肠道菌群是由数百种不同微生物组成的复杂群落，可以在宿主免疫系统调节、营养消化和肠道功能调节中发挥作用[1-3]。在饲料中补充益生菌可以调控宿主肠道菌群和宿主免疫平衡，维持上皮屏障功能，竞争性地排除其他病原菌的定植[4-5]。目前，益生菌的潜在分子作用机制尚不清楚。深入研究益生菌在调控肠道菌群中的潜在作用原理，将为益生菌用于治疗和预防禽类疾病及提高生产性能提供参考依据。1蛋鸡肠道菌群的组成及其在生产性能中的作用1.1蛋鸡肠道菌群的组成鸡肠道菌群在维持肠道健康，促进生长和提高生产力方面发挥重要作用[6-7]。蛋鸡肠道不同部位的肠道菌群组成和多样性存在差异，不同肠段的酸碱度、氧化还原电位、生长基质、抗菌分泌物以及宿主和微生物群的代谢物均会影响肠道菌群的定居效率。肠道的近端部分酸碱度低，会给耐酸细菌提供优越的定植环境，限制大多数病原体的生长。嗉囊、腺胃、肌胃的pH值均在4以下，这些位置主要以乳酸杆菌属、芽孢杆菌属和肠球菌属为主。十二指肠、空肠、回肠、结肠和盲肠的pH值均在6以上，主要以芽孢杆菌属、粪杆菌属和链球菌属为主[8]。1.2肠道菌群在调控蛋鸡生产性能中的作用肠道菌群会参与宿主营养物质消化和吸收等各种代谢途径[9-10]，与蛋鸡健康和生产力密切相关[11]。雏鸡4周龄时，肠道菌群达到相对稳定的状态，稳定状态被破坏会导致雏鸡代谢紊乱和机体感染，使雏鸡生产率下降[7]。鸡肠炎沙门氏菌可以引起蛋鸡腹泻，导致产蛋率下降[12]。Wang等[7]研究发现，乳酸杆菌的相对水平与鸡群的生产力相关，给产蛋率低鸡移植产蛋率高鸡粪便菌群，可以显著提高产蛋率。蛋鸡粪便中含有丰富的乳酸杆菌，可以抑制肠炎沙门氏菌的生长[13-14]。因此，调节蛋鸡肠道菌群组成是提高蛋鸡生产性能的潜在办法。2益生菌在促进蛋鸡肠道菌群平衡及生产性能中的应用2.1益生菌促进肠道菌群平衡根据世卫组织的定义，益生菌指“当以适当的量给药时，能够给宿主带来健康益处的活微生物”，在家禽营养中用作益生菌的微生物主要有乳酸杆菌、肠球菌、双歧杆菌、芽孢杆菌等[15]。益生菌可以通过平衡许多微生物属来改善蛋鸡肠道菌群的生态平衡。如益生菌可以显著降低鸡粪大肠菌群数量，改变粪便微生物组成，提高营养物消化率[16]。双歧杆菌与乳酸杆菌可以有效在肠道定植并发挥抗氧化作用，促进肠道黏膜免疫，提高胆盐耐受能力[17]。有研究表明，在蛋鸡日粮中添加地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌（1∶2），可以使大肠杆菌数量极显著减少，乳酸杆菌和双歧杆菌数量极显著增加，使回肠和盲肠微生物区系组成产生变化[18]。在蛋鸡日粮中添加屎肠球菌、嗜酸小球菌、双歧杆菌和罗伊氏乳杆菌，可以改变盲肠微生物组成，降低无壳产蛋率（最高降低2.4%），改善骨矿化情况[19]。添加益生菌可以降低病原菌负荷，改善肠道菌群平衡，增强肠道黏膜免疫系统功能[20-21]。2.2益生菌对产蛋率的影响随着蛋鸡年龄增长，鸡蛋产量和质量会普遍下降。在日粮中添加屎肠球菌可以使蛋鸡的产蛋率显著提高1.12%，采食量显著降低5 g[22]。在蛋鸡日粮中添加粪肠球菌可以提高产蛋率，降低料蛋比[11]。Choe等[23]报道，在蛋鸡日粮中添加0.6%不同植物乳杆菌的混合物可以使产蛋率显著提高2.62%。原因是益生菌可以改善鸡营养物质吸收和肠道形态等功能。添加乳酸杆菌的膳食补充剂可以改善鸡肠道通透性[24]，提高鸡的饲料吸收效率。