从“肠”计议!一文读懂水产动物肠道菌群与免疫的关系

    [复制链接]
查看70464 | 回复8 | 2021-9-23 13:08:31 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
1鱼类肠道结构特点

一般来说,鱼类的比较短且结构简单;肠道里面的消化酶种类和活性与其他的动物肠道酶类比较也相对弱一些;食物在肠道里面停留的时间也比畜禽要短。
1632373641477469_696.jpg
消化道和肠道的比例值小,对于陆生动物而言,猪的肠道是体长的14倍;鸡是10倍;牛是25倍,牛是食草的,所以它的肠道是特别长的;羊是27倍。那么水产中的像鲢鱼的肠道应该算是最长的,它是体长的6倍草鱼的是3倍。像肉食性的鱼类,肠道实际上很短,只占了体长的50%左右;
1632373668785754_732.jpg
除了少量的肉食性鱼类有胃以外,绝大多数的鲤科鱼类是没有胃的,它的肠道不仅要起到肠道本身的作用,还要起到胃的作用,所以它既有消化又有吸收的双重功能,因此肠道对水产动物的生长和健康是有很重要的影响。

2

肠道内物质

1.肠液

肠道里面除了肠的结构以外,还有一些液体的物质。这些液体的物质一是杯状细胞分泌的一些酶,就是刚才我说的那些肽类的(氨肽酶、肠肽酶)、核苷的(碱性和酸性核苷酶及多核苷酸酶)、脂类的(脂肪酶、卵磷脂酶)、糖类的一些消化酶(淀粉酶、麦芽糖酶、异麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、海藻糖酶和地衣多糖酶等),所有这些就能够对食物进行消化。
1632373689524106_469.jpg
酶的活性跟鱼的食性是密切相关的,比如说杂食类的鲤鱼,它的肠内的淀粉酶活性就比肉食性的鳟鱼、鳕鱼和鲽鱼要高。因为它的食物来源里面,本身淀粉含量高,它又是杂食性的,那么它的淀粉含量就比光吃肉的鱼要高,所以它的淀粉酶活性自然要比这些肉食性的鱼要高一些;取食浮游生物和植物碎屑的罗非鱼肠液有很强的地衣多糖酶活性。这些就是大概的酶的活性,是和它的食性密切相关的。

2. 肠道的细菌

肠道细菌一般是依附在粘膜层及黏液当中,就是它分泌的黏液里面。肠道菌主要是由厌氧菌、兼性厌氧菌和好氧菌三大类组成。和肠壁贴着的是厌氧菌,因为它接触不到空气,在肠道里面,所以它是专性厌氧的,是肠道的优势菌,它和动物是一个共生的关系。比如说乳酸菌和双歧杆菌这些,它就是和肠壁紧贴着的,它具有营养和免疫调节的作用。 



由厌氧菌和肠壁组成的生物膜,形成了一个屏障,可以抑制病原菌在肠道定植,对维护肠道的正常起到了一个很好的平衡作用。除了和肠壁紧贴的厌氧菌以外,中间的这一层是兼性厌氧的,就是说它可以是厌氧的也可以是好氧的,这一层一般是由条件制约的,因为它本身在肠道里面是一直存在的,但是如果鱼体,比如说因为应激或者水环境不好、温度变化使它产生了一些应激以后,它可能就会变成一种致病菌,就是说在条件合适的时候,这些菌就会尽可能多地增殖,最终变成了一个致病菌,有可能会导致肠炎等等一些疾病,比如说大肠杆菌和肠球菌这些就是这种所谓的条件致病菌。那么在平衡的时候,肠道在健康状况下的时候它是无害的,一旦鱼体有什么不适的话,它就有可能变成致病菌。


1632373709107870_943.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:09:30 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
2.营养功能

肠道菌群还有一些营养功能,它能够分泌一些酶,比如说纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶,帮助菌群来消化食物。另外一个它还有合成的作用,就合成一些维生素,比如说双歧杆菌,能合成维生素B;大肠杆菌能合成维生素K;链球菌能合成维C,这样能补充鱼体本身这些物质的不足,也是很好的维生素的来源。第三个能够合成一些短链脂肪酸,这些脂肪酸能够给肠道提供能量,比如说促进它的蠕动,保持肠道有好的pH值的环境,有利于食物的进一步消化吸收,这就是它的营养功能。

