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本文综述了 NE 病因,探讨其预防管理,重点阐述益生菌及相关疫苗在禽类中的应用。
1. 引言
坏死性肠炎(Necrotic Enteritis,NE)是一种急性、常致命的家禽肠道疾病,全球范围内均有发生,主要由产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)引起,给家禽养殖业带来巨大经济损失。过去研究认为,NE 与产气荚膜梭菌 A、C 型相关,其中 A 型致死性更强。但后来发现,NetB 毒素才是产气荚膜梭菌引发 NE 的主要因素,因此产该毒素的菌株被重新归类为 G 型。
产气荚膜梭菌是一种机会性厌氧革兰氏阳性芽孢杆菌,能在土壤和分解的有机物中形成芽孢并保持休眠状态。除 NetB 毒素外,α - 毒素、TpeL 等毒素也与 NE 发病机制有关。饮食紊乱、免疫抑制物质以及其他感染(如球虫病)等诱发因素,常促使产气荚膜梭菌及其毒素产生。NE 在 2 - 5 周龄幼鸡中更为常见,急性病例会导致家禽养殖的高发病率和死亡率。亚临床 NE 虽不直接导致死亡,但会影响回肠对营养物质的消化吸收,致使家禽生长速度减缓、生产力降低,同样造成经济损失。
曾几何时,抗生素生长促进剂被用于控制 NE。然而,随着对抗菌药物耐药性的担忧日益增加,家禽饲料中抗生素的使用受到严格限制。这使得加拿大和美国的家禽业中,NE 和其他细菌疾病的发生率有所上升。为此,科研人员积极探索产气荚膜梭菌的致病机制,并评估控制该病的新方法。近年来,NE 研究取得重要进展,发现 NetB 毒素可在肠道黏膜层形成孔隙,影响疾病发展;同时,通过分子技术对产气荚膜梭菌进行基因组表征,表明 NE 并非仅由毒素介导,还与该菌的其他毒力因子有关。这些发现为 NE 的防控以及益生菌和疫苗的研发奠定了基础。
益生菌是一类活的微生物,摄入适量时能为宿主带来健康益处。在 poultry production 中,益生菌作为 “功能性食品”,可替代抗生素。像乳酸杆菌(Lactobacillus)、肠球菌(Enterococcus)、芽孢杆菌(Bacillus)等益生菌菌株,能维持肠道微生物菌群平衡、强化肠道屏障、调节免疫状态,对预防 NE 有一定效果。但目前在益生菌的最佳使用方面仍存在关键问题,如确定最合适的菌株、剂量以及有效的作用方式等。现有的研究成果还未能开发出完全有效的疫苗或饲料添加剂来预防 NE。全球范围内,NE 每年给家禽业造成的损失超过 60 亿美元。改进研究方法和应用高新技术,有望基于益生菌开发新的预防手段,降低 NE 的发生率。本文旨在详细阐述 NE 的病因,探讨其预防和管理的不同方面,重点介绍益生菌和益生菌衍生疫苗在家禽领域的应用。
2. 肉鸡中产气荚膜梭菌的致病机制及亚型
产气荚膜梭菌的致病机制极为复杂,涉及宿主、微生物和管理等多方面因素。艾美球虫(Eimeria)感染是导致肠道微生态改变的主要因素之一,不过其他因素也会促使家禽发生 NE。例如,脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol)的存在,能通过在鸡肠道空肠部分产生活性氧,显著促进产气荚膜梭菌生长,导致严重的病变评分。此外,营养补充、环境变化和应激等因素,通过影响肠道微生态,共同推动家禽 NE 的发展。
