丁 健，胡 艷，邵 丹

（1.全國畜牧總站，北京 100125；2.中國農(nóng)業(yè)科學院家禽研究所，江蘇揚州 225125）

抗生素類生長促進劑（AGP）是一類以“亞治療劑量”長期飼喂動物，用于促進動物生長、提高養(yǎng)殖效率的抗菌藥物類飼料添加劑。自20 世紀70 年代起，AGP在畜禽生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，因其良好的促生長效果成為畜禽高效養(yǎng)殖中生長促進劑的“黃金標準”，但其長期使用也被認為是造成細菌耐藥性的助推劑。2006 年歐盟率先全面停止使用AGP，隨后多個國家相繼跟進。2020 年7 月1 日起，我國將禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑（中藥類除外）的商品飼料。近年來，AGP 替代品研發(fā)一直是畜禽養(yǎng)殖業(yè)研究的重點和熱點，但由于對AGP 促生長作用機制缺乏全面深入的了解，當前AGP 替代品開發(fā)及替代效果還不盡如人意。除通過直接作用于腸道微生物在動物體內(nèi)發(fā)揮作用外，AGP 對腸道屏障功能的調(diào)節(jié)作用與畜禽生產(chǎn)性能之間也存在關(guān)聯(lián)。本文結(jié)合新近文獻資料，以動物腸道屏障功能為切入點，探討AGP 對腸道屏障功能調(diào)節(jié)及其與生產(chǎn)性能的關(guān)系，以期為AGP 替代品研發(fā)提供理論借鑒與思路啟發(fā)。

1 AGP 與腸道微生物及其代謝產(chǎn)物

腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對腸道屏障功能具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，微生物及其代謝產(chǎn)物可預(yù)防多種動物胃腸道疾病，并提高腸道免疫功能[1]。相比正常動物，經(jīng)無菌處理的動物腸道免疫組織顯示出發(fā)育不良現(xiàn)象[2]。在小鼠模型中，通過灌胃給予普氏糞桿菌（Faecalibacterium prausnitzii）或其培養(yǎng)上清液可減輕結(jié)腸炎癥[3]；脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）及其表面的多糖成分可增強結(jié)腸T 細胞功能[4]和T 細胞分化[5]。腸道微生物還可將食物中碳水化合物分解為短鏈脂肪酸（SCFA），主要包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽[6]，其中丁酸鹽是腸上皮細胞的直接能量來源，對維持腸道健康尤為重要[7]。

由于亞治療劑量的AGP 也具有抗菌作用[8]，部分研究者觀察到在使用AGP 時，動物生長性能改變同時往往伴隨著腸道菌群的變化。Pourabedin 等[9]試驗發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中添加維吉霉素（16.5 g/t）在改善了飼料轉(zhuǎn)化效率的同時，伴隨著回腸中丙酸桿菌屬（Propionibacterium）和棒狀桿菌屬（Corynebacterium）微生物豐度的提高。日糧中同時添加青霉素（50 g/t）和水楊酸桿菌肽（50 g/t）增加了21 日齡火雞體重，同時伴隨著回腸中乳酸桿菌屬（Lactobacillus）微生物豐度的提高[10]。添加桿菌肽鋅（50 mg/kg）可改善肉雞飼料轉(zhuǎn)化率，增加盲腸微生物多樣性，如糞桿菌屬（Faecalibacterium）和瘤胃球菌屬（Ruminococcus）微生物豐度提高，乳酸桿菌屬（Lactobacillus）和優(yōu)桿菌屬（Eubacterium）微生物豐度降低[11]。不同理化特性的AGP 對動物腸道菌群存在不同影響[12-13]。目前，關(guān)于AGP 影響腸道微生物代謝產(chǎn)物和畜禽生長性能關(guān)系的研究還比較少。Pourabedin 等[9]試驗證實，添加維吉霉素（16.5 g/t）可以改善肉雞的飼料轉(zhuǎn)化效率，提高盲腸丙酸鹽含量，且與丙酸鹽的唯一產(chǎn)生菌——丙酸桿菌在回腸中的豐度提高呈正相關(guān)。新霉素和土霉素聯(lián)合添加后也可增加肉雞盲腸乙酸鹽含量，但未觀察到生長性能和飼料轉(zhuǎn)化效率的改善[14]。