3.免疫调节功能

微生物的菌群对肠道有一个正面和反面的调节作用。当在肠道菌群缺乏的时候,肠道的免疫系统是发育不良的,那么这个肠道形态容易被破坏掉。在实验室条件下发现,用肠炎沙门菌感染小鼠,在无菌的实验条件下,只需要十个活菌,就可以在5-8天内,让老鼠死掉。而在正常环境下生长的小鼠,需要一百万个活菌才能致死,所以这个量实际上是无菌环境的十万倍。很干净的环境下,生物的抗病力是很弱的,一旦有一点外来的病原的入侵,机体就有可能导致死亡。就是说无菌环境下的小鼠是毫无抵抗能力的。因为本身环境当中菌的含量不止十个,这个就是肠道菌群免疫调节作用。



肠道菌群的这些作用也是因为它进化过程中需要作出这样的一些反应,这是长期进化的结果,所以它机体的免疫功能和营养的需求都有着比较密切的关系。我们前面讲了这么多,就是为了说明肠道菌群的正常及体内微生态环境的平衡对营养、免疫和鱼体的健康都是很有作用的。

4

影响水产动物肠道健康的因素

1.饲料原料
1632373763963670_999.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:09:04 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
最外层的就是好氧菌,一般都是过路菌,有可能是因为饲料,刚才王老师也讲了,比如说一些小杂鱼带来的一些过路菌。那么这些量对整个肠道菌群来说是比较少的,它一般是流动在肠腔中,随着食物从前到后。还有一些通过鳃的过滤以后,把水里面的一些菌也带到了肠道里面,因为它本身和外界是相通的。肠道菌群的数量,正常的优势菌是厌氧菌,占了总菌群的99%以上,那么好氧菌和兼性厌氧菌只占百分之零点几。所以我们在使用微生态制剂也好,或者别的什么措施,目标实际上是为了保持优势菌的稳定,所以在使用药品的时候目标是比较明确的。



不同鱼类之间, 肠壁的好氧菌总数差别很大而厌氧菌总数差别不大。比如说鲢鱼的肠壁的好氧菌的总数,是鲤鱼肠壁好氧菌总数的37倍,不同的鱼因为环境不同,所以可能导致好氧菌的变化是很大的。但是厌氧菌的总数,各种鱼之间的差别是不大的。比如说最多的乌鳢和最小的鳊之间差别不到2倍的样子。

跟大家强调一下,乳酸菌和双歧杆菌是水产动物最常见的优势菌,所以保持水产动物肠道乳酸菌和双岐杆菌的优势地位,与水产动物的营养和免疫有着不可分割的关系。

3

肠道内菌群的作用

1.屏障作用

肠道黏膜和厌氧菌两个联合起来,形成了一个生物膜,这个生物膜能起到了一个生物屏障的作用。一是可以阻止并排斥病原体的定植。另外可以产生一些胞外物质来抵御外来菌的入侵,这些胞外物质有的有抗菌作用,有的是酶、抗生素等等,这就是肠道菌群屏障的作用。
1632373738466688_807.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:09:53 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
首先就是一些活饵,比如说野杂鱼,它本身就带有一些病菌,那么你长期投喂这些野杂鱼,它可能会导致疾病的发生。另外一个就是饲料原料本身,大家现在都知道,鱼粉是很贵的,所以现在很多饲料里面植物蛋白占的比例越来越大,那么对于肉食性的鱼来说,如果让它长期吃一些高含量的植物蛋白的这些饲料的话,它的肠道环境是不利于对这些饲料的吸收,所以就有一些反应。比如说草鱼,草鱼在人工饲养之前它一直是吃草的,草是一个粗纤维很高的饲料原料,现在改吃以豆粕为主的人工配合饲料以后,豆粕里会有一些诸如胰蛋白抑制因子之类的抗营养因子,会抑制小肠里面蛋白酶的活性,这样有可能会降低肠道对蛋白的吸收。另一方面有研究表明,长期大量投喂以豆粕为主的饲料,会导致草鱼肠壁变薄,然后肠绒毛减少,因为肠壁本身有一个屏障的作用,那么它变薄以后,其抵抗力会减弱,一些条件致病菌,就会变得有条件生长起来,容易造成肠炎等疾病的发生。



另外有实验研究表明,比如说肉食性鱼类鲈鱼,给它投喂不同的饲料原料,其肠道会有一定的变化。比如说投喂鱼粉、虾糠、乳清粉,还有米糠为主的饲料时,其肠道会比较完整、比较整齐的,另外消化能力也比较强,从组织切片看,杯状细胞是完整、完好的。但是如果喂血粉、羽毛粉或者是双低菜粕等原料,它们会对鲈鱼的肠道结构和肠细胞结构就会造成不同程度的破坏,导致一些血管破裂、结缔组织增生等,这就是因为饲料原料本身造成鱼的肠道结构的被破坏。

