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益生菌和益生元在犬猫应用中的研究进展

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2024-10-15 08:11

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1、肠精灵论坛NO.02 2023117饲料研究 FEED RESEARCH益生菌和益生元在犬猫应用中的研究进展韩冰1 孙笑非2 邓风雷2 王振龙1 刘杰1 王秀敏1 陶慧1 王金全1*（1.中国农业科学院饲料研究所农业农村部饲料生物技术重点实验室，北京 100081；2.北京都润科技有限公司，北京 100081）摘要：随着我国宠物经济的发展和老龄化人口的日益增多，犬猫的数量在逐年增加，而犬猫的健康也越来越受到人们的关注。近年来，伴随着宠物的高蛋白、高脂饮食的长期使用，宠物的肠道健康问题成为研究的热点。而益生菌和益生元是目前用于改善宠物肠道健康的重要手段之一，其对宠物肠道健康起重要的作用。文章针

2、对犬猫肠道菌群特点、益生菌和益生元应用机理及益生菌和益生元在犬猫肠道健康的应用研究进展进行了论述，为后续宠物用益生菌和益生元产品的开发提供参考。关键词：益生菌；益生元；宠物；肠道健康中图分类号：S 816.7 文献标识码：A 文章编号：1002-2813（2023）02-0117-05 Doi：10.13557/ki.issn1002-2813.2023.02.024Research development of application of probiotics and prebiotics on feline and canineHAN Bing SUN Xiao-fei DENG Fen

3、g-lei WANG Zhen-long LIU Jie WANG Xiu-min TAO Hui WANG Jin-quanAbstract:With the development of pet economy and the increasing of aging population,the number of dogs and cats is increasing year by year,and the health of dogs and cats is paid more and more attention by people.In recent years,with the

4、 long-term use of high-protein and high-fat diets,pet intestinal health has become a hot topic of research.Probiotics and prebiotics are currently one of the important means used to improve pet intestinal health,which plays an important role in pet intestinal health.The paper mainly mentions the cha

5、ctererization of pets gut,the mechanism of probiotics and prebiotics,and the application of development of probiotics and prebiotics on pets,to provide reference for the subsequent development of probiotics and prebiotics for pets.Key words:probiotics;prebiotics;pets;gut health随着我国宠物产业的飞速发展及老龄化人口的增加

6、，养宠数量逐年增加，人们把宠物当成重要家庭成员之一1。目前宠物尤其是猫的饮食多为高蛋白高脂肪结构，长期的不合理饮食结构给宠物身体造成了一定的负担，从而引起腹泻等多种肠道健康问题。益生菌和益生元是目前用于改善肠道健康常用的保健品，本文主要围绕宠物肠道菌群特点、益生菌和益生元在宠物上的应用等进行论述，为后续改善宠物肠道健康提供参考。1益生菌与益生元及其调控机理1.1益生菌与益生元介绍益生菌是一类被摄入体内后对宿主具有正面效果的生物活性的微生物2。目前，我国饲料添加剂目录（2013）里规定使用的益生菌数量为35种，包含细菌和真菌。细菌以乳酸菌和双歧杆菌为主，真菌以酵母为主。据2011年世界胃肠病学组

7、织（WGO）报道，益生菌可有效缓解肠道疾病包括腹泻、便秘等肠道相关疾病，并在过敏性疾病、糖尿病、牙周炎、免疫性疾病、自闭症3等方面未来具有很好的应用前景。益生元概念在1995年由Dr.Glenn Gibson提出，是指可以通过刺激一种或几种细菌的生长或活性而对宿主产生有益影响，从而促进宿主健康4。常见的包括菊粉、低聚糖类（如寡糖类FOS、GOS等）、多糖类和一些天然植物提取物等。1.2益生菌和益生元调节肠道健康的主要调控机理1.2.1产生有益物质益生菌可以产生细菌素5-6、有机酸7、酶8、短链脂肪酸9等多种营养物质或抗菌物质，同时可以产生生长因子等物质，这些有益物质可以在动物肠道内抑制有害菌第

