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后生元对宠物健康的调控作用研究进展

萌宠菠菠乐园
2024-09-17 10:26

概述：后生元作为益生菌衍生的代谢产物，近年来在宠物健康调控方面展现出巨大潜力。研究涵盖了磷壁酸、肽聚糖、表面蛋白和胞外多糖等多种后生元类型，它们通过影响肠道健康、过敏反应和口腔保健等方面发挥作用。尽管宠物食品中后生元的应用尚处于初级阶段，但其稳定性、安全性以及调控机制的探索成为未来研究重点。

01 后生元的定义和分类 后生元(postbiotics)的概念最早由西班牙学者Tsilingiri在2013年提出，将其定义为“益生菌衍生的代谢产物，通过直接或间接的方式对宿主产生有益作用”。近十年来，随着与后生元相关研究的稳步增加，后生元的定义也不断发展。 2021年，国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)将后生元定义为“能够为宿主健康带来益处的无生命的微生物和/或其成分。根据上述定义，后生元既包括灭活的微生物或裂解物，还包括磷壁酸、肽聚糖、表面蛋白等微生物细胞成分，以及胞外多糖、氨基酸、短链脂肪酸等微生物代谢产物。 1.1 磷壁酸 磷壁酸是由糖醇-磷酸重复单元组成的阴离子聚合物，可分为壁磷壁酸(WTA)和脂磷壁酸(LTA)。研究表明，从干酪乳杆菌YIT 9029和发酵乳杆菌YIT 0159中纯化得到的LTA可以通过Toll样受体2(TLR2)介导的菌株依赖性机制诱导小鼠巨噬细胞分泌肿瘤坏死因子α，而从植物乳杆菌菌株的纯化WTA不会诱导任何细胞因子的分泌。 1.2 肽聚糖 肽聚糖是N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁以β-1，4-糖苷键结合的双糖单位，可能在维持肠道免疫平衡方面发挥积极作用。例如，热灭活的干酪乳杆菌、约氏乳杆菌JCM 2012T和植物乳杆菌ATCC 14917T的肽聚糖可通过肠道中的TLR2抑制白介素-12(IL-12)的产生，从而进一步维持宿主体内稳态。此外，由唾液乳杆菌Ls33分离纯化得到的肽聚糖可通过影响Ⅱ-10浓度调节小鼠肠道中的T细胞活性。 1.3 表面蛋白 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的表面蛋白(SLP)是细菌的基本组成成分之一，可以促进益生菌与宿主肠道上皮细胞及细胞外基质蛋白的粘附，从而抑制病原微生物对宿主的感染。体外研究表明，猪肠道中分离出的乳杆菌菌株SLP或富含SLP的酸奶乳杆菌培养物均可通过与大肠杆菌或肠炎沙门氏菌竞争粘附CaCo-2细胞从而起到益生作用。嗜酸乳杆菌中分离得到的SLP可通过结合人胰腺癌T3细胞中的特异性细胞间粘附分子-3结合非整合素因子来阻断病毒感染。 1.4 胞外多糖 胞外多糖(EPS)包括乳杆菌属、乳球菌属、双歧杆菌属等产乳酸菌，可通过促进细菌细胞表面生物膜的形成而起到保护屏障的作用。此外，EPS 可以防止细菌粘附到肠道上皮细胞，并有助于肠道上皮免疫屏障的完整性。例如，短双歧杆菌UCC2003的EPS可以防止细菌粘附在肠上皮细胞；植物乳杆菌NCU116的EPS通过TLR2在小鼠肠上皮癌细胞中诱导细胞凋亡。 