2.病害
1632373787884931_638.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:10:16 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
a.病毒病,这些病害本身有一些会针对肠道进行一些侵害,比如说这个是虹鳟的传染性胰脏坏死病病毒,造成了肠细胞和肠绒毛脱落,然后就是肠细胞变大变圆,这样的话它的整个功能就会受到影响,就导致酶的分泌、细菌的附着等等都会发生变化,从而导致它的消化吸收功能受到很大的影响。 



b.细菌病,以细菌性的肠炎为例,可以看到患病鱼肠道的肠黏膜跟我们前面正常情况下相比,出现了坏死、脱落,还有大量的炎性细胞会出现,这样的话它本身的消化功能就严重地被破坏了。这个结构图大家可以看出,这个组织切片跟前面正常的差得很远,在这种状态下,它绝对不可能有一个正常的功能,所以这就是由于细菌感染导致疾病的发生,导致它的消化功能极为的减退。



c.寄生虫,这里以孢子虫为例,它在肠道里会长成白色的大个的结节,整个肠道会充满了这个东西以后,也就吃不进去什么东西了,这个就是寄生虫引起的。

3.毒素

另外就是各种各样的原因产生的毒素,比如说大豆凝集素,它会破坏鱼的肠道上皮的完整性,有些原料里面本身具有毒性的。另外还有霉菌毒素,霉菌毒素实际上很常见,比如花生粕、玉米粕等这类植物性蛋白饲料原料中可能会含有霉菌毒素,或者是由于饲料保存的不合理,或者说保存的时间比较长,导致了发霉变质,霉变的饲料也会导致肠道上皮细胞的破坏,屏障功能会减弱,抗生素细胞的渗透性增强,这样就会导致一些病原体能够乘虚而入,最后导致有一些炎症或者疾病的发生。所以说发霉变质的饲料是绝对不能再喂给鱼的,可能有的人想着我为了节约成本、降低一点成本,我就掺着就喂了,实际上从长远来说,对鱼体的健康来说是很不利的。

5

如何改善水产动物肠道健康

针对肠道的重要性,有很多科研工作者、企业想到了很多的办法,怎么样来维持肠道的健康。下面简单讲一下,现在咱们针对肠道所做的一些研究和药物。
1632373813016676_376.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:10:40 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
1.抗生素

抗生素用了很多年,因为它的机理实际上是比较直观,也是直接的。



a.直接调控的作用,因为抗生素是针对某一些菌有直接的杀灭作用,所以抗生素一是可以降低肠道微生物的总数,如果用一些广谱抗生素的话,就可以把肠道的微生物的总数降下来,把有害还是有益的菌都消灭了,这样的话可以保持一个比较单纯的肠道环境,有利于营养物质的吸收。另外一个就是对肠道病原微生物进行竞争性排斥,减少有害微生物在肠道的增殖和粪便中的排泄,这也是一个直接的作用。



b.间接调控作用,减少肠道维持需要,因为肠道里面有了菌以后,本身会消耗肠道本身的一部分能量来维持它自己的营养,维持自己的数量。所以你如果把肠道数量降低以后,可以减少肠道的维持费用,第二就是可以降低免疫应答的亚临床疾病的发生,第三就是减少抑制生长的这些病原微生物的代谢产物的产生,就是如果病原生物少了,本身的代谢产物有毒有害的一些产物在减少,这个是抗生素的一个间接作用。



c.抗生素长期使用的副作用,比如说肠道菌群产生了耐药性、有一些药物的残留,另外因为现在的抗生素越来越广谱,所以他们会杀死肠道里一些有益微生物,从而减弱了动物的免疫机能,导致免疫抑制疾病。如果长期用,像刚才说的在无菌的环境下,它可能一点抵抗力都没有了,所以也是很不利的。另外一个它超量使用以后,可能会导致中毒,而且如果混着用抗生素的话,本身会有拮抗作用,可能都没有起到作用,反而毒性有所增强等等。还有抗生素和其他添加剂之间还会有一些不良反应,比如说要加微生态制剂,如果用了抗生素的话,肯定会互相影响作用。另外抗生素随粪便排出体外会对环境造成污染。