8、一作者：韩冰，博士，副研究员，硕士生导师，研究方向为益生菌与动物肠道健康。通信作者：王金全，博士，研究员。基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（项目编号：1610382022007）收稿日期：2022-10-05肠精灵论坛NO.02 2023118饲料研究 FEED RESEARCH的生长，提高营养物质的消化率，从而改善动物的肠道健康。研究表明，Lactobacilli和Bifidobacteria可以产生多于20种酶的活性，其中-半乳糖苷酶是最为重要的一类10，而该酶对改善动物的消化率具有重要作用。细菌素是由益生菌产生的一类具有抗菌特性的物质，细菌素是一种可以选择性抑制或杀死有害

9、菌的物质，并且可以影响人体或动物体的免疫机能和肠道菌群组成11。益生元可作为肠道菌群的发酵碳源。研究表明，益生元可以增加肠道中Lactobacillus和Bifidobacterium的数量，而这两种菌可通过降解碳水化合物产生短链脂肪酸乙酸和乳酸，为宿主细胞提供能量来源12。这些短链不饱和脂肪酸对维持肠道细胞正常代谢和完整起重要的作用，或可提高机体的免疫机能13。1.2.2细胞黏附作用除了产生抑菌物质，黏附作用也是益生菌和益生元在肠道中起调节作用的重要机理之一。益生菌中，乳酸菌因其可以定植于肠道的特性而备受青睐。研究表明，不论是活的还是热处理的乳酸菌L.reuteri，对Caco-2细胞均表现

10、出很好的黏附作用，从而与致病菌竞争黏附位点14，起保护肠道免受致病菌伤害的作用。双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和加氏乳杆菌混合发酵上清液会使结肠上皮细胞的MUC2 和CDX2 的表达量增加，提高黏蛋白含量15，进一步证实了益生菌与上皮细胞的结合能力。益生元主要是通过阻碍致病菌和毒素黏附到上皮细胞而起抑制作用，这可能是由于益生元可作为受体类似物与致病菌结合，从而减少致病菌对细胞的黏附16。研究表明，母乳中的寡糖（human milk oligosaccharides,HMO）与小肠上皮细胞的糖蛋白具有类似结构，可以使致病菌与其结合，进一步表明益生元可以作为受体类似物而与致病菌结合17，从而起到对肠道黏膜的

11、屏障作用。益生元可以加强益生菌的黏附作用，延长益生菌在肠道的定植时间18。所以，将益生元和益生菌联合使用，可能会起一定的协同作用。2犬猫肠道菌群特点肠道是犬猫重要的消化器官和免疫器官。肠道中生活着大量的微生物。微生物所产生的代谢物质影响宠物肠道健康，甚至是其他身体系统，包括肾脏、脑、心脏等19。平衡的肠道菌群通过调节宿主的免疫系统、防御肠道致病菌的入侵、提供营养物质等方式保护宿主的健康。研究表明，肠道菌群结构与营养、肠道炎症等因素密切相关20。犬猫肠道中常见的微生物种类主要包括厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门等21。厚壁菌门是一类数量最为庞大的菌群，多为革兰氏阳性菌，并具有细胞壁结构，许

12、多益生菌，如乳酸杆菌均属于厚壁菌门。放线菌门是细菌的另外一个大分支，与厚壁菌门相比，放线菌的GC含量较高。益生菌双歧杆菌属于放线菌门。拟杆菌门中很多种属都参与肠道中的代谢活动，因为拟杆菌门的能量来源主要是碳水化合物。研究表明，拟杆菌属与饮食结构有很大关系，可以调控寡糖类和多糖类等碳水化合物的代谢，并且为机体提供维生素等营养物质22。变形杆菌门主要是革兰氏阴性菌，大肠杆菌、沙门氏菌、幽门螺杆菌等均属于该门。动物肠道菌群的组成与动物种类、年龄、营养、居住环境等很多因素密切相关23。不同的动物可能厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门数量比例会有较大不同。犬猫不同消化道的菌群分布稍有区别。犬是杂食动

