降低家禽养殖业沙门氏菌感染的研究进展

俞 滨

（浙江金融职业学院，浙江杭州 310018）

1 前言

沙门氏菌感染是世界范围内人类胃肠炎（沙门氏菌病）的主要原因之一，通常与生吃或未煮熟的家禽有关。由于沙门氏菌病是一种公共卫生问题，欧盟已经制定了一项法规，要求其成员国建立针对家禽中沙门氏菌和其他致病性病原体的调查和控制计划。作为最终产品的肉类或蛋类的去污处理是控制沙门氏菌最简单的方法。然而，欧盟禁止在屠体上使用消毒剂，新鲜食用鸡蛋的消毒也很困难。因此，控制计划必须作为家禽生产链上的一项综合措施来实施，重点是预防和监测或根除活禽中的沙门氏菌（Snijders和van Knapen，2002）。家禽产品还必须在运输、屠宰场和生产阶段受到控制。国家几年前开始重视沙门氏菌引起的问题，沙门氏菌病的发病率有所下降。疾病感染减少的原因可能是由于免疫接种，沙门氏菌血清肠杆菌（主要与鸡蛋有关））。尽管如此，疫苗接种似乎对控制家禽沙门氏菌只有部分效果，需要采取补充策略，尤其是在鸡肉生产过程中（Fries，2002）。相关研究报道了在生产、运输和屠宰过程中可以实施防止污染的管理措施，以及在食品加工业中净化生禽肉和肉制品的技术（Rasschaert，2007）。然而，即使在最佳屠宰和加工条件下，当鸡抵达屠宰场时已经受到污染，家禽胴体污染是无法避免的，预防措施必须针对初级生产水平的家禽（Corry等，2002）。

本文的目的是总结目前在家禽沙门氏菌控制方面的研究，并提出未来的发展方向。本综述侧重降低肉鸡沙门氏菌定植发生率的养殖场一级预防和治疗策略。沙门氏菌最广泛使用的控制措施是预防卫生措施，接种灭活沙门氏菌和活沙门氏菌菌株疫苗。另一种免疫策略是对免疫过母鸡的鸡蛋产生特定抗体的禽类进行被动免疫。Klasing（1998）发现，对原料成分和营养进行修改也可能有助于降低对感染性病原体的敏感性。在这一领域最有前景的策略似乎是将高纤维膳食来源和非淀粉多糖水解酶结合到日粮中，这可能会改变胃肠道中的微生物和理化平衡，同时，氨基酸、抗氧化剂和必需矿物质对维持胃肠道的完整性也很重要（Adams，2006）。在母体胚胎中摄取营养可促进小肠发育，增强上皮细胞功能，这些影响可能会提高禽类对沙门氏菌和其他病原体的定植能力（Smirnov等，2006）。

2 生物安全

生物安全是指一项旨在将疾病或人畜共患病源带到畜禽养殖场风险降到最低的行动计划。由于进入家禽舍的任何东西都可能受到污染，因此，有效控制规划必须包括若干生物安全措施。首先要确保饲养的家禽、房屋、饲料和垃圾不受沙门氏菌感染，水也应该得到适当处理（Doyle和Erickson，2006）。有相关报告指出了设备、动物和人应遵循的具体卫生措施；然而，这些卫生策略对控制病原在家禽舍内的定植只有部分效果，因此必须采取补充措施来有效控制沙门氏菌（Mead，2004）。