2 AGP 與腸道黏液層

腸道黏液層為宿主提供了第一道腸道屏障。凝膠狀的黏液可以滯留入侵的病原微生物，并可通過管腔流動作用促進病原微生物排出，同時給共生微生物提供了定植場所、潤濕環(huán)境和營養(yǎng)物質(zhì)[15]。腸上皮細胞中的杯狀細胞分泌大量的黏液蛋白，形成腸上皮細胞的黏液層。黏液蛋白可分為膜結(jié)合黏液素和分泌黏液素，其中黏液蛋白2 是哺乳動物腸道主要的分泌黏液素[16]。根據(jù)組織化學染色，黏液蛋白可以進一步區(qū)分為中性或酸性，后者可以抑制細菌位移[17]。杯狀細胞分布于整個動物腸道黏膜層，其密度隨著腸道微生物密度的增加而增加[18]。黏膜層的損耗與某些腸道感染有關(guān)，而消化酶、營養(yǎng)物質(zhì)的擴散與黏液層厚度呈負相關(guān)[19]，其厚度越大，腸段消化吸收能力越差[20]，故不同腸道的黏液層都有一個最佳厚度[21]。諸多因素會影響?zhàn)ひ旱鞍椎姆置?，如日糧（可能影響微生物與腸上皮細胞互作的飼料原料或添加劑）、環(huán)境和飼養(yǎng)管理等[22]。

雖然當前杯狀細胞和黏液蛋白對維持腸道健康、改善動物生產(chǎn)性能的作用機制還不是十分清楚，但已有學者圍繞AGP 對杯狀細胞及其分泌物功能的影響開展了研究。如桿菌肽鋅（50 mg/kg）可增加21 日齡肉仔雞回腸的杯狀細胞（酸性亞型和總型）的密度和大小，且與日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率的改善呈正相關(guān)[23]；水楊酸桿菌肽（500 mg/kg）可提高肉雞體重并改善飼料轉(zhuǎn)化效率，但對14 日齡Ross 肉雞的黏液蛋白2 的mRNA表達量無影響[24]；阿莫西林（25 mg/kg）和氧化鋅（2 500 mg/kg）聯(lián)合添加可增加31 日齡斷奶仔豬結(jié)腸杯狀細胞的密度和日增重[25]。另有研究報道，阿維霉素（5 mg/kg）可增加14 日齡Cobb 肉雞空腸和回腸杯狀細胞的密度和黏液蛋白mRNA 表達量，同時降低十二指腸黏液糖蛋白濃度，但對肉雞生長性能和腸道黏液層厚度沒有影響[26]。限飼會增加雛雞腸道杯狀細胞的大小，減少黏液層厚度，可能與限飼導致黏液解離速度加快有關(guān)[27]。此外，杯狀細胞的大小可能與黏液的產(chǎn)生、儲存和分泌的平衡有關(guān)。

3 AGP 與腸道上皮細胞

腸上皮細胞外包被了一層多糖-蛋白復(fù)合物，將宿主與外部環(huán)境隔離。腸上皮細胞主要包括杯狀細胞（分泌黏液蛋白）、盤狀細胞（分泌宿主防御肽，HDP）、內(nèi)分泌細胞和吸收性上皮細胞4 種類型，其中吸收性上皮細胞占比最多。腸上皮細胞組合成手指狀突起，稱之為絨毛，絨毛之間由凹陷的隱窩分開。絨毛結(jié)構(gòu)大大增加了腸道消化和吸收的表面積，且上皮細胞表面附著有絨毛膜酶，故腸道黏膜表面積與消化、吸收效率呈正比，與飼料轉(zhuǎn)化效率呈正相關(guān)[28]。為保證腸絨毛屏障中上皮細胞的連續(xù)性和細胞間的通透性，上皮細胞之間充斥著一種緊密連接復(fù)合物質(zhì)，使得細胞間結(jié)合緊密。緊密連接復(fù)合物是由多種蛋白組成的復(fù)合體，由跨膜蛋白和調(diào)節(jié)因子（如激酶）組成[29]。除在消化和屏障功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用外，腸上皮細胞還和腸道免疫細胞一起表達Toll 樣受體，通過識別病原相關(guān)分子模式（PAMPs）對腸道微生物病原做出適應(yīng)性免疫反應(yīng)[30]，提高宿主固有免疫系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力。