2.微生态制剂

微生态制剂就是在微生态学理论指导下,调整微生态失调,保持微生态平衡,提高宿主健康水平的正常菌群及其代谢产物和选择性促进宿主正常菌群生长的物质制剂总称。它包括三部分,一个是直接的益生菌,就是对鱼体有益的微生物;另外一个是能够促进和刺激这些有益菌生长的一些物质,这叫益生元,如果把两者结合起来,就同时把它们做成一个合剂就叫合生元。
163237383699048_67.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:11:14 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
益生菌

益生菌的作用机理:a.分泌一些物质来抑制病原的生长(比如乳酸菌);b.和病原菌争夺营养或附着位点,这样的话益生菌把这个位置占了,病原菌就长不起来了(如溶藻胶弧菌、乳酸菌);c.就是防止有毒物质胺和氨的积累(作为饲料添加剂,芽孢杆菌、链球菌、乳酸杆菌);d.刺激免疫系统,提高鱼体免疫力(作为饲料添加剂,有益芽孢杆菌、光合细菌、重组酵母菌、乳酸菌);f.消除污染物,净化环境(这个主要针对水体,比如说光合细菌、硝化细菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等等,可以吃也可以泼在水里的)。根据不同的作用机理,有不同的微生态制剂,可以根据自己的需要来选择。 



益生菌的种类目前也比较多,包括芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌还有反硝化细菌这些,还有乳酸菌、酵母菌,还有放线菌,另外就是硫化菌,像这些主要是用在水里面的,给水生生物植物提供一些元素。另外就是EM菌,就是合剂,根据你的需要将多种有益菌混合在一起的。现在目前来说如果在饲料里面用得最多的还是芽孢杆菌。



使用益生菌的隐患:a.它的作用不太稳定,因为不同的水体可能适合不同的微生物生长,可能在这里使用这种微生态制剂好象效果很好,可能换一个地方效果又不是那么好,所以在微生态制剂的使用上,我们听到最多的评价就是效果不稳定,有好的,也有说不好的;b.有可能会破坏水域里本身的微生态的平衡;c. 微生态制剂利用率低,因此会比该用的量用得多,可能会导致它过度地滥用,这种过度地滥用可能会进一步地破坏水里面微生态的平衡,这个就是使用益生菌的忧患。现在就是说能不能让鱼体本身含有的一些益生菌,让它自己在合适的环境里、合适的机体里进行益生菌繁殖多一些,这样就没有外来入侵的这种概念,所以就有了益生元。

  

益生元

益生元就是能够刺激肠道里本身的有益菌生长繁殖,但是又不会被鱼体消化掉的一些物质。



益生元的作用机理是它进入体内以后首先是不会被消化吸收利用,但是能够被一些细菌所利用,然后可以改变肠道的微生物群。通过肠道微生物的改变,可以降低肠道的pH值,产生一些有益的酸,起到通便、减少氨氮的排放,减少肠道腐败菌的产生等等一系列的作用。



益生元的种类大概分为几种:a.功能性的寡糖,不能被动物体消化吸收,但却是双歧杆菌等肠道有益菌增殖所需的,由2-10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的一类糖,目前研究得比较多的是寡糖;b.微藻:比如螺旋藻、节旋藻等,这些藻类本身就是很好的蛋白,另外也有调节体内环境,促进有益菌生长的作用;c.天然的中草药或其提取物,比如说黄芪多糖等,它可以提高免疫力,在体内能够直接杀灭或者间接地扶持正常的菌群生长;中草药的优势是可以避免因为使用抗生素而产生的药物残留。

  

合生元

目前合生元就是相当于微生态制剂中的一个高端产品,因为你要找到合适的菌和合适的促进这个菌生长的东西,还要把它们俩放在一起后,能够有互相促进的作用,这样的话从机理上来说好像很简单,但是在实际当中你要筛选出这么合适的东西,实际上是很难的,所以合生元是微生态制剂的一个比较高端的产品。

  

微生态制剂的使用原则

a.降低外界因子的不良影响:水温、pH(芽孢杆菌)、溶氧、光照(光合细菌)、有机物含量、抗生素的使用等;b.尽早、长期使用:在体内微生态平衡未完全建立的幼体期使用效果更佳。随有益菌由高到低的生长周期变化特点要定期补投以维持生态平衡;c.注重有益菌的数量和活力,保存期不宜过长。

