1.4 抑制病原菌群体感应

群体感应是细菌间普遍存在的一种通信系统，细菌分泌的自诱导信号分子(autoinducer,AI)介导协调大多数病原菌的群体行为，能调控毒力因子表达、生物膜和菌毛形成、抗生素合成、质粒结合转移和次生代谢物的产生等生理过程。研究表明，群体感应系统对病原菌致病力的发挥和感染宿主至关重要，其分为3类:由AI-1介导的Ⅰ型、LuxS/AI-2介导的Ⅱ型和AI-3/肾上腺素(epinephrine,Epi)/去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)介导的Ⅲ型系统，这3类系统主要参与病原菌菌毛和鞭毛合成、毒力因子表达、增强细菌黏附定植能力、侵染宿主和抵御补体杀伤等。近年来已有研究发现，益生菌分泌的代谢产物可通过阻断病原菌群体感应信号发挥抗菌作用。据报道，乳酸片球菌产生的有机酸可抑制由铜绿假单胞菌群体感应系统调节的的细菌运动性以及弹性蛋白酶、细菌素和生物被膜的合成;芽孢杆菌产生的脂肽类物质丰原素可显著抑制金黄色葡萄球菌的群体感应信号而降低感染率;此外，植物乳杆菌WCFS1能够感应铜绿假单胞菌中革兰氏阴性病原体群体感应分子，并可以通过启动自身的多个群体感应系统来响应其感应分子的存在，抑制病原菌的生长。

1.5 调控肠道细胞免疫功能，抑制炎症反应

肠道免疫系统调控有益的微生物群组成，控制特定细菌的过度生长，同时对致病菌或分子作出反应。LAB不仅可以直接与致病菌相互作用，还可以间接刺激并调控免疫系统与致病菌相互作用。当免疫系统在对共生菌(无害)、互利菌(有益)和条件菌(致病)的耐受性之间建立起适当的平衡时，就会维持肠道内稳态。病原体感染肠道后，免疫细胞被激活并释放大量的促炎因子，如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、IL-1等引起动物机体肠道功能、免疫功能受损及炎症性肠道疾病等，并伴随有进一步的潜在并发症，影响机体健康。LAB可通过调节细胞的TNF-α、IL-10等炎症因子，从而调节细胞免疫功能，改善炎症引起的不良反应。研究发现，鼠李糖乳杆菌GR-1通过减少大肠杆菌对牛乳腺上皮细胞的黏附，改善大肠杆菌对细胞形态及超微结构的破坏，并通过促进Toll样受体(Toll-like receptor,TLR) 2和含核苷酸结合寡聚化结构域的蛋白质1的协同作用，抑制NOD样受体家族包含pyrin结构域蛋白3 (NLRP3)炎症小体的激活，降低有害的炎症反应;在体外试验中，LAB代谢物可以增加细胞中IL-1β、IL-18和CD80 mRNA表达，降低CD206 mRNA表达，促进巨噬细胞M1表型，从而达到提高肠道细胞的免疫功能的目的;罗伊氏乳杆菌通过聚酮合成酶簇激活芳香烃受体，促进了IL-22的产生并通过诱导产生抗菌肽(再生胰岛衍生的3型蛋白凝集素)来增强先天免疫应答，从而对抗肠道病原体并保护肠道组织。

1.6 通过激活宿主细胞自噬途径发挥抗菌作用

自噬是一种发生在多种应激条件下的细胞内降解过程，通过清除蛋白质聚集物和受损的细胞器，在细胞的生存、发育和稳态中发挥重要作用。自噬大致可分为:巨自噬、微自噬、分子伴侣介导的自噬以及选择性自噬。其中选择性自噬中的异源自噬是细胞识别并清除病原体的主要方式，也是上皮细胞抗沙门氏菌主要方式。细胞通过半乳糖凝集素-8、参与自噬的蛋白复合体及溶酶体等对入侵细胞的病原体做出反应;自噬小体通过泛素化识别把部分逃逸到细胞质中的沙门氏菌包裹，与溶酶体融合形成自噬溶酶体，从而将病原菌降解;此外还可利用泛素化接头蛋白如p62、核点蛋白52(NDP52)和视神经蛋白(OPTN)，将整个受损的含病原体液泡定位至自噬小体而降解。自噬功能的缺失将导致肠上皮细胞抗菌物质分泌受阻和病原菌清除能力下降。据报道，将肠上皮细胞的自噬基因———自噬相关16样1(Atg16L1)和自噬相关5(Atg5)敲除后，沙门氏菌感染显著增加，病原菌大量繁殖。近年来研究表明，不同种类的LAB可以通过调节不同信号通路调节细胞自噬，如唾液乳杆菌AR809可通过调节TLR/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/mTOR和TLR/PI3K/Akt/核转录因子-κB抑制蛋白(IκB)/核转录因子-κB(NF-κB)通路活性来预防金黄色葡萄球菌诱导的咽部炎症反应;鼠李糖乳杆菌则可通过PI3K/Akt/mTOR通路减轻致病菌感染引起的炎症反应，并能有效恢复受损的自噬通量;短链乳杆菌BGZLS10-17产生的上清液可诱导CD4+和CD8+T淋巴细胞、自然杀伤细胞、自然杀伤T细胞以及抗原提呈细胞发生自噬。