目前，已有不少研究圍繞AGP 對腸上皮組織相關(guān)功能的影響進行了探討。阿維霉素（6 mg/kg）可以改善Ross 肉雞1～42 日齡的體增重和飼料轉(zhuǎn)化效率，并伴隨回腸黏膜厚度和隱窩深度的降低，亦與日糧能量、腸道總脂肪及回腸粗蛋白質(zhì)（包括多種氨基酸）消化率的提高呈線性相關(guān)[31]。阿維霉素（2.5 mg/kg）可以提高42 日齡Cobb 肉雞養(yǎng)分消化率，同時改善了1～42日齡肉雞的生長性能[32]。還有一些研究也發(fā)現(xiàn)使用AGP 后肉雞和豬的腸道形態(tài)改善、營養(yǎng)物質(zhì)消化率的提升與生長性能改善之間存在關(guān)聯(lián)[33-38]。腸道乳酸桿菌（Lactobacillus spp.）具有膽汁鹽水解酶活性，可解離膽汁鹽，改善脂肪消化和吸收[39]，協(xié)同AGP 一起改善動物生長性能[40-41]。此外，水楊酸桿菌肽（55 mg/kg）可以提高Ross 肉雞的生長性能，伴隨著回腸中的表征腸道成熟的堿性磷酸酶活性升高[42]。遺憾的是，關(guān)于AGP通過影響緊密連接而提升動物生長性能的研究尚未見報道。僅有一項研究報道，水楊酸桿菌肽（50 mg/kg）對14 日齡Ross 肉雞的體重和飼料轉(zhuǎn)化效率有所改善，但對緊密連接蛋白mRNA 表達無影響[43]。

4 AGP 與腸道上皮下免疫系統(tǒng)

腸道上皮下免疫系統(tǒng)由彌散分布在黏膜上皮內(nèi)和固有層的免疫細胞和免疫分子以及腸道相關(guān)淋巴樣組織（GALT）等組成。上皮下免疫組織中有多種免疫細胞，包括樹突狀細胞、巨噬細胞、B/漿細胞、CD4+（包括調(diào)節(jié)因子）T 細胞、CD8+T 細胞、自然殺傷細胞和粒細胞（如中性粒細胞/異嗜性白細胞）等。樹突狀細胞從被吞噬的上皮細胞中獲取抗原，也可以破壞上皮細胞和/或通過細胞間隙的緊密連接復(fù)合物將樹突延伸至腸腔捕捉目標[44]。獲得抗原后，樹突狀細胞發(fā)生遷移，激活初始的T 細胞，并與之互作刺激相關(guān)的免疫細胞分泌細胞因子和趨化因子，協(xié)同做出相應(yīng)的免疫應(yīng)答反應(yīng)。研究表明，無菌動物的腸道黏膜免疫組織發(fā)育不良[2]，而腸道存留的特定微生物和免疫系統(tǒng)之間的互作可以使得異常的腸道免疫功能恢復(fù)[1]。綜上所述，動物腸道上皮下免疫系統(tǒng)和上皮細胞協(xié)同完成對腸道微生物和抗原的有效監(jiān)控和系統(tǒng)免疫應(yīng)答。

目前，在AGP 改善畜禽生長性能的研究報道中對AGP 對腸道免疫參數(shù)影響的研究還很少。在1～35 日齡地面平養(yǎng)肉雞日糧中聯(lián)合使用莫能菌素（100 g/t）、水楊酸桿菌肽（50 g/t）和羅沙酮（45 g/t），在36～43 日齡使用維吉霉素（20 g/t），肉雞腸（空腸和回腸）上皮內(nèi)淋巴細胞（IEL）CD4、CD8 和MHC2 的表達降低，TCR2 表達增加，并伴隨著IL-6、IL-17F、IFNγA、IL-13、TGFβ4 和CXCLi2 表達量增加以及IL-12 表達量降低[45]。Lee 等[45]研究還發(fā)現(xiàn)，第一階段（1～35 d）用抗球蟲藥癸氧喹酯（27 g/t）代替莫能菌素，減少了腸（空腸和回腸）上皮內(nèi)淋巴細胞（IEL）CD4、CD8 和MHC2 的表達，并增加了BU1 和TCR2 型IEL，增強了IL-4、IL-6、IL-13 和CXCLi2 的表達，降低了IL-2和IL-12 的表達。上述研究顯示，抗球蟲藥物與AGP聯(lián)合使用可能影響動物腸黏膜IEL 亞群數(shù)量，并促進IEL 亞群表達和促炎性Th1 和Th2 細胞相關(guān)的細胞因子和趨化因子，但相關(guān)報道中未能提供生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)來評估這些變化是否有益。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，水楊酸桿菌肽（50 mg/kg）可以改善14 日齡Ross 肉仔雞體重和飼料轉(zhuǎn)化效率，并與回腸IL-6 和IL-13 表達的增加相關(guān)[43]。IL-6 是由多種免疫相關(guān)細胞產(chǎn)生的促炎癥細胞因子，參與T 細胞的增殖和活化，還參與B 細胞的分化以及急性期反應(yīng)的調(diào)節(jié)。IL-13 是關(guān)鍵的Th2 型細胞因子，對B 細胞和單核細胞的免疫活性有影響，可以影響機體IgE 水平、炎性細胞因子表達、細胞介導的免疫力和抗胃腸道感染（如線蟲）的能力。因此，水楊酸桿菌肽可能通過影響先天的炎癥反應(yīng)和抗體反應(yīng)改善動物生長性能，但其作用機制尚待進一步研究。