2.1 营养调控 日粮特征会影响家禽对感染性病原体的易感性，而饲料营养水平或类型可能至关重要，可以预防或减少沙门氏菌在禽类胃肠道中的定植，饲料结构也影响家禽对沙门氏菌感染的敏感性（Klasing，1998）。饲料中添加全麦显著降低了肌胃pH，降低了沙门氏菌的数量（Bjerrum等，2005）。Huang等（2006）发现，饲喂颗粒料的鸡较粉料显著提高了盲肠沙门氏菌含量，但盲肠挥发性脂肪酸含量显著降低。蛋白质含量和蛋白质来源可能有助于保护肠道不被沙门氏菌定植。植物蛋白饲料尤其含有各种非淀粉多糖的原料，它们在盲肠中发酵成有机酸，可以抑制有害病原体，如弯曲杆菌（Udayamputhoor等，2003）。高纤维日粮的方法也有相关研究，膳食纤维优先被乳酸菌和双歧杆菌利用来产生乳酸和挥发性脂肪酸，从而促进正常微生物菌群的繁殖和低pH（Dunkley等，2009）。如紫花苜蓿是研究最广泛的高纤维来源之一，它可以增加乳酸的产量，并对沙门氏菌有潜在的抑制作用（Donalson等，2008）。日粮免疫调节是维持动物健康的另一重要营养策略，一些高分子量的化合物，如β-葡聚糖和抗氧化剂已被确定具有免疫调节特性（Lowry等，2005）。Blount等（2003）在禽类中发现了对一种黄色类胡萝卜素的免疫应答。酵母细胞壁中的葡聚糖被用作饲料添加剂，提高未成熟仔鸡对沙门氏菌的先天免疫应答（Lowry等，2005）。

胃肠道结构的损坏可能会增加病原体入侵的风险。因此，维持肠胃完整的营养调控策略很重要。谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、精氨酸等多种氨基酸在维持胃肠道完整性方面发挥着重要作用，可能具有抑制沙门氏菌生长的作用。这些氨基酸被肠道发酵成乳酸和挥发性脂肪酸，对各种病原体具有拮抗作用。因此，为了控制肠道内肠道病原体的扩散，必须采用氨基酸平衡最佳的日粮。其他微量营养素（如铁）可能会降低胃肠道对病原定植的抵抗力，而游离日粮铁可以增加细菌毒性；但当微量元素与有机酸等螯合物结合后可以提高肉鸡对沙门氏菌的抵抗力（Miyamoto等，2000）。然而，植酸中的磷对非反刍动物是不可利用的，因为这些动物缺乏消化植酸的酶。因此，未被吸收的植酸排出体外，提高了肥料中磷的含量，导致环境问题，如富营养化。营养物质快速消化和吸收是营养调控的一个重要方面，因为胃肠道中可被致病微生物利用的底物数量减少了。水解非淀粉多糖的酶常用于提高小麦、大麦等饲料谷物的营养价值，但这些酶对鸡病原定殖的影响尚未得到深入研究（Miyamoto等，2000）。外源酶可以通过作用于细菌来成为碳源，间接改变胃肠道中的微生物菌群。Santos（2005）发现，当以玉米为基础日粮，添加含有内源性木聚糖酶和淀粉酶时，沙门氏菌的感染率和盲肠菌群数量显著降低。

2.2 环境酸化 挥发性脂肪酸和短链脂肪酸主要是乙酸、丙酸和丁酸，是肠道厌氧菌群代谢的最终产物。体外试验显示，这些酸以未解离的形式进入细菌细胞，对革兰氏阴性菌产生抑菌或杀菌作用。一旦进入细菌细胞，酸会分解，导致细胞内pH 降低，阴离子积累（Van Immerseel等，2006）。许多研究人员将挥发性短链脂肪酸作为饲料或水的酸化剂，以减少沙门氏菌在肉鸡中的定植。然而，Van Immerseel等（2006）的研究得出了相互矛盾的结果，其中给药方式、酸的种类及其浓度非常重要，在感染风险高或鸡应激大时，细菌定植并不总受治疗的影响。几种含有挥发性脂肪酸混合物的产品可以减少沙门氏菌的定植（Byrd等，2001），这些产品在牛磺酸作用下效果最好。研究人员还开发了针对有机酸的微胶囊化方法，防止这些酸在胃肠道上段的解离和吸收，并确保其在肠道后端进一步释放。无论是粉状还是微囊化，应用于该领域的大多数商业产品都含有丙酸和甲酸。Van Immerseel等（2006）用 5×103CFU沙门氏菌感染肉鸡5～6 d后，测试饲料中添加微囊化短链挥发性脂肪酸对沙门氏菌的影响，8 d后在内脏中分析发现，微囊化丁酸能显著降低肠道沙门氏菌在盲肠的定植率，但饲料中添加乙酸和少量甲酸能增加盲肠和其他内脏器官的定植率。一些体外研究结果表明，挥发性脂肪酸也可能通过促进沙门氏菌的侵袭性（Van Immerseel等，2006）或增强沙门氏菌对酸的抵抗力而产生不良影响。虽然沙门氏菌通常在pH=3.0的环境下无法存活，但Kwon和Ricke（1998）发现，在接触挥发性脂肪酸后，大量细菌存活了数小时，这表明细菌在通过胃肠道时可以抵抗胃酸，这种保护是由于参与耐酸反应的基因表达和一系列对极端酸性条件具有保护作用的酸休克蛋白的合成（Kwon和 Ricke，1998）。