添加屎肠杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌，可以增加空肠绒毛高度和隐窝深度[25]，从而提高蛋鸡的产蛋性能。2.3益生菌对鸡蛋品质的影响鸡蛋是许多必需营养素的极佳来源。鸡蛋品质的重要指标包括蛋壳厚度、蛋壳强度及蛋指数等。Park等[22]报道，在蛋鸡日粮中添加屎肠球菌可以增加蛋壳厚度。Guo等[26]报道，蛋鸡日粮中长期添加枯草芽孢杆菌可以显著提高蛋壳强度。益生菌组方可以降低沙壳蛋及水纹蛋比例，增加浓蛋白指数、蛋黄指数和色度[27]。Zhang等[11]报道，粪肠球菌对蛋鸡蛋品质无影响。蛋品质可能与益生菌种类、鸡龄、饲养环境以及肠道菌群结构的差异有关。2.4益生菌对蛋重的影响蛋重对孵化率和雏鸡的生长发育有显著影响，在蛋鸡生产中应用益生菌制剂可以改善蛋重。邹永新等[28]发现，复合益生菌制剂（主要含乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等）可以显著提高蛋鸡的平均蛋重，使料蛋比降低0.05%~0.15%。宾艳芳等[27]发现，采用益生菌组方饲喂蛋鸡可以增加蛋重。于冬玲等[29]发现，添加乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌对蛋重无显著影响，可能与蛋鸡饲养环境、品种和日粮营养水平有关。未来研究可以关注益生菌通过调控蛋重影响雏鸡孵化及生长发育的相关性。2.5益生菌对鸡蛋胆固醇含量对的影响食用鸡蛋可能导致血浆胆固醇含量显著升高，增加心血管疾病的风险[30]。大多数动物的胆固醇会被分解代谢，在粪便中作为胆汁酸排泄；蛋鸡会在蛋中消除部分胆固醇。益生菌可以减少胃肠道中胆固醇吸收和合成，在胆固醇被吸收到血液之前直接将膳食胆固醇结合到小肠。益生菌混合物中的一些微生物可以将吸收胃肠道中的胆固醇用于自身细胞代谢[31]。Alaqil等[32]发现，正常饲喂的鸡蛋黄中胆固醇含量为13.70 mg/g，在日粮中添加3×109 CFU/kg的嗜酸乳杆菌可以使蛋黄胆固醇含量显著降低至10.20 mg/g。Yang等[18]发现，地衣芽孢杆菌可以使老龄蛋鸡蛋黄中胆固醇水平由22.39 mg/g降至18.24 mg/g，枯草芽孢杆菌可以使胆固醇水平降至15.24 mg/g，将两者以2:1的比例混合应用可以使胆固醇水平极显著降至14.28 mg/g。3益生菌的作用及机制3.1免疫调节作用益生菌可以通过3种主要途径发挥免疫调节功能：巨噬细胞或树突状细胞吞噬益生菌，导致树突状细胞成熟，B细胞转化为浆细胞，在益生菌与固有层中的巨噬细胞或树突状细胞相互作用后，这些细胞被激活并诱导自然杀伤细胞激活，导致干扰素γ（IFN-γ）升高以抵抗其他病原菌；树突状细胞在肠上皮之间延伸其树突，并可能直接在肠腔中采样和处理益生菌，激活先天和适应性免疫程序；益生菌直接刺激肠上皮细胞分泌一系列细胞因子，调节与肠道相关的淋巴组织中树突状细胞、T细胞和B细胞的功能[15]。益生菌对宿主免疫反应的调控作用是通过调节巨噬细胞、T和B淋巴细胞以及树突状细胞的功能来实现的。部分益生菌可以通过激活Toll样受体（TLRs）来调节先天和适应性免疫反应，或通过调节抗菌肽（AMPs）参与先天免疫[33]。植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌可以促进蛋鸡的代谢和对病毒的免疫应答[34]。