益生芽孢杆菌抗感染的作用机理

芽孢杆菌为好氧或兼性厌氧的革兰氏阳性杆菌，胞内生圆形、椭圆形或柱状的内生孢子。芽孢壁中的皮质层孢对热、紫外线和离子辐射及抗菌素具有很高的抗性。料加工、储藏过程中以及胃酸等酸性环境中具有高度的性。20世纪80年代，国外一些学者开始将芽孢杆菌作为态制剂，用于预防和治疗动物疾病，特别是细菌感染。在动物生产上，芽孢杆菌的主要作用有提高生长性能、促进生长；增强机体免疫力；维持微生态平衡、预防和治疗体感染。目前有关芽孢杆菌作用机理的研究也层出不穷，归来有以下3个方面：（1）益生芽孢杆菌菌种在动物肠道分泌多种酶类以及刺激动物本身酶的活性，降解饲料中相应的营养成份，提高饲料利用率，还能产生多种维生素、生长因子、氨基酸等营养物质，直接为动物提供营养元素，参与机体的新陈代谢，促进矿物质元素的利用，从而促进动物的生长，间接提高机体抗感染的能力。（2）芽孢菌通过生物夺氧、竞争粘附位点及产生杀菌物质等方式拮抗病原菌，维持和调节动物体内微生态平衡，改善动物机体内外生态环境，防止病原菌的入侵。（3）芽孢杆菌作为免疫调节剂，能促进免疫器官的发育和免疫细胞的形成，诱导机体产生免疫因子，从而增强动物体的特异性和非特异性免疫机能。

1产生多种酶类和营养物质，提高动物生长

芽孢杆菌在消化道中能产生多种酶类，促进动物对营养物质的消化吸收，提高饲料报酬。芽孢杆菌不仅能产生脂肪酶、蛋白质酶和淀粉酶等消化酶，还能产生有效的酶促活性因子，这些活性因子可以提高宿主的消化酶活性。张晓梅等将在本地土种鸡消化道分离的地衣芽孢杆菌、乳杆菌和双歧杆菌，按不同比例混合后饲喂肉饲喂1日龄雏鸡，连喂7d，分别在l0、20、30日龄时采取肠道内容物和血液，检测血清与肠道淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性，结果显示，10日龄时各实验组酶活性与对照组相比差异性不显著（P>0.05）；20日龄时各实验组肠道淀粉酶活性显著高于对照组（P<0.05）；30日龄时各实验组血清与肠道淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性均显著或极显著高于对照组（P<0.05）或（P<0.01），结果表明，雏鸡早期饲喂微生态制剂可显著提高机体内消化酶类的活性，从而大大提高饲料转化率，促进动物生长。此外，芽孢杆菌还能分泌降解复杂化合物的酶类，如果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶等，这些酶类可以降解饲料中具有的木聚糖、纤维素、葡聚糖和果胶等难降解的碳水化合物，以提高这类碳水化合物的利用率。芽孢杆菌在代谢过程中还能产生多种营养物质，如维生素、氨基酸、促生因子等，参与机体的新陈代谢。例如凝结芽孢杆菌、芽孢乳杆菌等菌株能产生乳酸，可提高动物对钙、铁、磷的利用，促进维生素D的吸收。此外，在代谢过程中还能产生某些未知因子，对动物生长有促进作用，从而间接地提高了机体抗感染的能力。

2  维持动物机体的微生态平衡 

动物体存在百种以上的微生物群，他们对动物机体的健康具有十分重要的作用。在健康情况下，这些微生物种群及其数量处于一个动态的微生态平衡状态，当机体受到某些应激因素时，这种平衡可能被打破，致使体内细菌种群比例失调。芽孢杆菌可通过生物拮抗方式抑制病原微生物的生长，维持和调节正常微生物区系的菌群生态平衡，从而提高动物机体的抗应激能力和抵抗病原微生物的能力，促进动物生长。众多研究表明饲喂芽孢杆菌后，能显著降低肠道大肠杆菌、沙门氏菌的数量，使机体内的益生菌增加而潜在的致病菌减少，因而排泄、分泌物中的益生菌数量增多，致病性微生物减少，从而净化了体内外环境，减少疾病的发生。生物拮抗作用有3种方式：竞争粘附、生物夺氧和产生抑菌物质。