2 LAB对畜禽主要病原菌的抑制效果

2.1 肠沙门氏菌

沙门氏菌病是一种重要的人畜共患病，主要由肠沙门氏菌感染引起。肠沙门氏菌包含至少2 500种血清型，其中引发畜禽感染的主要有鼠伤寒沙门氏菌、鸡白痢沙门氏菌、肠炎沙门氏菌和猪霍乱沙门氏菌等。大量研究表明，鸡感染肠沙门氏菌可引起鸡下白痢、肝炎、胃肠道炎症、禽伤寒和输卵管感染等疾病，严重影响鸡肉和鸡蛋品质;猪感染后会导致仔猪顽固性下痢、败血症、肺炎和坏死性肠炎等，影响猪的正常生长甚至导致死亡;当人食入肠沙门氏菌污染的畜产品后会引发肠胃炎、菌血症和腹泻等胃肠道疾病，严重危害人类健康。因此，在畜禽养殖过程中控制沙门氏菌感染及细菌耐药性的意义重大。

近些年研究表明，LAB可通过不同机理作用于沙门氏菌，从而阻止病原菌对上皮细胞的黏附和侵袭，增强免疫应答。据报道，植物乳杆菌可减少沙门氏菌的定植，抑制病原菌对HCT-116细胞的黏附和渗透，从而保护宿主免受沙门氏菌诱导的肠道屏障破坏;嗜酸乳杆菌ATCC4356可以缓解并改善沙门氏菌感染引起的结肠炎;在沙门氏菌感染的畜禽模型中，饲喂唾液乳杆菌、屎肠球菌和罗伊氏乳杆菌能显著降低鸡肠道中沙门氏菌的定植和复制。此外，LAB的代谢产物共轭亚油酸可以竞争性地排除肠道中的沙门氏菌且显著改变沙门氏菌的理化性质、生物膜形成能力以及与宿主细胞的相互作用，并触发宿主细胞的抗炎活性。

2.2 大肠杆菌

大肠杆菌是畜禽养殖中的一类重要病原菌，主要包括致病性大肠杆菌(EPEC)、肠毒素大肠杆菌(ETEC)和弥漫性黏附性大肠杆菌(DAEC)。其中，ETEC是造成猪腹泻的主要原因，尤其会对仔猪和断奶仔猪造成由腹泻引起的终末期败血症，对世界范围内的养猪业造成巨大的经济损失。ETEC由定植因子介导，在黏附素级附属定植因子的协调作用下附着于小肠上皮细胞，通过Ⅱ型分泌系统和耐药外膜蛋白TolC介导产生并输送热敏毒素或热稳定毒素到小肠中，激活细胞囊性纤维化跨膜调节的氯离子通道，使水通过渗透作用进入肠腔导致腹泻。LAB可抑制ETEC生长，抑制其黏附于肠道黏膜，并激活先天免疫应答，其胞外多糖在适当浓度下使用时，会抑制ETEC生物膜的形成。研究发现，在饲粮中添加植物乳杆菌B1可促进大肠杆菌K88攻毒肉鸡生长性能的提高，降低盲肠ETEC数量，提高肠黏膜免疫，还可通过增加SCFAs含量和减轻ETEC对仔猪肠道的损害，改善肠道健康;罗伊氏乳杆菌HCM2具有减弱ETEC对感染小鼠结肠微生物群影响的潜力。

2.3 金黄色葡萄球菌和产气荚膜梭菌

金黄色葡萄球菌是一种革兰氏阳性兼性厌氧菌，其所产生的中毒性休克毒素-1、凝集因子A、表皮剥脱素及肠毒素等可以引起机体强烈的免疫应答并对肠道造成伤害。金黄色葡萄球菌使仔猪感染全身性或局部性皮肤病如油猪病或渗出性表皮炎;并导致山羊脉络膜炎、疥疮、传染性脓疱性皮炎和牛乳房炎;由金黄色葡萄球菌引起的食源性疾病可引起腹部绞痛、恶心、呕吐和腹泻。研究表明，短乳杆菌gp104对致病性菌株如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌作用，能够竞争、抑制和取代金黄色葡萄球菌对Caco-2细胞的黏附;LAB发酵上清液对金黄色葡萄球菌具有抑制作用，且随着发酵液浓度增大其抑制作用也增强;乳酸链球菌L16可以改善并预防小鼠由金黄色葡萄球菌引起的肠道紊乱及其他病症，维持肠道菌群平衡。

产气荚膜梭菌是革兰氏阳性厌氧细菌，能够引起动物坏死性肠炎、人类食物中毒和创伤性气性坏疽，已知可分泌20种强毒性毒素，其中坏死性肠炎毒素B可引起鸡、火鸡小肠和盲肠黏膜损伤，导致肉鸡坏死性肠炎。近年来已有研究表明，LAB可缓解由产气荚膜梭菌感染引起的鸡坏死性肠炎。研究表明，饲粮中添加嗜酸乳杆菌可改善肉鸡肠道健康，降低肉鸡坏死性肠炎死亡率并有助于恢复产气荚膜梭菌感染所破坏的微生物群落;LAB通过抑制产气荚膜梭菌的生长，缓解由其组织引发的病理学损伤，使肉鸡具有抵抗感染的能力;植物乳杆菌产生的有机酸可以穿透细菌细胞膜抑制产气荚膜梭菌的生长。

3 小结与展望

尽管LAB益生功能众多，作为抗生素替代物应用于畜禽生产具有很好的前景，但其抗逆性能较差、不耐热、不易保存且在胃酸和胆盐环境中存活率不高，这制约了其作用效果以及应用推广。未来可从动物内源微生物中内筛选出有效且抗逆性强的LAB或使用基因工程技术增强其抗逆性。此外，近年来研究发现，LAB可能也存在潜在的安全性问题，其可通过转化、转导和偶联转移方式等诱导内源性微生物产生致病基因并在肠道内累积。因此，利用先进技术分离提取其菌体和发酵产物中的有效成分，可有效解决安全性以及不耐贮存等问题，而探究这些成分对动物的作用效果和分子机制也有望成为未来的研究热点。

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