产气荚膜梭菌通常存在于鸟类健康的肠道菌群中。在健康环境下,它会分泌毒素和酶,降解肠道组织。当摄入高鱼粉、大麦或小麦等饲料时,肠道黏膜层和肠道菌群会发生改变,引发肠道淤滞,促进产气荚膜梭菌的产生。同时,摄入艾美球虫卵囊会使血浆渗漏到肠腔,也有助于产气荚膜梭菌的生长繁殖。失控生长的产气荚膜梭菌会分泌多种成孔毒素和一些具有溶黏蛋白性质的酶,便于其侵入黏膜。在临床病例中,大量毒素分泌会导致肠道严重坏死,病原菌上行迁移,引发胆管肝炎、腹水,最终导致家禽死亡。亚临床型梭菌病诊断难度更大,会降低整体收益,造成更显著的经济损失。
致病性产气荚膜梭菌产生的毒素是 NE 发展的主要原因之一。目前已鉴定出约 20 种与鸡 NE 发病相关的毒素类型。产气荚膜梭菌 A - G 型产生的不同毒素,会在动物和人类中引发不同异常,表明其致病性源于毒素产生。其中,G 型是导致鸟类 NE 的最常见类型,主要是因为 NetB 毒素,它常与 α 毒素共同作用。成孔毒素是主要的细菌毒素类别,NetB 毒素会导致肠道坏死部位穿孔,进而引起肠漏。长期以来,NetB 毒素被视为 NE 的主要致病因子,但产气荚膜梭菌还会产生穿孔素(perfringolysin O,PFO)、β2 毒素和 TpeL 毒素等,这些也是鸟类 NE 的致病因素。特别的是,TpeL 仅在 NetB 阳性菌株中被发现,与其他导致 NE 的菌株无关。除毒素介导机制外,产气荚膜梭菌还会产生其他蛋白,增强其致病性和毒力。例如,该菌黏附于肠道黏膜表面的能力,是 NE 致病性的关键组成部分。研究发现,5 株具有临床毒力的产气荚膜梭菌分离株均具有胶原结合能力,且编码基因呈阳性,而大多数从健康鸟类中分离的菌株与胶原的结合力较弱,这表明胶原黏附在 NE 发病机制中起作用。
产气荚膜梭菌还可通过分解肠道黏液层来定植肠道。它能分解黏蛋白聚糖结构中的单糖,获取营养的同时,避开宿主的主要防线 —— 黏液层的检测。此外,还存在群体感应系统(QS systems),如 LuxS 和 Agr,以及基因表达调节因子 VirR/VirS、PilR/PilS 等。荚膜和生物膜的形成对 NE 病原菌的存活和持续感染很重要,这部分内容将在下一节详细介绍。产气荚膜梭菌能够快速改变生长条件,逃避宿主防御,了解这些机制对设计家禽 NE 管理方法具有重要价值。
3. 益生菌控制产气荚膜梭菌诱导的坏死性肠炎(NE)
NE 因其高发病率、死亡率和对生产的严重影响,仍是家禽生产中的重大问题。现有措施对其控制效果不佳,而益生菌作为更绿色、有机的解决方案,有望替代抗生素。益生菌有助于在家禽消化道内建立适宜的微生物群落,还具有免疫促进能力,符合减少动物饲料中抗生素使用的趋势。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)将益生菌定义为 “摄入足够数量时,对宿主有科学证明的健康促进作用的活微生物”,如今这一定义强调只有具有明确益处的活菌株才属于益生菌范畴。乳酸杆菌、肠球菌、拟杆菌(Bacteroides)和芽孢杆菌等特定益生菌属,在降低家禽 NE 发生率和影响方面效果显著。
益生元利用有益细菌平衡体内有益菌数量,抑制有害细菌生长。添加地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)可减轻产气荚膜梭菌对回肠的负面影响,改善肠道健康。植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)能保护肠道屏障,促进营养吸收。这些作用表明,通过合理调控肠道健康,益生菌有望成为减轻家禽坏死性肠炎影响的有效策略。益生菌不仅能促进微生物合成,还能合成细菌素等物质,抑制产气荚膜梭菌生长。同时,它具有抗炎作用,可下调促炎细胞因子(如肿瘤坏死因子 - α,TNF - α)的表达,减轻炎症。此外,益生菌还能通过提供屏障保护和营养输送服务,增强小肠功能,在调节产气荚膜梭菌引起的疾病、维持家禽肠道健康方面发挥重要作用。
