益生菌在宠物肥胖症中的潜在应用价值

益生菌，是一种能定植于动物机体肠道和生殖系统，可以维持肠道菌群平衡，并且对宿主具有免疫调节作用的一类微生物。目前，酵母菌、肠球菌、地衣芽孢杆菌、乳杆菌、枯草杆菌、丁酸梭菌、蜡样芽孢杆菌和双歧杆菌等已经应用于人体。近些年，随着宠物养殖数量的大量增加，一些微生物添加剂也逐渐扩大到宠物日粮中。

1.维持肠道菌群平衡

肠道菌群是由宿主肠道中的细菌、古菌、真菌、原生动物以及病毒所组成的群体，与机体健康密切相关。拟杆菌门和厚壁菌是肠道内的两大类优势菌群。在动物机体健康状态下，宿主的肠道微生态系统往往处于动态平衡中。益生菌可以通过占位作用形成生物屏障，从而抑制病原菌的黏附和繁殖，维持机体肠道健康和菌群平衡。

益生菌对上皮细胞具有较好的黏附性，进入宿主后通过黏附素与肠黏膜细胞紧密结合，在肠道黏膜的表面，开始定植占位，大量繁殖，形成一层重要的生理屏障。这一屏障将致病菌与肠道组织有效地隔离开来，限制致病菌产生的毒素直接接触肠道上皮细胞而诱发炎症反应。

益生菌可以通过抑制致病菌对肠上皮细胞的黏附作用，抑制致病菌的生长，促进有益菌群生长，进而调节肠道稳态并促进肠道健康。大多数益生菌如拟杆菌属、乳杆菌属和梭菌属为兼性厌氧菌或严格厌氧菌，厌氧菌的大量繁殖使肠道处于一个缺氧微环境的状态，进而抑制肠道中的一些革兰氏阴性菌的繁殖，维持肠道健康。

此外，益生菌的代谢产物，如过氧化氢、细菌素或多肽等，也可以抑制致病菌的生长和繁殖。益生菌对宿主的保护作用是靠其对致病菌具有抑制作用实现的。

一些研究发现，嗜酸乳杆菌和双歧杆菌能够抑制肠道中的大肠杆菌、痢疾杆菌、沙门氏菌，并且抑菌效果显著。另有研究表明，给添加有婴儿双歧杆菌和乳双歧杆菌混合物的日粮饲喂仔猪，能有效降低鼠伤寒沙门氏菌数量，缓解仔猪感染沙门氏菌引起的临床病变。

枯草芽孢杆菌易于生产和保存，对宿主肠道具有多方面调节作用等优点，是农业农村部批准的一种能在动物中应用广泛的一种益生菌，其被广泛应用于畜禽及水产养殖业，用以预防肠道相关疾病。研究发现，枯草芽孢杆菌对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑菌性。

2.免疫调节作用

益生菌除了可以调节肠道菌群平衡，在调节宿主免疫反应中也具有一定的作用。益生菌参与调节宿主免疫器官的生长发育，诱导一定的肠道免疫反应，在加强肠道黏膜免疫功能上表现出较强的作用，增强机体免疫力和抗病力。

宿主肠道中的上皮细胞能够识别先天免疫系统的共生菌和病原菌，这种由病原微生物所特有的模式识别受体，也称模式识别分子所介导。这些PRM特异性地识别病原体相关的分子，可以促进或抑制机体的炎症反应。先天性免疫细胞在肠道黏膜先天性免疫中发挥主要作用，肠黏膜中的免疫细胞，比如巨噬细胞和树突状细胞，可以分泌大量的抗炎性细胞因子白介素-10(IL-10)，抑制过度的免疫应答，维持机体的免疫稳态。

乳酸杆菌能够激活肠道黏膜免疫细胞(B淋巴细胞和巨噬细胞)，这是益生菌通过调节肠上皮组织中的免疫细胞来发挥免疫效果的一种方式。免疫细胞因子中的IL-6和TNF-a是两种重要的细胞因子，在调节机体免疫机能、炎症反应、抗肿瘤中具有重要作用。

此外，益生菌可以诱导肠上皮细胞产生细胞因子，诱导M细胞介导的肠相关淋巴组织免疫反应，进而调节肠道的适应性免疫反应。这个过程产生的抗体IgA，其为黏膜抗感染免疫的重要组成部分，可以中和毒素和病原，阻止病原黏附黏膜。

