寵物犬微生物菌群規律與調控研究

犬微生物菌群的特點及功能

犬體內上聚集著大量、複雜的微生物菌群。寵物犬消化道菌群數量巨大,比犬主人消化道微生物更加豐富。不同品種的寵物犬微生物種類也存在明顯差異;同一品種犬的不同腸道生態位及不同地區之間也存在很大差異。菌群的多樣性和數量伴隨著消化道的延伸而增加。

在犬結腸和糞便中主要的菌類是厚壁菌門、擬桿菌、變形菌門和梭桿菌門。犬體內的微生物組成和各菌種的水平有其獨特性。分子指紋圖譜顯示每一個獨立個體的微生物生態系統是獨特和穩定的。

16SrRNA測序進行分子分析證實,

90%的細菌屬於2大類一厚壁菌門和擬桿菌

厚壁菌門包括梭菌屬,如瘤胃球菌屬、糞桿菌屬和多利亞屬(Dorea), 這類細菌及擬桿菌、放線菌都可以產生短鏈脂肪酸,這是大腸最基礎的能量來源。另外,這些細菌透過加強緊密連線維護黏膜屏障,進而調節腸道動力學,刺激抗炎性物質的產生。微生物菌群密切參與宿主的生命活動,包括能量攝取、新陳代謝、免疫活性和神經行為學的發育。厚壁菌門、擬桿菌、變形菌門和梭桿菌門門普遍存在於犬類消化道中。

梭菌在十二指腸和空腸中佔主導,在迴腸和結腸中也很多。梭桿菌門和擬桿菌在迴腸和結腸中含量最高。真菌,如子囊菌門、擔子菌門、球囊菌門和接合菌門在迴腸和結腸中也有分佈。

乳酸桿菌普遍存在於犬腸道的各個部位,數量為10∧4~-10∧8 CFU/mL,其中嗜酸乳桿菌佔主導。健康犬腸道中還存在發酵乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和唾液乳桿菌。

此外,有研究報道,在寵物犬體內能分離出鼠乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、舊金山乳桿菌和類植物乳桿菌。雙歧桿菌對動物是有益的,但是使用焦磷酸測序的方法很難鑑定出雙歧桿菌。有研究報道,使用熒光原位雜交技術可以檢測出犬的糞便中含有10∧8 CFU/g雙歧桿菌。來自動物的雙歧桿菌( 如長雙歧桿菌、動物雙歧桿菌)和來自人類的雙歧桿菌( 如鏈狀雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌)在寵物犬的糞便中都可以檢測出。

對鼠和人類的研究表明,在個體出生前微生物就在子宮內定植。目前,

關於犬體內微生物菌群定植時間的研究尚未有報道

,但是考慮到生理特點和解剖結構的相似性,可以推斷寵物犬微生物定植時間與鼠和人一致。

微生物的遺傳多樣性確保了許多酶類的作用和生化作用的旁支。

微生物的代謝活動產生的能量和基質都可以被微生物自身增殖利用,也可以被宿主所利用。其中,酒精和不可消化碳水化合物(澱粉、菊粉、纖維素、半纖維素和果膠)的發酵是最重要的活動。該過程發生在結腸,可以產生氣體、短鏈脂肪酸及乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽,可以為腸上皮和其他組織提供能量。短鏈脂肪酸的合成會使得腸道pH值降低。腸道pH值是機體防禦的第一道感應線,其有助於腸上皮細胞生長、增殖和分化。共生微生物透過產生細菌素和大腸桿菌素,競爭營養物質和生態位,幫助宿主抵禦病原微生物。另外,當腸道吸收短鏈脂肪酸時,促進鈉離子和鉀離子的重吸收。微生物菌群的另一個重要作用是運送初級膽鹽和次級膽鹽,可以促進脂肪和脂溶性維生素的吸收。

寵物犬面板微生物在維護面板功能方面發揮重要作用,可以增強面板屏障、降低潛在致病菌定植的風險。

有研究透過焦磷酸測序表明,寵物犬面板棲息著大量、種類豐富的微生物菌群。健康犬不同面板部位微生物菌群分佈獨特。與黏膜表面、黏膜與面板連線處相比,有毛面板中的微生物種類更豐富。面板與黏膜表面最主要的微生物種類是變形菌門和草酸桿菌科。與健康寵物犬相比,過敏犬面板微生物多樣性降低,其中羅爾斯通氏變形菌佔比明顯降低。