益生菌菌株可直接影响脂多糖(LPS)诱导的细胞因子产生,在炎症和适应性免疫机制中发挥重要作用。例如,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)能增加炎症细胞因子(如白细胞介素 - 12,IL - 12 和转化生长因子 β,TGFβ)的分泌,上调 Toll 样受体 - 5(TLR - 5)和 TLR - 21 的表达,增强宿主对 NE 的保护性免疫,提升家禽整体免疫力。同样,约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)和罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)可增加特异性 T 细胞(CD3+CD8+)和免疫球蛋白数量,增强免疫防御,预防肠道损伤。益生菌对改善肠道形态结构也至关重要。研究表明,枯草芽孢杆菌可增加绒毛高度和隐窝深度,上调紧密连接蛋白(如 ZO - 1、Occludin 和 CLDN1)的表达,强化肠道屏障,促进营养吸收。这些肠道结构和生理功能的改善,对维持家禽健康和生产意义重大。此外,益生菌的拮抗作用可抑制病原菌增殖,降低毒素水平。丁酸梭菌(Clostridium butyricum)能下调产气荚膜梭菌中编码 NetB 和 α 毒素的基因表达,降低宿主的毒力因子;粪肠球菌(Enterococcus faecium)可抑制细胞表面黏附,控制生物膜形成,限制产气荚膜梭菌感染。这些作用使益生菌成为控制家禽感染、改善肠道健康的天然替代方法。
3.1. 竞争占位和物理保护
益生菌菌株可在肠道内有效定植,通过维持肠道形态结构、增加紧密连接蛋白编码基因表达、减少凋亡相关蛋白合成,实现对产气荚膜梭菌的直接物理占位和保护。有研究报道,芽孢杆菌属能有效控制 NE 病变。赵英等人发现,口服地衣芽孢杆菌 H2 可显著降低回肠中产气荚膜梭菌的相对丰度,减轻回肠和肝脏的病理损伤,增强肠道屏障功能和上皮细胞更新,还能减少能量消耗,促进肠内营养吸收。另一项研究表明,添加枯草芽孢杆菌可增加回肠相对长度、空肠相对重量、绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度与隐窝深度比值以及空肠肠壁厚度,同时上调 ZO - 1、Occludin 和 Claudin - 1 的 mRNA 表达。还有研究显示,枯草芽孢杆菌处理的鸡生长性能得到改善,减轻了肠道损伤,提高了绒毛高度与隐窝深度比值,调节了细胞凋亡相关蛋白的表达,从而控制产气荚膜梭菌感染诱导的细胞凋亡,且处理后的肉鸡十二指肠麦芽糖酶活性增加,空肠黏膜中 caspase - 3 蛋白表达活性显著降低。克尔钦等人报道,枯草芽孢杆菌(Bs 29,784)处理可通过上调紧密连接蛋白(CLDN1、JAM2 和 TJP1)编码基因的表达,改善免疫力和肠道完整性,同时调节细胞因子(IL12、干扰素 γ 和 TGFβ)和 Toll 样受体(TLR5、TLR21)的表达。相关研究还发现,植物乳杆菌 Lac16 可显著降低产气荚膜梭菌对 IPEC - J2 细胞的黏附,减轻其诱导的屏障损伤和细胞毒性。此外,补充丁酸梭菌(NECB1 和 NECB2)可减轻 NE 引起的肠道损伤,增加肠道绒毛高度与隐窝深度比值,上调肠道屏障相关分子基因的表达。