關(guān)于具體的調(diào)節(jié)方式，有研究指出丁酸梭菌可能通過(guò)下調(diào)TLR4、髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)和核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)依賴途徑來(lái)減輕雞的炎癥反應(yīng)[40]。Liao等[41]研究指出飼糧中添加丁酸梭菌可提高雛雞肝臟組織SOD活性，降低MDA水平；增加胸肌C20∶1n-9、C20∶2n-6、C20∶3n-6、C20∶3n-3、C20∶4n-6、C20∶5n-3和C22∶6n-3等多不飽和脂肪酸的濃度以及總多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值；增加大腿肌C18∶2t-9、C18∶2t-12、C20∶3n-6、C20∶3n-3和C20∶5n-3的含量。丁酸梭菌促進(jìn)有益菌增殖，抑制有害菌生長(zhǎng)從而調(diào)節(jié)腸道內(nèi)菌群的平衡，改善腸道微生態(tài)環(huán)境；增強(qiáng)消化吸收能力，維護(hù)腸道正常的黏膜屏障功能，改善免疫水平，提高腸道揮發(fā)性脂肪酸含量及抗氧化能力[42]，調(diào)節(jié)氮代謝，改善腸道形態(tài)和平衡肉雞盲腸微生物[43]。

2.2 丁酸梭菌在豬上的應(yīng)用

在飼糧中添加益生菌可顯著改善腸內(nèi)免疫應(yīng)答和病原體黏附。在免疫反應(yīng)方面，下調(diào)的蛋白如跨膜糖蛋白NMB和β-半乳糖苷α-2,6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶1參與腸道疾病和先天性免疫反應(yīng)，而上調(diào)的蛋白參與抗原呈遞和補(bǔ)體激活途徑，如ficolin-2和倒轉(zhuǎn)的formin-2。對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，下調(diào)的蛋白涉及細(xì)胞增殖(例如甲基-CpG結(jié)合結(jié)構(gòu)域蛋白2)、細(xì)胞形態(tài)(例如己糖激酶-2)和組織形態(tài)學(xué)(例如核分布蛋白nudE同系物1)[44]。復(fù)合益生菌丁酸梭菌制劑對(duì)預(yù)防仔豬腹瀉具有顯著效果，可作為綠色添加劑進(jìn)一步推廣使用[45]。有報(bào)道指出，在早期斷奶仔豬飼糧中添加丁酸梭菌，可極顯著增加腸道微生物多樣性，顯著降低腹瀉率，提高體增重和飼料轉(zhuǎn)化效率[46-48]。龐敏等[49]研究結(jié)果表明，丁酸梭菌顯著降低斷奶仔豬腹瀉率和隱窩深度，顯著升高絨毛高度與隱窩深度的比值；顯著降低斷奶仔豬的血清內(nèi)毒素和D-乳酸濃度；改善腸黏膜形態(tài)，降低腸道通透性，顯著升高斷奶仔豬回腸和結(jié)腸occludin mRNA表達(dá)，上調(diào)緊密連接蛋白基因的表達(dá)，從而保護(hù)腸道黏膜屏障功能。同時(shí)亦有學(xué)者指出丁酸梭菌可刺激TLR2在mRNA水平的表達(dá)；但是TLR4、TLR5、TLR9和MyD88轉(zhuǎn)錄水平保持不變。丁酸梭菌顯著升高NF-κB、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、TNF-α表達(dá)水平，表明丁酸梭菌可致敏HT-29細(xì)胞[50]。然而，在缺乏TLR2表達(dá)的情況下，NF-κB、IL-8、白細(xì)胞介素-6(IL-6)和TNF-α表達(dá)水平是顯著降低的，這意味著在丁酸梭菌識(shí)別中需要TLR2。因此，丁酸梭菌參與激活上皮細(xì)胞中TLR2的介導(dǎo)不依賴MyD88信號(hào)傳導(dǎo)途徑[51]。

2.3 丁酸梭菌在水產(chǎn)上的應(yīng)用

Duan等[52]進(jìn)行了56 d的急性高溫應(yīng)激試驗(yàn)，評(píng)價(jià)飼料中丁酸梭菌這一益生菌對(duì)日本對(duì)蝦生長(zhǎng)性能和腸道抗氧化能力的影響，其結(jié)果指出，飼料中補(bǔ)充100 mg/g丁酸梭菌可提高其生長(zhǎng)性能，降低飼料轉(zhuǎn)化率。蘇木精-伊紅(HE)染色結(jié)果顯示，丁酸梭菌可增加日本對(duì)蝦腸道上皮細(xì)胞的高度，飼糧中丁酸梭菌的添加還可提高生氧能力和MDA水平，增加總抗氧化能力(T-AOC)、CAT和過(guò)氧化物酶(POD)活性以及提高熱休克蛋白70(hsp70)和金屬硫蛋白(MT)基因的表達(dá)水平。丁酸梭菌與哈氏弧菌的拮抗以及其對(duì)淡水蝦的生長(zhǎng)性能、消化率、免疫應(yīng)答的研究結(jié)果顯示，蝦的體重和生長(zhǎng)速度顯著高于對(duì)照組；益生菌丁酸梭菌阻礙了病原菌的生長(zhǎng)，對(duì)蝦的生長(zhǎng)、蛋白酶和淀粉酶活性有促進(jìn)作用[53]。飼料中不同濃度的丁酸梭菌可提高白蝦的生長(zhǎng)性能，增加腸道短鏈脂肪酸含量和機(jī)體粗蛋白質(zhì)含量，調(diào)節(jié)腸道消化能力，增強(qiáng)凡納濱對(duì)蝦對(duì)氨應(yīng)激的腸道免疫功能[54]。

3 小 結(jié)

丁酸梭菌在動(dòng)物生產(chǎn)中具有增加飼料轉(zhuǎn)化率、降低料重比、提高動(dòng)物免疫力以及改善腸道微生態(tài)環(huán)境等功能。其作為微生態(tài)制劑具有低毒、無(wú)殘留、安全性好等特點(diǎn)，符合消費(fèi)者期望，市場(chǎng)潛力大，但目前丁酸梭菌制劑還未被普遍的作為益生菌劑添加于動(dòng)物飼料，可能原因是其具有刺激性氣味，影響適口性，且低成本生產(chǎn)工藝不夠成熟等。同時(shí)丁酸梭菌及其代謝產(chǎn)物在維持微生態(tài)平衡、治療炎癥和癌癥等方面的益生原理和作用機(jī)制，宿主細(xì)胞受體識(shí)別的機(jī)制以及導(dǎo)致這些益處的下游免疫信號(hào)傳導(dǎo)途徑尚不清楚，仍需進(jìn)一步深入研究。

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