消化道紊亂是寵物犬常見的問題。沙門氏菌和彎曲桿菌等腸道病原菌可以導致人畜共患病。寵物犬體內還可能存在原生動物寄生蟲的囊孢,但並不表現出症狀,因此增加犬主人感染的風險。微生物菌群與動物免疫系統存在動態關係。腸黏膜及其上的Toll樣受體誘導降低訊號,促進炎症介質(細胞因子和吞噬細胞)的產生和釋放。

日糧因素對微生物菌群的影響

日糧因素對微生物菌群的影響

高品質的寵物糧可以滿足動物必需營養物質,蛋白質、維生素、礦物質等的需求。含益生菌的寵物糧逐漸進入市場。動物試驗表明,高碳水化合物澱粉為主的寵物糧會降低糞便氨含量。蛋白含量高的原料(如肉粉)會導致犬體內pH值升高,降低丙酸和乙酸含量,增加支鏈脂肪酸和戊酸含量,從而增加犬糞便中揮發性脂肪酸和鈣衛蛋白的含量。另外,高蛋白原料使用過多導致犬腹瀉的發生。

日糧的營養組成和原料對消化道功能、微生物組成及代謝產物有顯著影響。

1.益生菌

利用抗生素治療寵物犬疾病時,抗生素會對有益微生物產生不利影響,有增加有害微生物的潛在風險,同時增加病原菌的耐藥性。因此,給寵物補充益生菌以促進其完善消化道健康的應用逐漸增多。

Strompfova等研究15只健康犬採食含有酵母菌的日糧(試驗期7d),試驗用酵母菌株是從健康犬糞便中分類得到,研究表明,酵母菌提高犬糞便中乳酸桿菌和腸球菌的數量。有研究報道,給犬飼餵屎腸球菌,屎腸球菌經過消化道後可以存活;停止飼餵屎腸球菌3個月,仍能在犬糞便中檢測出尿腸球菌;該菌株可以降低葡萄球菌含量,但是對大腸桿菌含量沒有影響。

嗜酸乳酸桿菌可以透過犬的消化道,使糞便中乳酸桿菌的數量增加、梭菌的含量降低,同時對犬血液生化指標有改善作用。Weese 等評估鼠李糖乳桿菌在犬消化道中的透過性,發現鼠李糖乳桿菌對犬沒有產生副作用。Vahjen 等用屎腸球菌(9。2 x 10∧9 CFU/mL)飼餵健康犬,18d後觀測到,沙門氏菌和彎曲桿菌的數量增加,而梭菌的數量顯著降低。因此,應該對新型的益生菌製劑進行細緻全面的安全性評估。微生物的益生特性與宿主的特異性有密切關係。要確保益生菌的有效應用,應該選擇宿主固有腸道菌群作為菌株來源。但是,絕大多數寵物用益生菌並不是來源於犬的消化道。

有研究報道,寵物糧中新增益生元對犬健康有益。與採食高蛋白日糧相比,健康犬攝入含有菊苣(一種可發酵寡糖)的日糧,糞便硬度變大、pH值降低,雙歧桿菌含量增加、產氣莢膜梭菌含量降低。研究表明,犬日糧中新增低聚果糖對動物健康有益,可以促進雙歧桿菌的生長,改善犬整個腸道內礦物質的利用率。給犬飼餵低含量的膳食纖維,可以降低梭菌含量,增加厚壁菌門的含量。葡聚糖可以增加犬糞便中乙酸、丙酸和短鏈脂肪酸的含量,同時可以降低糞便pH值和吲哚的水平;葡聚糖還能降低糞便中產氣莢膜梭菌的含量,但是對大腸桿菌、乳酸桿菌和雙歧桿菌沒有顯著影響。

2.益生元

特定的益生菌或菌株組合有助於寵物犬的營養、健康保健和疾病治療。益生菌製劑在預防和治療犬急性胃腸炎、炎症性腸病和過敏方面均取得一定成就。但是,

結論

目前,對寵物犬腸道微生物分佈及益生特性的研究存在樣本量的限制,也很少將動物年齡、品種差異、生活環境(包括採食環境)等因素進行考量,但是已有研究有助於瞭解腸道微生物與疾病的關係,提供了透過飲食調控寵物犬健康狀況的解決思路。