通常,不同益生菌菌株组合使用可增强对 NE 感染的保护作用。科涅茨卡等人指出,基于多种芽孢杆菌的益生菌饲料,在维持肠道形态结构、改善肠壁厚度方面效果更佳,尤其在产气荚膜梭菌感染的鸡中表现明显,这表明在最佳和感染条件下,多菌株益生菌在维持肠道功能状态方面可能比单菌株益生菌更具优势。不过,简单组合不同益生菌菌株有时也存在争议。维尼修斯?比阿特等人发现,单独测试时,枯草芽孢杆菌降低产气荚膜梭菌生长速率的效果最佳,但添加其他芽孢杆菌属菌株后,其对产气荚膜梭菌的抑制效果反而下降。
另一方面,益生菌菌株可产生不同代谢物,抑制产气荚膜梭菌生长,增强对 NE 病变的保护。乳酸链球菌产生的多肽杆菌肽 —— 乳酸链球菌素(Nisin),具有抗氧化和抗炎特性,能抑制大多数革兰氏阳性菌,提高肉鸡生长性能。梁梅?徐等人观察到,在 NE 攻毒后,添加 100mg/kg 乳酸链球菌素的饲料可显著提高肉鸡体重,降低空肠隐窝深度,减少血清中肿瘤坏死因子 - α(TNF - α)含量,上调空肠中 Claudin - 1 表达,下调 Caspase - 9 mRNA 表达,有效减轻产气荚膜梭菌的负面影响。产气荚膜梭菌感染会通过降低炎症反应、减少肠道细胞凋亡和调节盲肠微生物组成,影响肉鸡生长性能和肠道健康,而乳酸链球菌素可缓解这些影响。近期一项研究也有类似发现,用脱氧胆酸和肠道微生物群产生的丁酸处理鸡的巨噬细胞和离体空肠组织,可诱导宿主防御肽基因和 claudin - 1 基因的表达。在 NE 鸡模型中,将这两种补充剂添加到饲料中,与单独使用相比,可显著提高动物存活率,减少肠道损伤。此外,补充非活性酵母(酿酒酵母,Saccharomyces cerevisiae)细胞壁也能改善肉鸡生长和存活率,对绒毛高度、绒毛表面积和绒毛高度与隐窝深度比值有益。
3.2. 调节宿主免疫反应
调节免疫力是保护肉鸡免受产气荚膜梭菌侵害的有效途径之一。益生菌可改善先天免疫和适应性免疫,有助于预防 NE。芽孢杆菌和乳酸菌(乳酸杆菌属,Lactobacillus spp.)是调节免疫的强效菌株,它们能增强免疫细胞活性、诱导细胞因子合成、强化屏障功能。这些益生菌通过调节肠道微生物群,增强宿主防御,减少产气荚膜梭菌的定植。利用益生菌的免疫调节作用,长期防控 NE 并减少家禽养殖对抗生素的依赖,具有可持续性。
口服地衣芽孢杆菌 H2 菌株可显著提高感染产气荚膜梭菌肉鸡的法氏囊和肝脏免疫器官指数,降低炎症反应,同时提高 IgG 和 IgA 含量,表明其可增强免疫力。枯草芽孢杆菌 DSM29784(BS)菌株能有效减轻产气荚膜梭菌诱导的生长性能下降,提高免疫球蛋白水平,降低病变评分,减少 NE 攻毒后黏膜 IFN - γ 和 TNF - α 水平。除芽孢杆菌属菌株外,乳酸杆菌属物种也能有效限制产气荚膜梭菌感染。有研究在肉鸡模型中使用约氏乳杆菌和罗伊氏乳杆菌,结果显示,与 NE 攻毒组相比,益生菌组合处理组空肠中白细胞介素 - 12 表达降低,回肠中 CXC 基序趋化因子配体 8、IL - 17 和 IL - 13 表达显著下降,同时增加了回肠中 CD3+CD8+细胞和 Bu - 1+IgY+ B 细胞百分比,以及空肠中单核细胞 / 巨噬细胞、CD3+CD8+细胞、Bu - 1+IgM+和 Bu - 1+IgY+ B 细胞频率,表明益生菌通过调节免疫反应减轻了鸡小肠的坏死性肠炎病变。