研究发现，枯草芽孢杆菌和乳酸菌能诱导十二指肠和回肠内IL-6和IL-1β的产生，显著提高十二指肠pBD-2基因的表达量，并显著提高肠上皮细胞TLR--2和TLR-9的表达，使免疫系统具有更强的清除病原菌的能力，有效控制病原微生物的感染。

另有研究发现，罗伊氏乳杆菌和干酪乳杆菌能够刺激初始DC来驱动Treg细胞的发育，进而上调IL-10水平。

因此，益生菌利用调节肠屏障功能、固有免疫和适应性免疫反应来调节肠上皮细胞介导的防御反应，增强机体的免疫力和抵抗力。

肠道菌群调控机体免疫细胞发育和免疫应答，不仅通过直接接触而发挥作用，还可以通过间接的方式来调节。黏膜相关永久性T细胞(MAIT)在肠道稳态中发挥了重要的作用。研究发现，维生素B2的衍生物可以诱导MAIT的发展为一种代谢产物，从肠道进入血液循环，再进入胸腺后发挥作用。此研究结果表明，肠道菌群及其代谢物可以通过血液循环对胸腺细胞发育进行调控，这对于有针对性地开发临床药物具有重要的指导意义。

3.其他作用

益生菌可刺激宿主消化道内淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等多种消化酶的产生并提高其活性，有利于碳水化合物和饲料中复杂物质的降解，促进动物消化和吸收营养物质。此外，益生菌在动物肠道内的增殖过程中能合成多种维生素，促进动物对蛋白质和钙铁等离子的吸收。

益生菌还有助于乳酸和其他游离脂肪酸的产生(如乙酸、丙酸和丁酸等一些短链脂肪酸)，可降低胃肠道酸度和氧化还原电势，调节动物胃肠道环境中酸碱平衡和电解质平衡，促进有益菌的生长，清除或者抑制致病菌的生长，从而维持消化道的正常生理功能。

1.宠物肥胖症危害

宠物肥胖症是一种营养代谢病，在小动物临床上极为常见。一般是通过宠物犬、猫体重来衡量的，超过该品种正常体重的15%被认定患有肥胖症。肥胖症患宠灵活性降低，行为活动容易受影响。还容易导致一些疾病的发生，比如高血压、糖尿病、高血脂等。肥胖症还极易导致心血管疾病、呼吸困难、创伤性骨科疾病、退行性骨科疾病和非酒精性脂肪肝等。

近年来，宠物犬、猫发生肥胖症比例越来越大。研究显示，38%的犬超重，在英国和法国肥胖犬的比例分别为50%和47%。相关研究表明，老年犬、猫(10年以上)肥胖的发生率最高，在60%左右。犬类品种中巴哥犬、比哥犬、达克斯猎犬、拉布拉多、雷特里弗犬、哈士奇等由于遗传或是种类基因有着天生易胖的体质。

2.益生菌在宠物肥胖症中的潜在应用

肠道菌群与机体代谢息息相关。研究发现，肠道菌群能够消化利用宿主不能直接利用的一些物质，比如淀粉和多糖，从而为宿主提供能量。目前，小鼠和大鼠是研究肥胖常用的动物模型，肥胖模型一般通过长时间饲喂高能饲料或者应用遗传性肥胖小鼠来实现。一些研究表明，粪便移植会影响肝糖原和甘油三酯的合成，影响体重。国外有关学者在肠道移植试验中发现，来自肥胖小鼠的肠道菌群会增加无菌小鼠患肥胖的概率，而且也间接验证了微生物可影响能量吸收的机制。

人类医学有关研究将肥胖和糖尿病患者的肠道菌群结构与健康人的肠道菌群进行比较，发现有很大的不同。古细菌在肥胖者体内含量更多，并且在肥胖者体内厚壁菌门比例升高，拟杆菌门比例下降。但是，目前肠道菌群与肥胖之间的关系还需要更深一步的研究，二者之间的关系还尚不明确。研究人员通过小鼠模型发现多枝梭菌、阴沟肠球菌可以促进肥胖；阿克曼菌和某些双歧杆菌和乳酸杆菌则有抗肥胖作用，副干酪乳杆菌具有减少机体脂肪累积的作用。

