■張顯東

（諾偉司國(guó)際，上海200080）

1 飼料養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的分類

業(yè)內(nèi)抗生素從作用上可分為三類：促生長(zhǎng)抗生素（AGP），治療用抗生素和離子載體類球蟲藥。其中治療用抗生素的種類最多，其使用方法和目的也明顯區(qū)別于AGP，通常是在確診致病菌之后，經(jīng)過(guò)篩選敏感藥物，對(duì)動(dòng)物個(gè)體或群體進(jìn)行的短期高劑量處理。目的在于治療特定細(xì)菌性疾病，但這種處理對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)和正常功能的影響往往是巨大的，而常規(guī)使用的AGP盡管對(duì)腸道微生態(tài)也會(huì)產(chǎn)生一定影響，但其影響是有限的，特別是對(duì)盲腸微生物區(qū)系的影響更?。╓ise等，2007；Lin等，2013）。所以，在常規(guī)養(yǎng)殖中，AGP可以普遍使用，而治療用抗生素是不建議經(jīng)常使用的，頻繁使用容易形成對(duì)藥物的依賴性和撤除藥物后的二次感染，對(duì)動(dòng)物的腸道健康和生產(chǎn)成績(jī)都造成極大的負(fù)面影響，相信常常接觸養(yǎng)戶的飼料技術(shù)人員對(duì)這點(diǎn)一定深有體會(huì)。至于離子載體類球蟲藥，盡管多是通過(guò)飼料添加，但在歐美并不被列為促生長(zhǎng)抗生素，而且與人類用藥沒(méi)有沖突，所以在世界的絕大多數(shù)區(qū)域是可以正常使用的，也是目前對(duì)抗球蟲病不可缺少的武器。

2 AGP的作用機(jī)理之一——直接抑菌

關(guān)于抗生素促生長(zhǎng)機(jī)制的研究大都在1985年以前，國(guó)內(nèi)相關(guān)報(bào)道基本止步于2006年，有過(guò)多種觀點(diǎn)和假設(shè)，包括抑制有害菌、減少微生物營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、改變腸道形態(tài)、改善營(yíng)養(yǎng)吸收利用、促進(jìn)激素分泌、減少毒素生成、改變免疫狀態(tài)等（Gaskins 2002,Niewold 2006），其中最主流的觀點(diǎn)依舊認(rèn)為AGP通過(guò)抑制有害菌，改善腸道健康，從而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)（Dibner等2005；佟建明，2006）。但Niewold（2007）指出，該理論有一個(gè)明顯缺欠：飼料中AGP的添加劑量往往遠(yuǎn)低于MIC值（最小抑菌濃度），且長(zhǎng)期使用必然造成環(huán)境菌群的耐藥性（見(jiàn)圖1），耐藥性的普遍存在也是我們?cè)趯W(xué)術(shù)研究中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題（見(jiàn)圖2）。然而，大量的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，盡管某一種或幾種AGP的耐藥性明顯，但實(shí)際中AGP還是會(huì)表現(xiàn)出一定的促生長(zhǎng)作用，盡管促生長(zhǎng)效果明顯不如最初使用（早期抗生素的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，其對(duì)生長(zhǎng)成績(jī)的改善約為5%～6%，Armstrong,2016）。對(duì)于這一現(xiàn)象，Matthew等（2006）的一篇文獻(xiàn)或許可以提供一種解釋，即腸道微生態(tài)的群體效應(yīng)，腸道中同種類的微生物之間，以及不同種類微生物之間是有信息交流的，這些溝通是通過(guò)信號(hào)蛋白和信號(hào)蛋白受體來(lái)完成。比如，對(duì)于某一致病菌，只有在局部達(dá)到一定濃度之后，才會(huì)開(kāi)啟致病蛋白的表達(dá)，形成對(duì)腸道的致病性（見(jiàn)圖3）。這或許意味著，盡管AGP在飼料中的添加量低于MIC值，但只要在一定時(shí)間和空間內(nèi)形成局部的有效濃度，控制局部的微生物數(shù)量級(jí)，就可以限制有害微生物致病性的表達(dá)。盡管群體效應(yīng)一定程度上解釋了有關(guān)MIC值的疑問(wèn)，但還是很難解釋AGP耐藥性問(wèn)題和AGP對(duì)不同動(dòng)物、不同生長(zhǎng)階段的普遍適用性，特別是考慮到腸道微生態(tài)復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化特性。