另一项研究评估了 4 种不同乳酸杆菌(2 株约氏乳杆菌、1 株唾液嗜黏蛋白乳杆菌、1 株罗伊氏乳杆菌和 1 株卷曲乳杆菌)对 NE 的防控效果,发现它们可显著改变十二指肠和空肠中干扰素(IFN) - γ、白细胞介素(IL) - 1β、IL - 2、IL - 12p35、IL - 17 以及转化生长因子 β 基因的转录水平,同时轻微改变盲肠扁桃体中 CD8+ T 细胞和 B 细胞频率,部分保护鸡免受 NE 侵害,降低病变评分,改善绒毛与隐窝比值。为探究益生菌的潜在机制,研究人员采用离体模型,发现产气荚膜梭菌或乳酸乳球菌(L. lactis)处理可增加鸡肠道中 CD25+ T 细胞频率,而乳酸乳球菌的存在会降低 T 细胞产生 IFN - γ 的能力和巨噬细胞产生 NO 的能力,表明乳酸乳球菌有望作为益生菌,对抗产气荚膜梭菌感染。植物乳杆菌 Lac16 可减轻产气荚膜梭菌诱导的 IPEC - J2 细胞中促炎细胞因子基因表达和模式识别受体表达,预孵育植物乳杆菌 Lac16 可有效抑制产气荚膜梭菌感染引起的 p65 磷酸化,上调 IPEC - J2 细胞中宿主防御肽的 mRNA 表达水平。值得一提的是,不仅活益生菌能缓解产气荚膜梭菌诱导的 NE,热灭活益生菌、合生元或其他益生菌种类在应对 NE 攻毒时也有一定益处。有研究用热灭活的植物乳杆菌(L - 137)处理亚临床坏死性肠炎,结果显示,高剂量的植物乳杆菌 - 137 可增加脾脏指数、细胞因子水平和肠道 β - 防御素(AvBD - 1 和 AvBD - 7)基因表达,且在产气荚膜梭菌感染后无累积死亡。另一项评估合生元(包含 4 种成年鸡源活菌株:罗伊氏乳杆菌、粪肠球菌、动物双歧杆菌、嗜酸乳杆菌以及益生元低聚果糖,FOS)功效的研究发现,在 NE 感染期间,合生元补充剂可减少中肠损伤,增强对 NE 的保护性免疫,包括增加 CD4+<+、CD8+ T 细胞和调节性 T 细胞(Tregs)百分比、胆汁中 IgA 产生、盲肠扁桃体中 IL-1β 和 IFN-γ 表达。此外,添加额外的益生菌和益生元可增强合生元的功效。还有研究表明,酵母细胞壁提取物(β- 葡聚糖和甘露糖蛋白)在坏死性肠炎攻毒时,可增强细胞生长和存活信号,减少细胞死亡 / 凋亡和先天炎症反应,通过产生代偿信号降低疾病严重程度。而一项研究发现,乳酸杆菌属混合物,无论是活菌混合物、热灭活混合物还是培养上清液,在脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和产气荚膜梭菌混合攻毒模型中,均能部分减轻肠道损伤。需要注意的是,目前尚不能明确活益生菌和灭活益生菌哪种对预防产气荚膜梭菌感染效果更好。例如,联合饲料和水的后生元处理在减轻 NE 严重程度、改善肉鸡肝脏和免疫状态方面效果显著,优于常用的益生菌(干饲料添加剂、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合水剂)。
3.3. 影响肠道微生物组和代谢物的组成
除影响宿主肠道完整性和免疫反应外,益生菌的施用还会影响鸡肠道微生物组及其相关代谢物。近期研究发现,肠道微生物组与产气荚膜梭菌诱导的 NE 病变严重程度密切相关,而益生菌处理通常可有效纠正产气荚膜梭菌诱导的微生物群组成变化。一般来说,益生菌菌株的存在可显著增加感染产气荚膜梭菌后鸡肠道内有益细菌的数量,同时显著降低有害微生物的比例。例如,与正常组相比,NE 攻毒组盲肠中拟杆菌属(Bacteroides)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、丹毒丝菌属(Erysipelatoclostridium)、厌氧氢杆菌属(Hydrogenoanaerobacterium)和小杆菌属(Subdoligranulum)的数量减少;而用 地衣芽孢杆菌 H2 菌株处理的鸡,与 NE 组相比,这些有益菌的数量增加。