目前，肥胖被认为是一种低度的、慢性炎症性疾病，可导致2型糖尿病和心血管疾病的发生。在该领域中，由IL-1β、IL-18和IL-33组成的细胞因子白介素(IL)-1超家族成员途径被引起关注。IL-18 和IL-33细胞因子可抵抗代谢失调；IL-1β在肥胖中炎症介质的作用，导致胰岛素抵抗和2型糖尿病。IL-1 家族的成员在肥胖和代谢性疾病的发展中有重要作用，并且呈负性相关。肥胖患者的血清中IL-36细胞因子的表达量升高，并且与2型糖尿病患者的血糖水平呈负相关，IL-36细胞因子可以促进结肠黏膜上黏液的分泌。研究发现，缺乏IL-36Ra (一种IL-36家族信号传导拮抗剂)的小鼠，高脂饮食引起的体重增加幅度减少，显著降低高血糖症和胰岛素抵抗的发生率，并且这些保护作用与肠道微生物中新陈代谢保护细菌Akk的丰度增加有关。

Akk是人类和其他动物的肠道中一种常见菌，广泛参与宿主肥胖的调节。多项临床研究发现，Akk与代谢紊乱呈负相关。通过饮食或药物补充后，Akk的富集通常与改善的代谢参数相吻合。口服Akk活菌可以保护小鼠免受饮食诱发的肥胖则。给予Akk干预的小鼠，可以显著改善高脂饮食诱导的代谢紊乱，包括脂肪量获得、代谢性内毒素、脂肪组织炎性反应和胰岛素抗性，从而缓解了肥胖的发展。Akk能降低机体内毒素和肠道内炎症水平，增强肠道屏障和肠肽分泌。这些研究为开发使用益生菌预防或调节肥胖症及其相关代谢紊乱的治疗方法提供了重要依据。

研究表明，益生菌可以缓解高脂饲养小鼠所患代谢综合征的症状，但是当对高脂肪饮食中添加一些益生菌(比如乳酸杆菌和双歧杆菌)则会显著减缓高脂肪饮食诱导的体重增加，降低血糖和血脂。通过口服灌胃给小鼠一定剂量的多形拟杆菌，小鼠血清中的谷氨酸浓度下降，脂肪细胞的脂肪分解和脂肪酸氧化过程得到增强，从而降低脂肪堆积。

高脂饮食会导致肠道菌群的变化，益生菌被认为具有改善代谢性疾病的潜在功效。益生菌具有改善肥胖、调节血脂和胆固醇、缓解炎症等功效。然而，益生菌与宠物肥胖之间的关系尚且没有定论，益生菌改善宠物肥胖的功效还存在争议。通过益生菌调节肠道菌群的方式有可能是未来治疗和调节宠物肥胖问题的一个可行方法，相关领域仍需大量的研究。

在畜牧业中，益生菌的主要作用有提高畜禽生长性能和营养利用率，除此之外还能减少幼畜腹泻率，提高幼畜免疫力。近年来，宠物专用益生菌也在迅速发展，市场已经有相应的产品在售，成分多为乳酸菌、芽孢杆菌以及酵母菌等或者混合菌剂。在宠物医疗上，益生菌可能在宠物肥胖、糖尿病、肠炎、腹泻、过敏、结石甚至是肿瘤方面的治疗上会有一定的作用。但都尚处于试验阶段，未应用于伴侣动物临床。虽然宠物用益生菌发展前景广阔，但在临床诊疗上的运用还处于起步阶段。

宠物益生菌产品行业的主要问题是尚未制定相关的制造及检验标准，造成产品的质量安全性、可控性和有效性都较弱。但是，随着基因编辑技术和以大数据为基础的组学等技术的日益成熟，通过构造工程益生菌使之可以特异性的靶向治疗或者调节动物的某种疾病将会成为现实。美国Zbiotics近期推出的经基因工程改造的枯草芽孢杆菌产品，其产品导入了乙醛脱氢酶基因，可以用于饮酒前的解酒。精准宠物医疗会在不久的将来成为宠物医疗的重要发展方向，通过给予特定益生菌制剂就可以达到预防，缓解甚至治疗宠物特定疾病的效果。