（1） 竞争粘附  

微生物黏附是一种普遍存在和十分重要的生物现象，是指微生物与黏液或上皮细胞通过生物化学作用产生的黏连作用。病原微生物通过一种毒力因子黏附于宿主表面的粘附位点，然后在该部位定植。益生菌则通过与病原微生物竞争粘附位点，阻止或减少病原菌的粘附，更好地维持动物体内微生态平衡。黏附能力被认为是益生菌发挥生理作用的前提条件，是评价益生菌制剂效果的重要指标之一。同时益生菌可诱导肠上皮细胞表达黏蛋白，阻止致病菌黏附肠上皮细胞和向肠黏膜内移位，避免了免疫细胞的激活和炎症因子的释放引起组织损伤，减少肠黏膜受损的机会。

（2） 生物夺氧  

芽孢杆菌为兼性厌氧菌，进入动物胃肠道后能消耗肠内过量的气体，造成厌氧状态，氧化还原电势下降，抑制了大肠杆菌、沙门氏菌等病原微生物的生长，利于乳酸菌、双歧杆菌等厌氧菌的定植和生长，以达到防病和治病的目的。给下痢仔猪连续3 d口服蜡样芽孢杆菌后，肠内需氧菌与厌氧菌之间由下痢时的l：1恢复到健康时的1：1000：即99％以上为厌氧菌。厌氧菌中双歧杆菌、乳杆菌显著增加，而大肠杆菌，沙门氏菌显著减少。

（3）  产生抗菌物质  

芽孢杆菌产生的抗物质多属于蛋白多肽类，如蜡样芽孢杆菌能产生细菌素，可以拮抗致病菌。悉生小鼠体内地衣芽孢杆菌可产生抗生素类物质以拮抗产气荚膜梭菌。也有研究证明，芽孢杆菌能产生脂肪酸。猪饲喂芽孢杆菌后，肠道内pH降低，NH含量下降，挥发性脂肪酸上升18％，丙酸和乙酸的含量也有所上升。有机酸物质的产生，有利于乳酸菌等优势菌群的生长繁殖，维持微生态平衡。

3 作为免疫增强剂，调节机体免疫功能 

促进动物免疫功能是微生物添加剂的作用机理之一。芽孢杆菌作为使用广泛的微生态制剂也能刺激机体免疫系统，提高机体免疫力，是良好的免疫刺激剂，能促进免疫器官的发育和免疫细胞的形成，诱导产生机体内的免疫因子，分泌免疫活性因子，使淋巴组织处于高度反应的“准备状态”，从而增强动物体的特异性和非特异性免疫机能。

关于芽孢菌促进动物机体免疫功能的作用机理，一些研究者认为是与菌体结构、代谢产物以及调整微生物群有关。从枯草芽孢杆菌提取的细胞糖蛋白用来免疫小鼠，可以抵抗大肠杆菌的攻击。这种糖蛋白是菌体在肠道分解营养物过程中产生一种被称之为“protodyne”的蛋白，经机体吸收后能刺激机体防御机能。枯草芽孢杆菌的脂磷壁酸和肽聚糖—磷壁酸复合物，具有免疫佐剂的作用。此外芽孢杆菌可以通过增加乳酸杆菌和双歧杆菌间接发挥免疫激活的作用，提高机体的局部或全部防御功能，从而达到防病、抗病，提高增重的作用。大量研究证明，乳酸菌可诱导机体产生干扰素、白细胞介素等细胞因子，通过淋巴循环活化全身的免疫防御系统，增强机体抑制癌细胞增殖的能力。

综上所述，益生芽孢杆菌可以用于预防和治疗机体感染，特别是细菌感染。其作用机理在于益生芽孢杆菌能产生多种酶类和营养物质，提高动物生长性能；同时拮抗病原微生物的生长、净化体内外环境；还能增强机体的免疫功能，提高动物的抗病能力。