5 AGP 與腸道分泌的抗微生物物質(zhì)

除黏液蛋白外，腸上皮細胞外包被的多糖-蛋白復(fù)合物中還含有抗菌肽和分泌型IgA。抗菌肽類（AMPs）又稱為宿主防御肽（HDP），由多種細胞表達，其中主要由潘氏細胞和腸細胞分泌。據(jù)報道，HDP 對革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌、真菌、病毒、原生動物以及癌細胞等具有廣譜活性[46]。此外，HDP 還參與天然和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)黏蛋白、緊密連接復(fù)合物的表達，重塑腸道微生物菌群組成[47]和抗感染作用[48]。

免疫球蛋白A（IgA）由腸道黏膜固有層中的漿細胞產(chǎn)生，可以抑制和清除腸道微生物，并有助于黏膜免疫和保持腸道穩(wěn)態(tài)[49]。分泌型IgA（sIgA）是由上皮細胞基底外側(cè)面表達的多聚免疫球蛋白受體（pIgR），可以穿過腸上皮細胞進入腸腔[15]。細胞外pIgR 是sIgA復(fù)合物的關(guān)鍵成分，有助于sIgA 免受腸道蛋白酶類降解和sIgA 附著在黏液層中[50]。據(jù)報道，在無菌動物腸道黏膜固有層中IgA 陽性細胞和腸道IgA 水平都顯著降低，證明腸道菌群（如分段絲狀細菌）可以參與IgA 的分泌[51]。研究發(fā)現(xiàn)在，不同飼養(yǎng)條件下，不同來源的HDP 可以改善豬[52]和家禽[47]的生長性能，并提高sIgA 水平。Wang 等[53]報道，從豬腸道分離出的抗菌肽可以改善SPF 羅曼雞的生長性能，并提高十二指腸、空腸和回腸中sIgA 的分泌。雖然目前關(guān)于AGP 對HDP、sIgA 分泌的影響及其參與動物生長性能的調(diào)節(jié)的研究還未見報道，但前述研究也為HDP、IgA 等可能作為AGP 替代品的篩選提供了思路。

6 結(jié) 語

隨著科學研究的不斷推進，對腸道黏膜結(jié)構(gòu)與屏障作用機制的了解已取得了長足進步。AGP 通常被認為有益于改善動物腸道結(jié)構(gòu)、提高生長性能。但對腸道黏膜層結(jié)構(gòu)及功能、生長促進功效的相關(guān)指標和互作關(guān)系的評價，仍然是AGP 促生長作用機制研究中不可或缺的。當前的相關(guān)研究還多集中在AGP 單純對腸道屏障功能關(guān)鍵組分的影響上，同時考察對動物生長性能的研究還比較少，從而給分析AGP 促生長與動物關(guān)鍵腸道屏障功能間的互作帶來困難。從現(xiàn)有文獻報道結(jié)果看，AGP 種類、劑量、試驗動物、試驗環(huán)境等對腸道屏障功能及動物生長表現(xiàn)的影響不盡相同，提示在今后的研究中需要對動物模型進行適當?shù)暮Y選。此外，鑒于不同腸道結(jié)構(gòu)的屏障作用是相互協(xié)同和相互影響的，從理論上看尋求與AGP 作用功效完全一致的替代品是十分困難的，今后需要充分利用現(xiàn)代檢測技術(shù)對腸道屏障功能調(diào)節(jié)的各個組成結(jié)構(gòu)和功能，以及它們之間的相互作用及其對生長性能的影響進行更為深入的研究。同時，為了提高研究結(jié)果的實際應(yīng)用效果，建議多在具有商業(yè)代表性的生產(chǎn)環(huán)境中開展相關(guān)試驗研究，為AGP 替代品的研發(fā)提供更好的借鑒與參考。