圖1 養(yǎng)殖生產(chǎn)中耐藥性的產(chǎn)生示意圖

圖2 致病菌耐藥性情況

3 AGP的作用機(jī)理之二——抑制炎癥

Niewold（2007）在對(duì)之前AGP作用機(jī)理做總結(jié)性討論之后，除了指出AGP低于MIC值難以對(duì)微生物形成有效抑制之外，還提出了頗為新穎的觀點(diǎn)，即AGP的作用或許并非依賴于對(duì)細(xì)菌的直接抑制，而更可能來(lái)自于其對(duì)動(dòng)物腸道炎癥反應(yīng)發(fā)生的抑制作用。

該文獻(xiàn)指出，抗生素分子除了被普遍關(guān)注的抑菌作用之外，還有一些生理特性被忽略掉了，比如一部分抗生素會(huì)在吞噬細(xì)胞中富集（van den Broek，1989；Labro，1998，2000），多數(shù)在胞內(nèi)富積的抗生素會(huì)增強(qiáng)胞內(nèi)的殺菌能力，抑制部分先天性免疫，并對(duì)吞噬細(xì)胞（巨噬細(xì)胞和中性多形核白細(xì)胞）有抑制作用（Dib?ner等，2005；Page，2006）。這部分內(nèi)容在AGP的作用機(jī)制中往往沒(méi)有被提及，其對(duì)宿主的作用被簡(jiǎn)化為“不被吸收”，但是考慮到工廠化養(yǎng)殖動(dòng)物腸道上皮的通透性增大，這些小分子抗生素實(shí)際上是可以在吞噬細(xì)胞中累積的，有時(shí)可以比胞外濃度高10～100倍，這些富集在胞內(nèi)的抗生素可以抑制吞噬性炎癥細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，引起前炎癥因子水平的降低，從而控制分解代謝信號(hào)分子的產(chǎn)生，間接實(shí)現(xiàn)促生長(zhǎng)作用。

圖3 腸道微生物的群體效應(yīng)

從與炎癥細(xì)胞的關(guān)系來(lái)看，抗生素本質(zhì)上可以分為3種：①?zèng)]有富集效應(yīng)；②富集但不影響細(xì)胞功能；③富集并有抑制作用。從Niewold（2007）總結(jié)的抗生素富集于抑制效果的試驗(yàn)結(jié)果看，對(duì)于β-酰胺類抗生素，有關(guān)對(duì)炎癥反應(yīng)的抑制作用和促生長(zhǎng)效果的報(bào)道是不一致的。相對(duì)的，多肽類抗生素總體上對(duì)吞噬細(xì)胞的作用不很顯著，鏈霉素是一個(gè)例外。對(duì)于在美國(guó)普遍使用的桿菌肽，其對(duì)于吞噬細(xì)胞的作用比較缺乏，van den Broek（1989）報(bào)道，桿菌肽對(duì)于細(xì)胞吞噬作用的抑制。而對(duì)于其他種類抗生素，其抗炎癥作用與促生長(zhǎng)作用具有非常好的相關(guān)性（見(jiàn)表1）。而且這些相關(guān)性似乎并非巧合，這些具有促生長(zhǎng)作用的抗生素已被發(fā)現(xiàn)可以抑制炎癥反應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)不同環(huán)節(jié)，如趨化因子、多種活性氧的產(chǎn)生、促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生等。對(duì)于生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，促炎癥細(xì)胞因子最為重要，它會(huì)引起機(jī)體發(fā)生急性期反應(yīng)，導(dǎo)致全身性的分解代謝。除了肝臟的蛋白合成轉(zhuǎn)向?yàn)榉置诩毙云诜磻?yīng)蛋白，肌肉組織分解代謝增強(qiáng)之外，動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的食欲下降（Gruys等，2006）。這種急性期反應(yīng)顯然是一個(gè)伴隨極大生理消耗的過(guò)程（Humphrey等，2003）。因?yàn)檫@是個(gè)逐級(jí)放大的生理效應(yīng)，所以當(dāng)AGP作為炎癥抑制劑發(fā)揮作用時(shí)，往往可以在動(dòng)物生長(zhǎng)表現(xiàn)上發(fā)現(xiàn)比較一致的正面效應(yīng)，而很多針對(duì)腸道微生態(tài)設(shè)計(jì)的抗生素替代產(chǎn)品卻未必表現(xiàn)穩(wěn)定。

表1 AGP在吞噬細(xì)胞中富集，抑制炎癥表達(dá)