在使用其他益生菌菌株预处理的鸡中也观察到类似结果,如枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌属菌株。用约氏乳杆菌、唾液嗜黏蛋白乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和卷曲乳杆菌处理的鸡,其体内放线菌门(Actinobacteria)、乳杆菌科(Lactobacillaceae)和厚壁菌门(Firmicutes)的水平升高 。
其他一些益生菌菌株,如罗姆布茨菌属(Romboutsia),也与 NE 的发生有关。赫姆拉塔?高塔姆等人发现,产气荚膜梭菌攻毒的肉鸡空肠中,乳酸杆菌属和罗姆布茨菌属数量大幅减少,同时梭菌属(Clostridium)和大肠杆菌属(Escherichia)显著增加;而未出现临床或亚临床 NE 的鸡,其体内罗姆布茨菌属水平明显更高,这表明罗姆布茨菌属和乳酸杆菌属有望成为预防和控制 NE 的候选菌株。代谢物是当前 NE 研究的另一个热点。例如,枯草芽孢杆菌 DSM29784(BST)处理可使鸡盲肠中 35 种代谢物增加,包括琥珀酸、尿嘧啶、苹果酸、丙酮酸、乳酸和己二酸;同时,与亚临床肠炎(SNE)组相比,有 52 种代谢物下调,如壬二酸、吲哚、油酸、L - 谷氨酸、苯丙酸、戊酸、次黄嘌呤、D - 葡萄糖、3 - 羟基苯甲酸、泛酸和烟酸。该研究还通过 KEGG 富集分析,发现 SNE(合生元处理)和 BST(益生菌处理)两组之间存在 77 条富集通路,涉及氨基酸、脂肪酸和碳代谢等营养能量加工过程的改变,以及微生物组与代谢物之间的相互作用。例如,乳酸杆菌属与尿嘧啶呈正相关,与焦谷氨酸和 D - 阿拉伯糖等产生的负面影响呈负相关。以植物乳杆菌 - 16 和多粘类芽孢杆菌 - 10 为例,它们可逆转感染导致的微生物群和代谢的许多负面变化,恢复 B 族维生素的产生,改善肽聚糖生物合成,并促进丙酮酸转化为乙酸和乳酸的途径。这项研究突出了益生菌和合生元对肠道细菌的影响,进而影响关键代谢途径以及微生物与代谢物之间的相互作用,这些作用有助于感染后恢复平衡。
3.4. 对产气荚膜梭菌基因表达的调控影响
益生菌菌株或其相关产物不仅能增强鸡对 NE 感染的免疫反应,还能直接影响病原菌。研究表明,植物乳杆菌 Lac16 菌株可显著抑制产气荚膜梭菌生长,这与 pH 值降低有关。除直接抑制作用外,毒素基因表达也受到影响。有研究发现,在麦哲伦企鹅模型中,混合使用益生元和副益生菌(1 - 蔗果三糖和热灭活的植物乳杆菌 FM8)可降低产气荚膜梭菌中编码 α- 毒素的 plc 基因水平。同样,饲料中添加丁酸梭菌,通过实时荧光定量 PCR 和蛋白质免疫印迹分析发现,也能显著降低 plc 基因的表达。生物膜是产气荚膜梭菌诱导 NE 感染的关键因素,粪肠球菌 DB1 对产气荚膜梭菌生物膜形成具有显著抑制作用,且这种抑制作用呈剂量依赖性,即浓度越高的类细菌素抑制物质,对生物膜形成的抑制效果越明显。类细菌素抑制物质作为一种抗菌物质,可破坏产气荚膜梭菌生物膜并杀死细菌细胞,为控制 NE 等生物膜相关感染提供了新的有效策略。因为生物膜的形成能保护细菌,使其更耐受多种治疗,所以这一发现凸显了产生细菌素的细菌作为天然治疗剂对抗病原微生物的潜力。
4. 基于益生菌的疫苗或纳米抗体递送菌株
