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鸡源乳杆菌菌株减轻鸡毒支原体感染并改善肉鸡生长性能

家禽生产中抗生素使用的限制增加了对控制传染病的益生菌替代品的兴趣。本研究从健康鸡的不同肠段分离了鸡源乳杆菌菌株,共获得81株分离株,归属于4个属6个种。经过耐酸性和广谱抗菌活性筛选,研究人员选取了4株代表性菌株进行进一步研究:Lactobacillus crispatus Z2、L. crispatus Z18、Ligilactobacillus agilis Z22和Ligilactobacillus salivarius M12。在体外,这些菌株的无细胞上清液(cell-free supernatant, CFS)减少了鸡毒支原体(Mycoplasma gallisepticum, MG)的菌落形成,并显著降低了MG对鸡肺泡上皮II型细胞(chicken alveolar epithelial type II cells, AEC II)的粘附(P < 0.05)。在非细胞毒性浓度下,CFS处理还降低了MG感染细胞中mgc2拷贝数和gapA表达(P < 0.05)。所选菌株进一步表现出良好的益生菌特性,包括快速生长、酸化能力和对肠上皮细胞的粘附。在体内评估中,肉鸡被实验性感染MG并分配到不同的益生菌干预组,以泰妙菌素作为抗菌对照。益生菌给药减轻了MG相关的生长障碍。菌株Z2和Z22显著增加了最终体重,而Z2、Z22和M12改善了后期生长阶段的体重增加(P < 0.05)。所有四株菌株在早期生长阶段降低了饲料转化率,Z22还改善了整体饲料效率(P < 0.05)。组织病理学分析显示,益生菌处理减少了肺部炎症浸润并保持了盲肠上皮完整性。TUNEL染色进一步显示益生菌干预后肺部凋亡减少(P < 0.05)。与这些效应一致,益生菌处理降低了肺部MG负荷,表现为更低的mgc2拷贝数,并下调了肺组织中粘附相关基因gapA的表达(P < 0.05)。这些结果支持鸡源乳杆菌菌株作为控制MG感染和改善肉鸡性能的候选抗生素替代品。

家禽生产中抗生素使用的限制促使研究人员寻找替代品,尤其是益生菌。鸡毒支原体(Mycoplasma gallisepticum, MG)是鸡慢性呼吸道病的主要病原,导致生长性能下降、饲料效率降低、产蛋减少等。传统控制依赖抗生素,但耐药性和残留问题突出。因此,需要非抗生素策略。肠道微生物调控被认为是潜力途径,乳酸菌(Lactic Acid Bacteria, LAB)作为益生菌备受关注。然而,益生菌活性具有菌株特异性,宿主来源的菌株可能更适应宿主环境。本研究旨在从健康鸡分离乳酸菌,筛选具有抗MG活性的菌株,并评估其在肉鸡MG感染模型中的保护作用。论文发表在《Poultry Science》。


研究人员从健康鸡的十二指肠、空肠、回肠、盲肠和直肠中收集肠道内容物,分离乳酸菌。通过16S rRNA基因测序鉴定菌种。以耐酸性(pH 3.0和pH 4.0暴露3小时)和广谱抗菌活性(针对MG、滑液支原体(Mycoplasma synoviae, MS)、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌)为筛选标准,选出四株候选菌株。体外实验采用鸡肺泡上皮II型细胞(AEC II)感染模型,检测无细胞上清液(CFS)对MG粘附和基因表达的影响。体内实验使用450只Cobb肉鸡,分为15组(空白对照、MG模型、益生菌预防/治疗/联合组、泰妙菌素对照),记录体重、增重、采食量和饲料转化率(feed conversion ratio, FCR)。采集肺和肠道组织进行组织病理学(H&E染色)和TUNEL凋亡检测,并通过qPCR定量肺组织MG mgc2拷贝数和gapA表达。

