腸保好菌群 免疫提升沒問題

養腸養健康  

    腸道為動物重要的消化系統，更是最大的免疫器官，腸道包含70%以上的免疫細胞，例如:巨噬細胞、自然殺手細胞、T細胞、B細胞等，主要以腸道黏膜作為第一道防線，免疫細胞則為第二道防線。腸道也與大腦及自律神經連結，如同大腦能分泌各種激素及產生神經傳導物質，因此又被稱為「第二大腦」。

魔鬼「腸」在細節中

家畜腸道微生物菌群對健康和營養吸收為其重要，許多研究指出，對於母豬分娩產道菌及哺乳的環境，是影響仔豬早期腸道菌形成的重要因子。當母豬分娩後常因飼養管理、環境不適，容易導致母豬產道感染厭氧鏈球菌，金黃色葡萄球菌，溶血性鏈球菌，大腸桿菌、破傷風桿菌等，而造成乳房炎-子宮內膜炎-無乳症候群 ( Mastitis-Meteritis-Agalactia, MMA )，導致乳汁分泌不足，仔豬營養缺乏、移行抗體不足、下痢等問題。當仔豬斷奶期間，如自體抗病力較差，加上腸道微生物多樣性降低、菌相失調，將導致腸道絮亂及胃腸道感染，容易造成仔豬腹瀉，進而影響仔豬育成率。當肉豬於肥育後期，常因氣候變化、密集飼養，易導致免疫力低下、潛在病原菌增殖，而造成農場疾病爆發。

    腸道中存在著數以兆計的共生菌，這些共生菌與動物的代謝及免疫功能息息相關。在動物集約化養殖系統中，往往會因為外在的因素，如: 各種緊迫、飼料變化、濫用抗生素等，而改變腸胃道共生菌的生態，稱為腸道失衡（dysbiosis），且導致免疫系統失調，造成腸道疾病。因此動物飼糧中額外補充益生菌( probiotic )可以提供宿主的三個主要好處：支持穩定的腸道菌群，維護健康的消化道和調節免疫系統。

腸道保衛隊 - 益生菌

    益生菌是可以賦予宿主健康的活微生物，腸道常駐益生菌會因菌種、飼料、動物年齡、飼養環境、動物健康狀態等，而有所不同效益。除了腸道常駐菌，飼糧中補充好菌，也可增加腸道菌相豐富度，目前最常做為飼料添加劑的益生菌的種類，如乳酸菌屬、腸球菌屬、芽孢桿菌屬、雙歧桿菌屬、真菌（如釀酒酵母）等。不同種類的益生菌可通過各種機制與病原體競爭粘附位點和養份，增強腸道粘膜屏障完整性和免疫調節之功能，進而促進動物生長性能。

腸道的免疫系統

    腸道是病原體、毒素、飲食抗原的主要切入點，腸道第一道防線為消化酶，如胃酸、蛋白酶。在豬隻腸道需大約2-3天一次，可連續產生黏液層及快速再生上皮細胞，並利用這些免疫屏障進一步保護腸道。腸上皮細胞層覆蓋黏液，可藉由黏膜免疫系統 ( Mucosal immune system ) 有效防止物理性感染、外來抗原及病原菌。黏膜免疫是脊椎動物最原始的免疫系統，由先天性及適應性免疫細胞組成，這些免疫細胞在各種與黏膜相關的淋巴組織中積累及通過。

    腸道適應性免疫( adaptive immunity )主要藉由微皺褶細胞 ( Microfold cells, M cell ) 讓抗原能通過，促使抗原呈現細胞 （antigen-presenting cell, APC）將抗原呈現給下游的B細胞、T細胞，進行適應性免疫反應，產生與抗原具有專一性的抗體，如IgG、IgA、IgE等。另外，樹突狀細胞( dendritic cell, DC )將觸手伸出上皮細胞外抓住抗原，將抗原呈現給固有層中的免疫細胞，且活化T細胞分泌細胞激素( cytokine )，細胞激素可活化巨噬細胞、自然殺手細胞進行攻擊及吞噬病原體，如圖1。

圖1. 腸道免疫機制 (Shi and Walker, 2015)

益生菌可維護腸道屏障機制

      Ⅰ. 益生菌的細胞壁肽聚糖（peptidoglycan）

     可被抗原呈現細胞-樹突狀細胞上的受體 ( Toll-like receptor, TLR）辨識，刺激T輔助細胞第一型（Th1）或調節型（Treg）細胞，如IL-10的分泌，IL-10可減少發炎反應，並可刺激B細胞產生抗體。此外還能誘導產生干擾素 ( IFN-γ )，活化巨噬細胞、自然殺手細胞等多種細胞激素，具有抗病毒入侵之效用，如圖3。

Ⅱ. 益生菌的代謝物- 短鏈脂肪酸 （short chain fatty acid, SCFA）

    可降低Th17細胞分化，以減少促發炎細胞激素產生如IL-17、IL-6，藉由免疫調節來達到減少發炎，以及抗氧化之效果。

圖2. 益生菌對腸道上皮屏障功能之影響 (Ohland and Macnaughton, 2010)

 

圖3. 益生菌的免疫調節機制 (Yahfoufi et al., 2018)

結論

      綠色養殖趨勢下，減少抗生素的使用，家畜腸道健康為首要關注之議題。但因密集飼養的環境，疾病與免疫力往往呈現失衡狀態。於豬隻不同生長期間選擇有效定殖於腸道中之益生菌，以及具功效之代謝產物，不僅可藉由免疫調控機制提高先天免疫屏障，促進巨噬細胞的活性，增強病原菌吞噬能力。並透過適應性免疫分泌抗體及細胞激素，減少腸腔病原菌或毒素的侵入。因此飼糧中添加益生菌可增強豬隻抗病力，減少腸道藥物添加成本，進而提高養殖經濟效益。

 

References

Bouwens, M., and H.F.J. Savelkoul. 2019. Animal nutrition and immunity in pigs and poultry.

Shi, H.N., and W.A. Walker. 2015. Mucosal Immunology - Development and Physiology of the Intestinal Mucosal Defense. Academic Press, London 4, 9-29.

Liu, W. C., M. Ye., J. H. Liao., Z. H. Zhao., I. H. Kim., and L. L. An. 2018. Application of complex probiotics in swine nutrition – A review. Ann. Anim. Sci. 18(2):335-350.

Ohland, C. L., and W. K. Macnaughton. 2010. Probiotic bacteria and intestinal epithelial barrier function. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 298: G807-19.

Yahfoufi, N., J.F. Mallet., E. Graham., C. Matar. 2018. Role of Probiotics and Prebiotics in Immunomodulation. Food Sci., 20, 82–91.