益生菌菌株还可作为载体,提供针对产气荚膜梭菌感染的保护性抗原。由于 NetB 毒素和 α 毒素被认为是产气荚膜梭菌诱导 NE 的最关键致病因素,大多数研究将这两种毒素作为 NE 疫苗设计的靶点。除了沙门氏菌(Salmonella)载体疫苗和基于类毒素的亚单位疫苗在家禽中进行测试外,益生菌,尤其是乳酸菌,也被报道为有前景的鸡 NE 口服疫苗载体。一株重组表达产气荚膜梭菌 NetB 蛋白的干酪乳杆菌(Lactobacillus casei),将其口服接种鸡后,鸡血清中产生了强烈的抗 NetB 抗体反应,对 NE 攻毒表现出显著的保护作用。此外,在攻毒试验期间,接种疫苗的鸡体重增长幅度明显高于对照组,首次证明了基于益生菌的载体疫苗有望成为保护肉鸡免受 NE 侵害的有效选择。此后,干酪乳杆菌菌株还被用于表达产气荚膜梭菌 α 毒素的 C 末端结构域,接种鸡产生了特异性抗 α 抗体,在实验性 NE 攻毒中也表现出较强的保护作用,且免疫鸡在攻毒实验中的体重增加高于对照组。除干酪乳杆菌菌株外,卷曲乳杆菌 N-11 被用于合成 α、ε、β1 和 β2 类毒素,并在鸡中评估其保护效果。口服免疫后,重组菌株可在鸡血清和肠道黏液中诱导产生高水平的特异性分泌抗体(IgA、IgY),同时显著增加鸡体内细胞因子(包括干扰素 -γ、白细胞介素 IL-2、IL-4、IL-10、IL-12、IL-17)水平和脾脏淋巴细胞增殖,为控制产气荚膜梭菌的口服疫苗提供了有希望的选择。除上述基于质粒的表达系统外,通过同源重组将产气荚膜梭菌的 NetB 基因插入敏捷乳杆菌 La3 染色体中,该基因在 100 代以上稳定整合,展现出作为鸡活疫苗的潜力,不过目前尚未有鸡喂养和攻毒研究的报道。
除用作疫苗递送载体外,益生菌菌株还可作为载体递送针对产气荚膜梭菌的保护性抗体。甘加亚等人构建了罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus (Lactobacillus) reuteri)载体,用于原位转移针对 NetB 和 α 毒素的纳米抗体。首先制备纳米抗体,发现其可有效中和 NetB 和 α 毒素,然后利用罗伊氏乳杆菌菌株高效分泌纳米抗体,这些纳米抗体具有中和毒素的能力,在遗传和表型上可稳定存在约 500 代,并能在鸡体内定植。通过饮水和蛋内接种两剂重组罗伊氏乳杆菌菌株后,鸡对 NE 相关死亡率具有保护作用,为使用罗伊氏乳杆菌作为活载体转移纳米抗体治疗 NE 等复杂疾病提供了概念验证数据。最近,具有高中和活性和高胃肠道提取物稳定性的巴斯德毕赤酵母(pichia pastoris)和枯草芽孢杆菌菌株被用于表达和分泌靶向 NetB 和 CnaA 的蛋白。将培养上清液口服给予鸡,用巴斯德毕赤酵母和枯草芽孢杆菌产品改性饲料处理的鸡,死亡率分别降至 11.25% 和 7.5%,而 mock 对照组死亡率为 23.75%。
5. 结论
综上所述,天然益生菌以及利用益生菌开发的疫苗在调节家禽 NE 方面具有巨大潜力。益生菌通过向肠道微生物群落中添加有益菌株,减少产气荚膜梭菌的数量和繁殖,在疾病预防中发挥重要作用。然而,目前益生菌在控制产气荚膜梭菌方面的应用还不够优化。益生菌的有效性取决于产品类型及其活力,多菌株配方对 NE 的保护效果不如非活性单菌株产品。因此,需要进一步研究优化益生菌的组成,并评估其在临床实践中的合理应用。此外,尽管益生菌可有效用作 NE 疫苗的载体,但在广泛应用疫苗之前,仍需解决一些问题,如提高益生菌菌株中外源抗原的生产效率等。解决这些挑战对于在家禽业中推广益生菌,将其纳入高效、长期的 NE 预防策略至关重要。