02 后生元对宠物健康的调控作用 2.1 肠道健康 日粮中添加嗜酸乳杆菌发酵产物降低了健康成年比格犬血清三酰甘油浓度和粪便氨排放量，提高了粪便中总产乳酸菌计数，说明该发酵产物能够改善犬只的脂肪和蛋白质代谢，对肠道健康起到促进作用；日粮中添加酵母细胞壁成分能够提高成年小猎犬类便IgA浓度，增强肠道免疫力；在成年比格犬日粮中添加乳酸杆菌发酵产物，能够改善排便质量提高粪便有益微生物群落以及降低运输造成的氧化损伤；但也有研究发现，在健康成年犬只日粮中添加灭活的凝结芽孢杆菌，虽然一定程度上提高了营养物质消化率，但对于粪便中的短链脂肪酸(SCFA)组成以及评分并无显著影响，表明后生元的益生作用与宿主的品种、日粮组成、健康状态等都可能存在相关性。除灭活微生物外，微生物代谢产物包括SCFA、植物源酚类化合物、次级胆汁酸和蛋白水解产物如吲哚等也会影响宠物肠道健康。近期研究表明，给健康成年犬只饲喂富含多酚的日粮，结肠中包括多酚橙皮苷、橙皮素、枳实素等多种微生物代谢产物浓度提高，从而增强抗氧化和抗炎功效，有益于犬只健康。 2.2 过敏 犬特应性皮炎是一种常见的过敏性皮肤病，通过使用含热灭活的鼠李糖乳杆菌和罗伊氏乳杆菌的喷雾溶液能够显著改善犬只的临床症状和皮肤微生物群；此外，10-羟基-顺式-12-十八碳烯酸是细菌分解多不饱和脂肪的代谢产物，是一种最近发现的后生元，可减少抓挠行为、出血、水肿和干燥等过敏性疾病的临床症状；除皮炎外，长双歧杆菌亚种longum 35624™的胞外多糖具有调节小鼠过敏性气道反应的作用，在犬猫上也可能有类似的治疗效果。 2.3 口腔健康 牙病是宠物中最常见的疾病，放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、变形菌门和螺旋体门等6种菌门是临床健康犬猫口腔微生物的主导菌。未患牙周病的犬和猫口腔微生物以拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门为主，而在患有牙周炎和/或牙龈炎的犬和猫口腔中的病原菌存在高度变异，各研究之间几乎没有相似性，例如，患有轻度牙周炎和/或牙龈炎的犬口腔微生物以毛螺菌科、梭菌目、消化链球菌科、消化球菌属和大棒状杆菌属为主，而患有晚期牙周炎的犬口腔中发现了血链球菌、消化链球菌属、大肠杆菌等病原菌。通常情况下饲喂干粮比湿粮能够减少猫的牙菌斑和牙龈炎，使口腔微生物群落更多样化，富含卟啉单胞菌属和密螺旋体属等与口腔健康相关的微生物。目前尚无利用后生元改善宠物口腔健康的研究报道，在人上的研究表明，口服热灭活的唾液乳杆菌亚种AP-32和副干酪乳杆菌ET-66能够有效增强口腔免疫力，抑制口腔病原体的生长，并增加有益口腔微生物群的数量，说明合理开发利用特定益生菌的代谢产物，具有改善宠物口腔健康的潜力。 03 结论后生元是开发优质、安全、功能性食品和饲料添加剂的一个重要方向，但在宠物日粮中的应用研究仍较少。相对于有生命的益生菌，后生元具有以下优势，首先，后生元没有自我复制或再生的能力，因此不存在遗传稳定性、传染性或原位毒素产生等潜在风险；其次，工业生产过程中可精确控制产品中后生元的含量，从而保证品质稳定；第三，后生元具有较长的货架期，便于长期储存。

然而目前关于后生元的应用研究仍处于萌芽阶段，尤其是在反刍动物和宠物上面的相关研究较少，且后生元调控动物健康的作用机制还尚未明确，因此，未来一方面需要开展大量的体内或体外试验研究不同成分、不同剂量的后生元对动物健康的影响，另一方面需要深入探索后生元对动物健康的调控机制，以及后生元和动物健康以及消化道微生物之间的互作，从而为研发高效实用的能够改善畜禽和宠物健康的后元生产品提供理论和数据支撑。

来源：张赛赛《后生元对畜禽和宠物健康的调控作用研究进展》，仅用于学习交流用。