体外检测到乙酸盐诱导的沙门氏菌血清侵袭率增加，而丙酸酯或丁酸酯则减少了上皮细胞的侵袭（Van Immerseel等，2006）。丁酸盐下调了沙门氏菌致病性-1基因的表达，该基因对上皮细胞的细菌侵袭和毒性至关重要（Gantois等，2006）。中链脂肪酸含有6～12个碳（己酸、辛酸、酸和月桂酸），似乎比短链脂肪酸对沙门氏菌的抑制更有效。只有25 mmol的6～10碳的中链脂肪酸对肠道沙门氏菌菌株具有抑菌作用，而该菌株对100 mmol浓度的短链脂肪酸具有耐受性（Van Immerseel等，2006）。当肠炎沙门氏菌和伤寒沙门氏菌与5 mmol的单核蛋白联合乳化剂孵育时，细菌没有存活（Thormar等，2006）。综上所述，短链脂肪酸和中链脂肪酸是降低肉鸡沙门氏菌感染风险的有效产品，因为与许多其他类型的饲料添加剂相比，这些酸作用迅速，可用于幼禽。

3 免疫策略

3.1 特定抗体产生的被动免疫 母源抗体从蛋黄转移到仔鸡身上，防止仔鸡被沙门氏菌定植（Gantois等，2006），这一事实导致了一种假设，即将这些抗体给刚孵化的鸡只可以提供被动的免疫保护。一些研究人员已经研究了高度免疫的母鸡如何在鸡蛋中大量产生病原特异性抗体（Schade等，2005）。近年来，这种抗体对沙门氏菌的有效性一直是体外和体内（Van Immerseel等，2006）试验的研究重点，并取得了良好的效果。卵黄含有除IgY外的抗感染和抗黏附因子，如卵黄转铁蛋白，其抗菌活性可能涉及病原菌与卵黄的凝集，产生黏附位点的竞争，或卵黄成分对免疫系统的刺激，正如McGruder等（1995）所测试的，淋巴因子也可用于被动免疫，他们在蛋中注射了肠沙门氏菌免疫淋巴因子，并在5×104CFU下用肠沙门氏菌对孵化当天的雏鸡进行了测试，发现用淋巴因子处理的2 d雏鸡器官感染明显减少。

3.2 抗菌肽 抗菌肽是分子质量为1～5 kDa的小分子，其结构通常包含促进与目标病原体的负电荷膜相互作用的元素，在鸡体内，阳离子抗菌肽，包括鸡的β-防御素，是天然的内源性抗生素，构成先天免疫系统的生物活性分子（Joerger，2003）。不同阳离子抗菌肽对沙门氏菌的抗菌活性已在一些体外研究中得到描述（Milona等，2007）。