13、物，犬小肠中的微生物种类比猫较为简单。犬胃中的优势菌群为乳酸杆菌和螺杆菌属，十二指肠中优势菌群为乳杆菌属和梭菌属，空回肠中优势菌群主要为链球菌属和乳杆菌属；而结肠中的优势菌群主要为大肠杆菌和厌氧菌，微生物生物量要稍微高于十二指肠和空回肠。猫是肉食动物，其摄入的日粮中碳水化合物较犬少，所以后肠可利用发酵的物质较少。同犬类似，螺杆菌属也是猫胃里的优势菌群；十二指肠优势菌群以肠杆菌科、梭菌目、拟杆菌目和乳杆菌目为主24。在犬猫粪便中，以梭菌属、拟杆菌属和普氏菌属为主25。乳酸杆菌普遍存在于犬猫肠道各个部位23，其中以嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌为主导；此外，还有发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和唾液乳杆菌。猫的肠

14、道厌氧菌数量要多于犬26，可能与猫的肠道过短有关。犬猫肠道菌群分布情况见表1。表1犬猫肠道菌群分布情况宠物种类犬猫菌群分布比例肠道主要菌群为厚壁菌门47.7%，变形菌门23.3%，梭杆菌门16.6%，拟杆菌门12.4%粪便中梭杆菌门占23%40%，厚壁菌门占14%28%，拟杆菌门占31%34%粪便中厚壁菌门占比最大，高达67%肠道中厚壁菌门68%，变形菌门14%，拟杆菌门10%，梭杆菌门5%，放线菌门4%健康粪便中优势菌群包括厚壁菌门59.31%、拟杆菌门24.29%、变形菌门7.24%、放线菌门16.25%；而腹泻猫的菌群中，厚壁菌门仅为38.89%，变形菌门增加，高达33.17%参考文献

15、Suchodolski等27Middelbos等28Garcia-Mazcorro等29Ritchie等24梁琳30肠精灵论坛NO.02 2023119饲料研究 FEED RESEARCH3益生菌和益生元在宠物肠道健康中应用的研究进展3.1益生菌在宠物肠道健康中应用的研究进展近年来，有关益生菌用于治疗犬猫肠道的报道较多。常用的益生菌主要包括乳酸菌类、双歧杆菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌等。研究表明，益生菌可以改善宠物软便的情况，可有效改善肠道健康，提高有益菌（比如乳酸杆菌属和拟杆菌属）的数量，降低有害菌（如大肠杆菌等）的数量，有效缓解宠物便秘的发生。有研究表明，益生菌可以对宠物部分肠道疾病如自发性巨

16、结肠症起一定的治疗效果，益生菌在宠物肠道健康中的应用研究结果见表2。除了肠道相关疾病，益生菌还可用于其他治疗，如可用于保持宠物口腔健康、缓解化疗造成的临床症状、缓解犬的细小病毒感染和急性出血性腹泻综合征等31。3.2益生元在宠物健康应用的研究进展目前宠物常用的益生元类物质包含多糖类、生物碱等物质，且多属于可溶性物质。寡糖类已被多次证明在宠物上具有很好的应用效果。寡糖类物质可以改善肠道健康，调控肥胖宠物的碳水化合物的代谢，缓解慢性肾炎的临床症状，改善动物的健康技能，改善患癌症宠物的生活状态。益生元在宠物上的应用研究结果见表3。表2益生菌在宠物肠道健康中的应用研究结果宠物种类犬猫益生菌使用种类与

17、剂量5109 CFU/kg Lactobacillus acidophilus CECT 45291109 CFU/kg Saccharomyces boulardii2109 CFU/g Lactobacillus plantarum P-8,and Bifdobacterium animalis subsp.lactis V9125 亿/10 kg 体重 Bacillus subtilis C-3102108CFU Bifidobacterium longum subsp.longum CACC517,Pediococcus acidilactici CACC537,Lactobacill

