益生菌缓解家禽病毒感染：Lactobacillus acidophilus、L. casei和L. plantarum对NDV、AIV和IBV的免疫调节机制与治疗潜力

《Veterinary Medicine and Science》：Probiotics as a Strategy for Mitigating Viral Infections in Poultry: Immunomodulatory Mechanisms and Therapeutic Potential

　　

家禽病毒感染仍是家禽业持续存在的挑战，造成重大经济损失并对人类健康构成潜在威胁。涉及传染性支气管炎病毒（IBV）、新城疫病毒（NDV）和禽流感病毒（AIV）等病原体的疫情暴发频率不断升高，凸显了有效干预措施的迫切需求。益生菌因具有增强免疫应答和建立健康肠道微生物组的潜力，作为抗击这些病毒感染的一种有前景的策略而受到关注。研究人员在Google Scholar、Scopus和PubMed上使用关键检索词进行了文献检索，如“probiotics”、“Lactobacillus”、“acidophilus”、“poultry”、“viral infections”、“Newcastle Disease Virus (NDV)”及其他相关术语。所纳入稿件的标准基于其与家禽中益生菌干预的相关性、对免疫学机制的关注以及对西非家禽养殖系统中常见病毒病原体的考察。本综述探讨益生菌在减轻NDV、AIV和IBV对家禽影响中的作用，重点聚焦其免疫调节效应和抗病毒机制。Lactobacillus acidophilus、L. casei和L. plantarum已显示出在对抗NDV感染方面具有引人注目的前景，其通过调节免疫学参数和增强抗体应答发挥作用。同样，这些益生菌对AIV表现出抗病毒活性，促进免疫激活并降低病毒载量。此外，L. acidophilus和L. plantarum已成为IBV疫苗的潜在佐剂，可改善抗体应答和体液免疫。

1 Introduction
家禽生产是全球食物系统的重要组成部分，为数百万人提供可负担的动物蛋白、收入和生计。家禽生产的快速扩张伴随病毒性疾病持续暴发，威胁群体健康、生产力与食品安全。病毒感染可导致高发病率和高死亡率、生长性能下降、繁殖功能受损、产蛋量减少以及疾病控制和群体损失相关的高额成本。在发展中国家，小农和庭院养殖系统常难以获得兽医服务、疫苗、诊断设施和有效生物安全措施。当前控制家禽病毒病主要依赖疫苗接种、生物安全、监测和群体管理。疫苗仍是减少多种家禽病毒病严重程度和传播的重要工具，但因抗原变异、新病毒株出现、疫苗反应差异和接种实践差异，疫苗并不总能提供完全保护。环境应激尤其高温可增加氧化应激、改变代谢、破坏肠道完整性并损害免疫功能，从而增加易感性。传染性法氏囊病病毒（IBDV）可损害免疫组织，尤其法氏囊和法氏囊来源淋巴细胞，削弱宿主对重复病原感染的应答。肠道微生物组是宿主免疫和抗感染能力的重要组成部分，与肠上皮细胞和免疫细胞持续互作，参与先天性和适应性免疫应答的发育与调节。微生物代谢物和微生物相关分子模式可影响免疫细胞活化、细胞因子产生、上皮屏障完整性和系统性免疫功能。益生菌可同时影响肠道微生物生态和宿主免疫功能，乳酸菌（LAB）可通过竞争排斥、产生抗菌代谢物、增强肠道屏障、调节炎症反应和调控免疫细胞活性促进肠道健康。其抗病毒作用可能不限于直接抑制病毒，还可通过肠上皮细胞和免疫途径增强宿主抗病毒防御。Lactobacillus casei、L. acidophilus和L. plantarum因具有多重益处而成为应对家禽病毒的重要益生菌，可刺激先天性和适应性免疫，促进抗病毒细胞因子产生并增强吞噬活性，同时通过调节肠道微生物组成维持肠道健康。本综述聚焦IBV、NDV和AIV，旨在理解益生菌施用、肠道微生物组调节、免疫应答和病毒结局之间的联系，并识别具有真正预防或治疗潜力的菌株。
2 Methodology