这些拮抗特性和阳离子抗菌肽技术的最新研究进展导致新型饲料添加剂的开发，以防止或限制沙门氏菌等病原体对家禽的污染。所有生物，从细菌到哺乳动物都会产生小的抗菌肽。目前，化学合成对大规模生产多肽来说过于昂贵，而生物工程生产可以尝试通过微生物、组织培养或转基因动植物的方法（Joerger，2003）。然而，多肽作为饲料添加剂的潜在用途面临着一些必须解决的重要经济和生态问题。如应开发化学修饰或胶囊化方法，使肽在动物体内更耐蛋白水解，一些肽如防御素或巴氏杆菌素具有毒性作用。

3.3 疫苗接种 开发有效的疫苗和疾病控制战略需要了解宿主对病原体的免疫机制。关于家禽对剧毒和减毒沙门氏菌菌株的免疫反应知之甚少。疫苗包括已杀死和减毒沙门氏菌株，以及通过代谢功能或毒力因子相关基因的非逆转突变而开发的减毒活疫苗株。杀死病原体疫苗提供的保护性免疫力较低，灭活疫苗一般不会引起细胞毒性T细胞和分泌IgA反应，对保护黏膜表面具有潜在作用（Barrow 和 Wallis，2000）。

3.4 抗生素 在现代家禽生产中，治疗性抗生素用于控制影响经济的重要疾病感染，如球虫病和沙门氏菌引起的细菌性肠炎。除用于治疗外，抗生素也用在家禽饲料中，以促进生长和防止病原体定植。氟喹诺酮类、萨利诺霉素钠、三甲氧苄氨嘧啶和多黏菌素B作为饲料添加剂在沙门氏菌感染前进行了检测，它们要么能从家禽中消灭肠炎沙门氏菌，要么至少能降低沙门氏菌的发病率。大多数生长促进剂主要通过减少革兰氏阳性细菌来起作用，这些细菌通过代谢活动直接或间接地抑制动物的生长（Gaskins等，2002）。近年来，人们开始关注在畜禽中使用抗生素的问题，因为抗生素饲料添加剂与抗生素耐药性细菌的出现以及畜禽产品药物残留。Casewell等（2003）指出，抗生素促生长剂导致动物福利的恶化和感染风险的增加，从而大大增加了治疗性抗生素的使用。

3.5 益生菌/元 益生菌被定义为“通过改善宿主肠道微生物平衡而对宿主产生有益影响的活微生物饲料添加剂”。Jin 等（1998）报道了益生菌菌株的使用实际上诱导了细菌菌落结构的变化，刺激免疫系统和宿主机体酶的产生，这对宿主具有有益的营养和促生长作用（Gaskins等，2002）。益生菌在家禽处于应激条件下最有效，如饲料营养成分改变、热应激或沙门氏菌感染。

益生元是一种饲料成分，当它们通过胃肠道的上段时，没有被消化或代谢，或者代谢很少，所以它们可以与大肠菌群相互作用。在小肠中，益生元选择性地作为底物刺激胃肠道中有利于宿主健康细菌的生长。不可消化发酵的碳水化合物和糖醇可以被认为是益生元，不可消化的碳水化合物按分子量进行划分，最重要的益生元是二糖和寡糖。益生元对动物和人类有有益的健康作用，特别是通过抑制沙门氏菌等肠道病原体在肠道的定植。

4 结论

沙门氏菌引起的人类胃肠炎是一个主要的食品安全问题，由于家禽来源的食品是这种病原体的重要来源，各国都在实施有效控制家禽沙门氏菌的计划。这些条例是基于一种综合的方法，包括适用于整个家禽生产链的控制措施，在初级生产水平上，生物安全措施仅部分有效，亚治疗性抗生素被用作生长促进剂，但也有助于防止病原体污染。接种疫苗只对产蛋母鸡有效，似乎不适用于产肉禽类，但被动免疫技术仍在发展并有前景提供更广泛的应用。

益生菌等特定菌株对沙门氏菌具有体外和体内拮抗作用，主要是通过产生有机酸和抗菌代谢产物。益生元是微生物区系中特定细菌发酵产生的不可消化的碳水化合物，也是沙门氏菌防治的有效添加剂。