海藻提取物的靶向使用方法

任淑靜 譯自Gut Health，2018，№10：65～66

張配配 校 羅靜如 制圖

隨著抗生素耐藥性細菌的出現(xiàn)和限制在動物生產(chǎn)中使用抗生素的迫切要求，動物腸道的健康在畜牧業(yè)生產(chǎn)中變得越來越重要。動物的腸黏膜集多種功能于一體：營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收；由于腸道存在保護性黏液層以及可封閉細胞旁間隙的緊密連接蛋白，腸黏膜還可以作為抵御微生物和毒素的物理屏障。在現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)中，動物的胃腸道受到微生物的挑戰(zhàn)后，腸道健康所依賴的微妙平衡可能會被破壞。形成腸道屏障和免疫功能的成分可能會被削弱，并會導(dǎo)致與生態(tài)失調(diào)相關(guān)的消化問題高發(fā)。這種失調(diào)會導(dǎo)致動物出現(xiàn)局部炎癥或全身炎癥，進而影響動物的整體健康狀況和生長性能。整個動物生產(chǎn)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是尋找能夠支持腸上皮屏障功能和腸道相關(guān)淋巴組織(Gut-Associated Lymphoid Tissue，GALT)的解決方案，以維持腸道健康，從而確保在不使用抗生素的情況下保持良好的生產(chǎn)性能。

1 海藻：多元化解決方案

目前，抗生素有許多候選替代品可供動物生產(chǎn)者選擇，但它們的功效和科學(xué)證據(jù)各不相同。其中，海藻或大型藻類在過去幾十年得到了人們的極大關(guān)注，越來越多的研究把它們作為研究對象。研究證明，海藻具有廣泛的生物活性，如免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗病毒或抗高血脂等。

海藻分為三類，分別為褐藻、紅藻和綠藻。盡管海藻的種系發(fā)生不同，但它們的頂葉多糖都具有特殊性，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和獨特的組成使其在動植物體內(nèi)非?；钴S，這就解釋了它們?yōu)楹螘游?、植物和人類的生理活動都具有很強的生物活性。海藻硫酸化多糖具有的?fù)雜性和反應(yīng)性源自糖單元的多樣性和擁有的罕見性質(zhì)，如糖醛酸、木糖和鼠李糖等；海藻硫酸化多糖中的各種糖苷鍵使其形成支鏈結(jié)構(gòu)和硫酸鹽基團(圖1)。此外，海藻硫酸化多糖的陰離子結(jié)構(gòu)和溶解性提高了其反應(yīng)性，并促進了宿主細胞識別它們。海藻硫酸化多糖的主要種類有瓊脂和卡拉膠(紅藻)、石莼聚糖(ulvans)(綠藻)和巖藻聚糖(fucans)(褐藻)，每一種都有各自特定的分子特性，決定了它們的生物特性和反應(yīng)活性。因此，從提取硫酸化多糖并用它們來維持動物腸道健康的角度來看，確定每一種硫酸化多糖所對應(yīng)的特定生物活性非常重要。在過去的10年中，這一直是Olmix集團研發(fā)工作的核心。

2 支持腸道健康的專門行動

自歐洲禁止在動物生產(chǎn)中將抗生素用作促生長劑后，開發(fā)對動物具有免疫調(diào)節(jié)功能的產(chǎn)品就成為Olmix集團的首要研究目標(biāo)。從綠藻石莼屬(MSP免疫)海藻中提取的一種候選提取物經(jīng)鑒定可以用作動物的免疫調(diào)節(jié)劑。Olmix集團與法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院合作的一項研究項目證實了該提取物可以影響豬和家禽試驗?zāi)Ｐ椭械拿庖呓橘|(zhì)，包括識別參與這一過程的代謝途徑(圖2)。Berri等(2016)首先強調(diào)MSP免疫可以刺激多種免疫介質(zhì)(細胞因子和趨化因子)的基因表達。

該海藻提取物能夠上調(diào)腫瘤壞死因子α的表達，可通過巨噬細胞以及趨化因子配合體20[Chemokine (C-C motif) Ligand 20，CCL20]和白細胞介素-1α(Interleukin 1α，IL-1α)參與動物的先天免疫應(yīng)答，分別影響T淋巴細胞和B淋巴細胞的募集和分化(適應(yīng)性免疫應(yīng)答)以及具有抗炎特性的PPARγ。多項體內(nèi)研究進一步證實，MSP免疫可以進一步調(diào)節(jié)動物的免疫反應(yīng)，在關(guān)鍵階段維持它們的免疫功能，有利于母豬將母源抗體轉(zhuǎn)移給仔豬(提高初乳中免疫球蛋白G及免疫球蛋白A的水平)，或支持肉雞啟動適應(yīng)性免疫應(yīng)答(異嗜性淋巴細胞比率下降)。研究表明，在接種疫苗前后或動物遭受病毒攻擊時，用這種提取物(商品名為Searup，可加入飲水中)可增強動物免疫系統(tǒng)的功能，有利于它們的恢復(fù)。在飼料中持續(xù)加入該提取物(新推出的產(chǎn)品商品名為Algimun)可提高動物整個生長周期的抵抗力，特別是在最敏感的生長早期的抵抗力。

Olmix集團還開發(fā)了一些旨在增強動物腸道屏障功能的提取物。之前的研究表明，從石莼海藻中提取的綠藻硫酸化多糖可以刺激動物分泌黏蛋白，預(yù)防多種腸道疾病。Olmix集團進行了一系列試驗，以確定觸發(fā)黏蛋白產(chǎn)生的分子途徑，并確定這些提取物是否能提高作為腸道屏障功能重要決定因子的腸道緊密連接蛋白的表達量。Olmix集團在試驗中研究了兩種海藻提取物：MSP黏蛋白(商品名“MSP Muci”，來自石莼海藻)和MSP屏障(商品名“MSP Barrier”，來自巨型紅藻)。結(jié)果表明，這兩種MSP提取物均能激發(fā)試驗動物相關(guān)基因表達黏蛋白和緊密連接蛋白(在體外模型中，用分泌黏液的HT-29mtx細胞評價黏蛋白，用腸細胞樣Caco-2細胞評價緊密連接蛋白)。然而，每一種提取物都表現(xiàn)出一些特異性：MSP黏蛋白主要刺激黏蛋白基因的表達(凝膠形成黏蛋白2和膜結(jié)合黏蛋白5AC)，MSP屏障主要影響緊密連接蛋白(支架蛋白ZO-1、支架蛋白ZO-2和跨膜蛋白Claudin-2)基因的表達。不同提取物激發(fā)出的不同表達說明要激發(fā)靶向生物效應(yīng)選擇合適的海藻片段。在實際生產(chǎn)中，當(dāng)幼齡動物發(fā)生脫水或消化問題時，MSP黏蛋白可用于維持它們的消化功能；而MSP屏障與可持續(xù)增強動物腸道屏障功能的MSP免疫(Algimun)配合使用，以防止病原體在動物體內(nèi)傳播。

Olmix集團擅長識別和選擇能夠增強家畜腸道健康的活性海藻硫酸化多糖，這些產(chǎn)品有多種使用方案(濃度、使用方式)可供選擇，從而為用戶提供極大的靈活性，以解決動物在生產(chǎn)周期中遭遇的各種挑戰(zhàn)。