本综述旨在综合关于益生菌作为免疫调节干预措施对抗西非家禽流行病毒感染的知识。文献检索聚焦于探索益生菌与病毒病原体相互作用的原始和二次研究文章，强调免疫应答和可持续疾病控制潜力。相关文献通过Google Scholar、Scopus和PubMed等在线科学数据库综合检索获得。关键检索词包括“probiotics”、“Lactobacillus”、“acidophilus”、“plantarum”、“poultry”、“viral infections”、“Newcastle Disease Virus (NDV)”、“Infectious Bronchitis Virus (IBV)”、“Avian Influenza Virus (AIV)”、“immunomodulation”、“immune response”、“vaccine”、“West Africa”和“gut microbiome”。使用“AND”和“OR”等布尔运算符优化检索。检索后通过标题和摘要排除不相关研究，并对通过初筛的文章进行全文筛选。纳入标准基于与家禽益生菌干预的相关性、对免疫学机制的关注以及对西非家禽养殖系统中常见病毒病原体的考察。实验研究、观察性研究以及提供理论或背景深度的既往综述均被考虑。检索显示，关于西非背景下应用益生菌控制家禽病毒感染的高质量、区域特异性研究有限，凸显显著研究空白，需要更多针对性原始研究以建立情境特异性益生菌策略并评估其缓解家禽病毒病的效力。
3 Prevalent Avian Viruses in the Sub-Saharan Region
撒哈拉以南非洲因鸡病毒感染面临严重经济后果，包括生产力降低、生产成本升高以及区域对外国直接投资吸引力下降。在埃塞俄比亚、加纳、肯尼亚和尼日利亚的研究发现，禽流感（AI）暴发可导致显著生计损失，影响小规模和商业家禽养殖者。在尼日利亚，禽流感流行可能导致鸡肉产量下降21%，给鸡肉生产者造成重大经济损失。最流行的病毒病包括由强毒NDV引起的新城疫（ND），其影响多种禽类并具有高死亡率。禽流感尤其高致病性H₅N₁毒株不仅危害家禽健康，还具有人兽共患潜力。其他重要病毒包括由IBDV引起的传染性法氏囊病（IBD）和由IBV引起的传染性支气管炎（IB）。
3.1 Newcastle Disease Virus
NDV首次于1927年在印度尼西亚报告，Newcastle名称源于1927年 Newcastle 城的一次暴发，约700只成年鸡和不同年龄雏鸡死亡。非洲首次报告于南非，肯尼亚曾发现相似症状。西非首次病例仍未知，推测可能通过野鸟、运输和家禽贸易传入，但尚未证实。多项血清学检测证实该病在多个非洲国家存在。由于自由放养制度，ND在西非国家仍高流行。加纳近期观察到高血清阳性率，本地鸡在广泛养殖系统下的血清阳性率高于集约化系统。血清学调查还发现Kumasi及周边本地鸡和珍珠鸡中存在循环ND抗体。尼日利亚Oyo和Kano州以及Abuja的ND流行率也被报告，科特迪瓦亦记录血清阳性率。
3.1.1 Impact of Probiotic LAB on NDV
为降低NDV流行并减少治疗中对细胞的依赖，研究探索了多种益生菌抗病毒感染的效能和作用。LAB是寻找抗NDV益生菌的主要对象，其自然存在于胃肠道并被归类为益生菌，多种Lactobacillus属物种被用于限制NDV对家禽的影响。
3.1.1.1 Lactobacillus acidophilus
L. acidophilus可通过增强先天性和适应性免疫发挥功能。体外研究显示，其可强效诱导辅助性T细胞1（Th1）细胞因子，如白细胞介素（IL）-12和干扰素（IFN），并刺激自然杀伤（NK）细胞功能。口服L. acidophilus可增强免疫应答，表现为淋巴细胞和白细胞计数显著增加，并在接种减毒活NDV疫苗后出现单核细胞增加。二次NDV疫苗接种后2周观察到NK细胞活性呈剂量依赖性增加，并检测到IFN mRNA表达。将Lactobacillus作为NDV疫苗佐剂的研究发现，Lactobacillus处理组的免疫球蛋白G（IgG）和NDV抗体水平显著高于仅接种疫苗组和阴性对照组。
3.1.1.2 Lactobacillus casei
L. casei因其免疫调节特性被用作NDV疫苗佐剂，多种重组L. casei株被研究作为家禽新型疫苗接种策略。口服表达NDV血凝素-神经氨酸酶（HN）的L. casei可增强免疫应答且不损害生长性能。口服Lc-pPG-HN可显著提高体重和免疫器官指数，改善空肠分泌型免疫球蛋白A（SIgA）、盲肠细菌相对丰富度和小肠组织形态发育，并提高血凝抑制（HI）抗体滴度和血清细胞因子表达。研究还表明，益生元对益生菌的免疫调节活性十分关键，例如 dextran 与L. casei联合饲喂可显著提高抗牛血清白蛋白（BSA）IgG浓度，而单独使用L. casei或dextran未见升高。
3.1.1.3 Lactobacillus plantarum