按照以上分析，AGP的種類局限于幾種抗生素并非偶然，現(xiàn)今常用的幾種AGP在腸道的吞噬細(xì)胞中有明顯的富集效應(yīng)，從而抑制腸道的炎癥反應(yīng)，而多數(shù)治療用抗生素卻不具備這種抑制腸道炎癥反應(yīng)的效果。而且在動(dòng)物腸道中，特別是十二指腸、空腸到回腸的部位是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最主要的吸收位點(diǎn)，同時(shí)也是免疫系統(tǒng)最為活躍的區(qū)間，由于日糧中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、致敏蛋白、重金屬、氧化脂肪以及后腸道微生物紊亂逆行帶來(lái)的細(xì)菌、毒素甚至是病毒等致病因子的普遍存在，小腸中的炎癥反應(yīng)總是過(guò)度狀態(tài)，這會(huì)極大影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收（Unno，2015）。AGP通過(guò)抑制炎癥和調(diào)控腸道免疫，從而在局部改善腸道上皮形態(tài)，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用，在代謝層面減輕急性期反應(yīng)，減少分解代謝，這似乎是AGP作用機(jī)理的一個(gè)更好的解釋。

4 有關(guān)AGP替代方案的思考

筆者在與歐洲業(yè)內(nèi)專家的交流中感觸到，近幾年來(lái)歐洲同行越來(lái)越少提到抗生素替代產(chǎn)品或者方案這種說(shuō)法，通過(guò)10年的行業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)培育，促生長(zhǎng)抗生素已經(jīng)成為飼料營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域的某種禁忌，被行業(yè)所淡忘。他們更多提到的是通過(guò)環(huán)境控制、生物防疫、精細(xì)管理和營(yíng)養(yǎng)改進(jìn)等綜合措施實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖，這與我們的目的是一致的，盡管起步有先后。

但需要認(rèn)識(shí)到，我們的無(wú)抗之路要比歐洲更加艱難，除了養(yǎng)殖環(huán)境、管理等方面的差距，在AGP應(yīng)用方面我們也有顯著的中國(guó)特色。即超量添加，原本以促生長(zhǎng)為目的的某些AGP被數(shù)倍甚至十?dāng)?shù)倍的劑量添加用以控制預(yù)防細(xì)菌性腹瀉（特別是在乳仔豬飼料中），這曾經(jīng)是很多飼料企業(yè)不成文的常規(guī)操作，相信對(duì)多數(shù)配方師來(lái)說(shuō)并不陌生。這些超倍劑量AGP的作用機(jī)理從邏輯上看，應(yīng)該更傾向于直接的抑菌作用，而當(dāng)這些AGP從飼料中被禁用后，控制細(xì)菌性腹瀉的壓力可想而知。

由于細(xì)菌性病原的壓力，國(guó)內(nèi)之前的多數(shù)方案更多關(guān)注抑菌劑（如酸化劑）的使用，但實(shí)際效果卻未必總能達(dá)成所愿，通過(guò)對(duì)AGP作用機(jī)理的重新思考，在抑菌之外，宿主腸道細(xì)胞的免疫和炎癥調(diào)節(jié)似乎是我們一直所忽視的。在這方面，筆者建議從去除致炎癥因子和直接抑制炎癥這兩個(gè)角度來(lái)考慮。在去除抗?fàn)I養(yǎng)因子方面，應(yīng)用酶制劑是最常規(guī)的手段，NSP酶對(duì)日糧中非淀粉多糖的降解效果已被越來(lái)越多人所認(rèn)可。而豆粕中對(duì)幼齡動(dòng)物腸道具有致敏作用的大豆球蛋白和β-伴球蛋白長(zhǎng)期以來(lái)并沒(méi)有引起廣泛重視，飼料科技發(fā)展到今天，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)可針對(duì)性降解此類蛋白致敏因子的蛋白酶，這將有助于解決致炎癥因子的問(wèn)題。另一方面，植物精油類產(chǎn)品越來(lái)越受到關(guān)注，已有研究表明，特定的精油組合有助于增強(qiáng)腸道的特異性免疫和體液免疫，而對(duì)吞噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)具有抑制作用（Kermanshahi，2013），這一作用與抗生素對(duì)宿主腸道細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用十分相似，而且精油組合有助于酸化劑等抑菌產(chǎn)品發(fā)揮作用，表現(xiàn)為抑菌方面的增效作用。所以，有理由相信，植物精油類產(chǎn)品將成為抗生素替代方案的必備要素。

綜上所述，抗生素可能在抑菌和調(diào)節(jié)宿主腸道細(xì)胞免疫狀態(tài)兩個(gè)方面起到促生長(zhǎng)作用，合理的抗生素替代方案也應(yīng)該從這兩方面同時(shí)考慮，兼顧微生態(tài)調(diào)控、致炎癥因子去除和腸道免疫調(diào)控，而在傳統(tǒng)的酸化劑之外，新型蛋白酶和特定的植物精油將會(huì)在減輕腸道炎癥方面提供新的解決方案。