18、us plantarum subsp.plantarum CACC558,and Lactobacillus paracasei subsp.tolerans CACC566108109 CFU Lactobacillus acidophilus s MJCD175112.5109 CFU/颗，其中包含8种益生菌Bifidobacterium longum KACC 915631109 CFU/(只d)Lactobacillus reuteri NBF-2（DSM 32264）21011 CFU/只益生菌使用效果降低犬粪便中水分的含量可以有效改善犬的慢性肠道疾病可以改善老年犬、成犬的肠道健康，

19、提高有益菌（乳酸杆菌），降低有害菌的数量（如大肠杆菌）增加粪便中碳水化合物有关的微生物数量，并增加粪便中乙酸的含量Erysipelotrichaceae水平显著升高，Fusobacterium属水平显著降低可用于改善犬的口腔健康未起到改善肠道失调的作用，未来还需要更长的时间研究粪便中双歧杆菌数量显著增加；梭菌数量明显降低；TNF-、IL-6水平显著增加利于肠道健康，安全性试验表明该菌株可安全使用肠道中乳杆菌属和拟杆菌属的数量明显增加，有效缓解猫的便秘和改善自发性巨结肠症参考文献Rychen等32DAngelo等33Xu等34Marco等35Jang等36You等37Luccetti等38Par

20、k等39Bampidis等40Rossi等41表3益生元在宠物肠道健康中的应用研究结果宠物种类犬益生元使用种类与剂量3.2 mL/kg体重的果寡糖和菊粉0、0.5%、1%、2%、4%、8%低聚半乳糖（GGMO）益生菌（5109 CFU）和益生元（果寡糖和阿拉伯半乳聚糖）100 mg/kg岩藻多糖益生元使用效果改善犬的肠道菌群丰度，降低梭菌科的丰度，提高巨单胞菌属和韦荣氏菌科的丰度粗蛋白的表观消化率下降，粪便中短链脂肪酸含量增加，双歧杆菌数量显著增加可以提高粪便中益生菌的丰度可以改善正在接受化疗中的犬的生活状态参考文献Garcia-Mazcorro等42Faber等43Garcia-Mazco

21、rro等44Post等45肠精灵论坛NO.02 2023120饲料研究 FEED RESEARCH4展望近年来，随着社会发展和科学技术的进步，宠物肠道健康逐渐引起关注。益生菌和益生元是有效改善犬猫肠道健康的重要方法之一。但是国内外市场益生菌产品种类繁多，应用较为混乱，未来还需要更多的应用研究和基础研究去验证益生菌和益生元产品的有效性和真实性。参考文献1 Masuoka H,Shimada K,Kiyosue-Yasuda,et al.Transition of the intestinal microbiota of cats with ageJ.PLoS One,2017,12:e01817

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34、一种牛奶寡糖类似物，添加量分别为 0、0.5%、1.0%，在体外与猫粪便共培养益生元使用效果有效缓解慢性肾炎动物的症状，在不增加食物摄入的情况下保持体重的增加；添加益生元组的粪尿氨基酸相关代谢产物明显增加有效降低天冬氨酸转移酶活性，降低由氨基酸转化的糖异生作用，表明益生元可以有效调节糖代谢途径，从对猫的肥胖状况起一定的调节作用低聚半乳糖组可以显著降低腐胺的含量；乳糖醇和果寡糖在高蛋白日粮组，反而会增加产气荚膜梭菌的数量，降低乳杆菌属和肠球菌属的数量在第16 d和25 d，使用GOS-BP-B82处理组的粪便中的双歧杆菌数量提高提高有益菌的数量和短链脂肪酸含量参考文献Hall等46Verbrug

35、ghe等47Pinna等48Giacomo等49Oba等50肠精灵论坛NO.02 2023121饲料研究 FEED RESEARCH23 Deng P,Swanson K S.Gut microbiota of humans,dogs and cats:Current knowledge and future opportunities and challengesJ.Br J Nutr,2015,113(S1):6-17.24 Ritchie L E,Steiner J M,Suchodolski J S.Assessment of microbial diversity along the

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