L. plantarum自然存在于哺乳动物口腔和肠道，对病原微生物具有多重益处，可通过产生细菌素、有机酸和细菌素类似物抑制有害及腐败微生物。研究显示，肉鸡饲料补充L. plantarum可显著增加ND疫苗接种后的抗体产生，并使加强免疫后第28天和第42天血清中CD4分子水平高于对照组。L. plantarum也被探索作为NDV疫苗佐剂，可增强对抗原的免疫应答。包含L. plantarum和NDV K148/08株的疫苗配方或饲料组合物与不含LAB的灭活疫苗相比，具有协同性高抗原量减少作用，并可抑制临床症状和/或病毒释放。
3.2 Avian Influenza Virus
AIV有多种毒株，其中H₅和H₇毒株致病性最强。H₅N₁引起首次记录的高致病性AI暴发，此后在多个大陆造成疫情。非洲首次报告于尼日利亚，随后多例报告给该大陆家禽业造成巨大损失。尼日利亚Kaduna州发现H₅N₁亚型高致病性禽流感（HPAI）病毒，并扩散至多个州和联邦首都区，持续数月。加纳也报告首次HPAI H₅N₁家禽感染，随后疫情复发导致大量鸡受影响和死亡。布基纳法索亦受多波HPAI H₅N₁影响，系统发育分析显示相关病毒与尼日尔和尼日利亚病毒接近，表明病毒易跨境传播，控制困难。H₇病毒曾在多国引起暴发，但在撒哈拉以南区域罕见。由于AI A病毒对抗病毒药物产生耐药性，研究人员探索益生菌等更有效、作为营养保健品安全且可负担的治疗方式，产乳酸益生菌已显示可预防和控制AIV。
3.2.1 Impact of Probiotic LAB on AIV
3.2.1.1 Lactobacillus acidophilus
L. acidophilus已显示对感染AIV的鸡具有有效抗病毒作用。L. acidophilus单独或与Lactobacillus reuteri和Lactobacillus salivarius组合可增强鸡巨噬细胞对抗AIV的能力，并伴随多种免疫相关基因表达增加，包括IFN、IFN诱导跨膜蛋白M3（IFITM3）、IL-1、2′,5′-寡腺苷酸合成酶（OAS）和干扰素调节因子7（IRF7）。乳杆菌处理巨噬细胞产生更多IFN蛋白和一氧化氮（NO），并增加CD40表面表达。L. acidophilus联合或不联合菊粉 prebiotic 还可改善健康和AIV感染鸡胸肉理化学品质。L. acidophilus ATCC 4356的S层蛋白被鉴定为新的抗病毒物质，可刺激树突状细胞（DC）并增加IL-10释放，还可阻止H₉N₂ AIV入侵DC。
3.2.2 Lactiplantibacillus plantarum (L. plantarum)
L. plantarum对某些AIV毒株的抗病毒活性已被研究。L. plantarum KAU007对低致病性AIV H₉N₂显示显著抗病毒效能和抗氧化活性，游离培养上清显示IL-6和IFN水平剂量依赖性降低，因此KAU007可视为针对H₉N₂的潜在益生菌。为增强H₉N₂疫苗效果，研究人员开发了可激活DC的Lactobacillus重组疫苗，发现表达HA蛋白和DCpep的L. plantarum通过Toll样受体（TLR）诱导的NF-κB通路激活DC，并通过CCR7-CCL19/CCL21轴促进DC迁移，增强免疫原向T和B淋巴细胞呈递，使T细胞向Th1、Th2和调节性T细胞（Treg）极化，激发更有效的黏膜和适应性免疫应答。L. plantarum对高致病性H₅N₁和H₇N₁的作用仍大多未探索。
3.2.2.1 Lactobacillus casei
L. casei对家禽AIV的影响尚未在文献中充分证明；但在小鼠研究中，其可介导高水平血清IgG和黏膜免疫球蛋白A（IgA）。其在家禽AIV中的作用仍待探索。
3.2.3 Effect of Probiotic Bacillus Species Against AIV
芽孢杆菌属（Bacillus）长期被探索作为抗AIV的候选益生菌。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）孢子与灭活H₉N₂联合施用时，可通过增加鸡脾细胞中B细胞和其他先天免疫细胞增强免疫系统，并较仅H₉N₂组增加促炎细胞因子IL-1β和IL-6。实验感染H₉N₂肉鸡喷雾Bacillus spp.后，喷雾组较对照组增重改善。重组B. subtilis表达HA蛋白后，鸡骨髓来源DC（BM-DCs）显著增加，并伴随TLR表达以及气管和血清中IgG和IgA特异性滴度升高。
3.3 Infectious Bronchitis Virus