3. 酶制剂

酶制剂的作用一个是促进饲料中养分的消化利用,减少肠道中微生物或利用底物的数量,从而维持肠道健康,促进动物生产;第二是通过降解产物的选择性来促进有益菌的增殖,从而降低这些有害菌的生长,提高机体的免疫机能,促进动物生长等;另外它可以把一些大分子的多糖分解为寡糖以后,从而维持肠道微生态平衡。因为寡糖本身是益生元,可以促进肠道中微生物有益菌的生长,所以它的作用实际上也是不可替代的,它可以源源不断地让机体产生合适的益生元,然后促进益生菌的生长。



酶制剂的作用途径也有很多种,可以降低食物的黏度,消除一些酶对内源性消化酶的抑制作用,另外就是减少肠道有害微生物的数量,有一些直接或者间接的作用。另外就是分解产生的寡糖能提高机体的免疫力。还可以消除饲料原料的抗营养因子,补充内源性消化酶的不足。目前酶制剂主要是水解酶比较多,能分解各种饲料里面酶的营养。



酶制剂在水产中的使用比在陆生动物上使用多了两个障碍,一个是它的pH值。因为好多水产动物是没有胃的,所以肠道的pH值偏中性一些,但是很多酶是在酸性环境下有很好的作用,所以在水产中使用活性会降低。另外是加工因素,因为猪鸡饲料一般都是把原料粉碎混匀就可以直接投喂了,但是水产必须是做成颗粒状,那么制粒时的温度会很高,尤其做膨化料,膨化料的温度在121度还有几秒钟,因为酶本身是蛋白质,超过六七十度可能就要变性,所以这可能是酶制剂的一个薄弱环境,可能很多没有到鱼肚子里它已经就没有活性的了。

解决方案:

1

开展一些技术攻关,比如说基因重组、开发一些耐高温的或者适合不同pH值的酶制剂,水产中用得比较多的,比如说中性酶植酸酶,但是这个再耐高温也到不了一百多度,所以说在这个方向对水产上来说来是任重道远,还有很长的路要走。

2

添加一些保护剂,提高酶的耐热能力。这个包括把酶用一些东西包裹起来,或者添加一些物质,提高它的抗热的能力。

3

开发多种的添加工艺和添加方法:a.耐高温的微包技术,就是用一些膜把它包起来,让它能够耐更高的温度。b.后喷涂工艺,就是通过后喷涂工艺,把饲料做出来以后,再将酶制剂喷上,或者在喂鱼之前喷,还有是一些通过真空的喷涂技术把酶吸到饲料颗粒里面去,这样可以起到保护的作用;c.就是预处理原料,有针对性地把原料处理了,让酶把里面的抗营养物质分解掉,然后再把处理过的原料拿来做成饲料,这个酶就不参与到加工过程中;d.就是用一些益生菌,产生一些酶的益生菌来替代酶。

4.酸化剂

酸化剂主要是可以降低肠道里面的酸度,能促进酶的活性。其次就是pH值降低以后,有一些可能适合以前那些pH值有害菌就不生长了,所以能够起到直接降低有病原体数量的作用,如富马酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等。另一类就是通过破坏病原体的细胞膜,有些酸可以直接杀灭菌的作用,例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、山梨酸等。目前用的主要是以有机酸为主。那么有机酸作用的机理很多,与肠道健康有关的是调控肠道里面的微生物种群的平衡,使环境适合乳酸杆菌等一些有益菌的生长,从而达到保护肠道的目的。我们做过相关实验结果表明,没有使用丁酸钠的小肠绒毛变短变少,而且不够完整。投喂了丁酸钠以后的小肠绒毛,绒毛变多了,而且褶皱也变大了,这样的话就有利于提高食物通过丁酸钠消化吸收的面积,起到了很好的作用。所以这些有机酸实际上对鱼的肠道有一个直接的优化过程和改善过程。

5.中草药

1632373871108513_967.jpg
水产通-水产养殖,一点就通!
跳跳鱼 | 2021-9-23 13:11:28 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国
中草药有很多作用,我们前面讲益生元的时候也提到过能够给益生菌提供一个很好的刺激和促进的作用,另外就是本身能够提高鱼的抵抗力、免疫力等等一些,也是很好的。比如说它本身含有一些活性的多糖、寡糖和有机酸等一些物质,能够直接促进益生菌的增殖,比如说这些阿胶、五味子、枸杞等等一些,能够促进双歧杆菌的增长等。



那么对于维持鱼的肠道健康,现在大概有这么一些措施,如果保持了好的肠道环境以后,鱼体本身的免疫力提高了,对外界的应激就会有一个很好的抵抗作用。
水产通-水产养殖,一点就通!
Fufud | 2021-11-20 22:05:19 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国广东
水产通-水产养殖,一点就通!
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则