**乳酸菌的分离与鉴定**:研究人员从健康鸡不同肠段获得81株分离株,经16S rRNA鉴定为4属6种,其中Ligilactobacillus salivarius占最多(47株)。肠段来源包括十二指肠、空肠、回肠、盲肠和直肠。

**候选菌株的耐酸性**:在pH 3.0处理3小时后,85.19%的菌株存活率>10%,18.52%的菌株CFU超过初始水平。pH 4.0下85.19%的菌株CFU增加。大部分菌株能耐受胃酸环境。

**抗菌活性筛选**:CFS对五种病原体进行测试。61.73%的菌株对MG有杀菌作用,67.90%对MS有杀菌作用,53.09%对金黄色葡萄球菌抑制圈≥12 mm,90.12%对大肠杆菌和沙门氏菌抑制圈≥12 mm。19株(23.11%)对所有测试病原体均有抑制作用。基于耐酸性和抗菌谱,研究人员选择了Lactobacillus crispatus Z2、L. crispatus Z18、Ligilactobacillus agilis Z22和Ligilactobacillus salivarius M12进行后续研究。

**候选菌株的特性鉴定**:在固体培养基上,CFS抑制MG菌落形成。CCK-8实验确定非细胞毒性浓度后,CFS处理显著降低了MG感染AEC II细胞中的mgc2拷贝数和gapA相对表达量(P < 0.05),并减少了荧光标记MG的粘附(P < 0.05)。所有四株菌表现出快速生长、酸化能力(pH降至约3.5)以及对原代肠上皮细胞的粘附率(9.72%-22.66%)。体内经口灌胃荧光标记菌株后,12小时在肠道检测到荧光信号,证实肠道定位能力。

**候选益生菌对MG攻毒肉鸡生长性能的影响**:MG感染导致39日龄体重降低,而Z2和Z22显著提高了最终体重(P < 0.05),效果与泰妙菌素相当。在25-38日龄,Z22单独显著提高增重,Z2、Z22和M12的益生菌干预显著恢复增重。所有四株菌在6-19日龄降低FCR,Z22还改善了整体FCR。在治疗期,所有益生菌处理减轻了MG相关的FCR升高,其中Z2治疗方案和Z22两种干预方案的FCR低于泰妙菌素。

**候选益生菌对MG攻毒鸡器官组织病理学的影响**:H&E染色显示,MG模型组肺组织有明显的炎症细胞浸润,益生菌处理组肺部炎症浸润减少。肠道方面,MG感染导致肠上皮破坏和上皮细胞脱落,益生菌处理组上皮结构基本保留。TUNEL染色显示,MG感染显著增加了肺组织凋亡细胞数量,益生菌干预后凋亡信号降低至与泰妙菌素组相当的水平(P < 0.05)。

**候选益生菌对MG定殖和粘附的影响**:qPCR检测显示,益生菌处理显著降低了肺组织中MG mgc2拷贝数(P < 0.05),并下调了粘附相关基因gapA的相对表达量(P < 0.05)。

在讨论中,研究人员指出宿主来源的乳酸菌可能更适合肠道环境,但功能需验证。通过系统筛选获得的四株菌在体内外均表现出抗MG活性,改善了肉鸡生长性能,减轻了肺组织炎症和凋亡,降低了MG负荷。口服乳酸菌与呼吸道结果之间的联系可能框架是肠-肺轴,但本研究未直接测量免疫介质或微生物代谢物。研究局限性包括未鉴定抗菌物质、动物实验条件控制、单菌株干预等。研究结论:总之,本研究鉴定了具有良好益生特性的鸡源乳杆菌菌株,包括胃肠道应激耐受性、抗菌活性、上皮粘附能力以及在MG攻击模型中的保护作用。这些菌株减少了MG定殖和MG相关的组织损伤,同时改善了肉鸡的生长性能,支持其作为非抗生素工具用于家禽生产中控制MG感染。这些发现也为进一步开发鸡源乳酸菌作为益生菌干预手段用于控制家禽其他传染病奠定了基础。


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