IBV是一种冠状病毒，引起鸡急性且高度接触性传染病，影响上呼吸道和生殖道，部分毒株还引起肾炎。IBV首次在美国北达科他州报告，各年龄鸡均为自然宿主，但年轻鸡病情更严重。非洲首次IBV病例记录于埃及，分离变异株与荷兰变异株密切相关，北非其他变异株与欧洲变异株接近。西非血清学证据最初在尼日利亚鸡场发现，流行率很高。随后尼日利亚和其他西非国家出现遗传和抗原性不同于已知毒株的新变异，疫苗对这些毒株的有效性尚未探索。加纳首次记录IBV，在呼吸道病暴发中检测到鸡气管拭子IBV抗体，表明商业家禽中存在IBV，且层鸡检出率高于肉鸡。
3.3.1 Impact of Lactobacillus Species on IBV
与NDV和AIV相比，Lactobacillus spp.对IBV的作用研究较少，但少数研究显示部分Lactobacillus物种具有抗病毒剂前景。
3.3.1.1 Lactobacillus acidophilus
L. acidophilus与L. casei、屎肠球菌（Streptococcus faecium）和B. subtilis共生菌（SNB）以及酵母源碳水化合物（YDC）被探索作为家禽IBV抗病毒日粮成分。饲喂YDC的鸡在第四周对IBV特异性抗体应答增加，而同时饲喂YDC和SNB的鸡在第六周IBV抗体应答较低。日粮对绵羊红细胞（SRBC）和BSA特异性抗体应答无影响。因此，补充L. acidophilus和其他物种可能通过提高血清IgG浓度增强体液免疫。L. acidophilus单独抗IBV的特性尚未被探索，其增加IgG的确切机制也未完全清楚。
3.3.1.2 Lactobacillus plantarum
L. plantarum可通过免疫佐剂特性增强家禽对IBV的免疫力。具体而言，L. plantarum可增加保护性细胞因子IL-17B产生，调节黏膜炎症并激活NF-κB和JAK-STAT等关键信号通路，从而减少IBV增殖和病毒载量，表明其增强免疫保护。然而，L. plantarum激活这些免疫调节因子的确切机制仍未知，需要进一步研究。
3.3.1.3 Lactobacillus casei
L. casei抗IBV的作用仍大多未探索；但与L. acidophilus和B. subtilis一起时可提高IgG浓度，增强针对IBV的体液免疫。多种LAB含有免疫刺激化合物，如核酸、肽聚糖和脂磷壁酸，可结合TLR，胞壁酰二肽可结合NOD样受体，触发保护家禽免受病毒感染的免疫应答。
3.3.2 The Impact of Bacillus and Other Probiotic Organisms in Viral Interventions
除Lactobacillus外，其他益生菌也显示对影响鸡的病毒具有保护作用。补充Bacillus益生菌可降低H₉N₂ AIV感染相关临床症状和肉眼病变严重程度。B. subtilis和Bacillus amyloliquefaciens对蛋数量、质量和孵化率有积极影响。Bacillus益生菌可有效降低病毒载量并增强Th1免疫应答。益生酵母如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）及其副产物可调节患病鸟类免疫应答。肉鸡日粮补充酵母细胞壁和甘露寡糖（MOS）显示增强针对NDV和AIV的免疫原性应答。多项研究一致显示，酵母基产品添加至家禽日粮可增强血清抗体应答，归因于酵母源甘露聚糖、葡聚糖和核苷酸的互补效应。
4 Conclusion, Limitations and Perspectives
现有证据提示，益生菌尤其选定LAB具有潜力，可通过增强宿主免疫应答、改善疫苗反应性并在部分情况下减少病毒复制或疾病严重程度，补充家禽病毒感染常规控制策略。然而，证据仍异质且高度依赖菌株和病毒。目前最强证据涉及免疫调节效应和疫苗增强，而对特定家禽病毒尤其是IBV和高致病性AIV毒株的直接保护仍未充分表征。此外，许多报告结局基于免疫生物标志物，而非临床相关终点，如病毒排出、传播、发病率和死亡率。有限的田间研究也限制了将实验发现外推至商业和小农生产系统。尽管许多证据截至2020年且近期家禽特异性证据相对有限，未来研究应优先关注表征良好的益生菌菌株、标准化剂量和给药方案、连接微生物组变化与抗病毒免疫的机制研究，以及评估免疫学和病毒学结局的对照田间和攻毒研究。这些空白对于确定益生菌能否提供可重复的预防益处以及在有证据支持时提供治疗价值至关重要。