植物乳杆菌通过调控回肠Toll样受体-4（TLR-4）、IFN-γ、白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素-10（IL-10）的表达，参与蛋鸡的免疫应答，从而抑制沙门氏菌在肠道的定植[13]。AMPs可以参与先天免疫，防御素和凯萨林菌素均属于AMPs，它们具有广谱抗菌活性。据报道，已在鸡中鉴定出14种鸟类β-防御素（AvBD1~14）和4种凯萨林菌素（CATh1~3及CATH-1B）[35]。在鸡的回肠及盲肠中8种AvBDs的表达水平在胚胎发育和鸡生长期间下降[36]。炎症因子白细胞介素-1β（IL-1β）及抗炎因子转化生长因子β（TGF-β）可以调控AMPs的表达，在饲料中添加罗伊氏乳杆菌和丁酸梭菌可通过调节Toll样受体5（TLR5）、IL-1β、CATH2、转化生长因子-β3（TGF-β3）、转化生长因子-β4（TGFβ4）、AvBD、抗菌肽3（CATH3）的表达，影响回肠和盲肠的部分先天防御系统[35]。疫苗和益生菌在肠道免疫系统中有协同作用，可以调节病原体的清除。嗜酸乳杆菌与新城疫减毒活疫苗的共同给药，可以促进蛋鸡接种疫苗后白细胞和淋巴细胞总数升高，增加自然杀伤细胞活性及单核脾细胞中IFN-γ的表达，最终增强蛋鸡的抗病毒作用[37]。3.2维持肠道上皮屏障功能肠上皮能够形成物理屏障，分离宿主结缔组织与外部环境。这个物理屏障包括一层肠上皮细胞及覆盖其表面的黏液。该屏障被杯状细胞所加强，杯状细胞分泌的多糖萼和高度糖基化的黏蛋白层在上皮的顶端表面形成一层黏稠且相对不透水的膜。益生菌可以通过增加黏蛋白、杯状细胞和紧密连接蛋白功能来加强肠道屏障[38]。在肉仔鸡日粮中添加基于乳酸杆菌、双歧杆菌和肠球菌的益生菌可以显著增加杯状细胞杯面积和黏蛋白的产生[8]。肠上皮的完整性需要细胞间隙中的紧密连接蛋白复合物来维持。紧密连接蛋白复合物可以调节离子的运动，抑制肠道上皮细胞之间的病原菌易位。改变紧密连接蛋白会破坏肠黏膜屏障，导致病原体穿过上皮细胞。益生菌可以增强紧密连接蛋白合成及重排影响屏障功能[38]。丁酸梭菌预处理会显著上调坏死性肠炎鸡中编码紧密连接蛋白的Claudin-1基因的表达[39-40]。在柔嫩艾美耳球虫感染的鸡中添加益生菌可以上调紧密连接蛋白CLDN1和ZO1的表达，促进鸡肠道屏障功能[38]。未来的研究应侧重于探讨在蛋鸡受到食源性病原体攻击后，各种益生菌菌株对紧密连接蛋白的调节作用。3.3抑制病原菌益生菌可以产生细菌代谢产物发挥抑制病原菌的功能。一些益生菌黏附在肠细胞的顶端刷状边缘，通过竞争性排斥阻止病原体在肠道中的黏附[41]。罗伊氏乳杆菌、粪肠球菌可以竞争性排除沙门氏菌和大肠杆菌在回肠上皮细胞上的黏附[42]。唾液乳杆菌可以通过竞争排斥肠炎沙门氏菌以减少其在蛋鸡中的定植。研究表明，健康禽类盲肠的复杂细菌混合物竞争排斥效果好，但此类产品难以标准化和控制质量，在市场上不易被接受。未来可以致力于找到确定的益生菌菌株，其既具有排除食源性病原体功能，又可与一些不确定的竞争性排斥产品效果相似，从而提高蛋鸡的食品安全性。益生菌可以产生包括短链脂肪酸（SCFAs）在内的一系列代谢物。SCFAs是肠细胞的关键能量供体，可以诱导宿主AMPs产生。益生菌产生的3种最常见的SCFAs是丙酸盐、丁酸盐和乙酸盐。丁酸盐可以作为碳源和抗炎代谢物，丁酸盐可以通过酰化沙门氏菌致病岛-1（SPI-1）编码的几个毒力因子，影响它们表达，减弱肠道沙门氏菌鼠伤寒血清变种对上皮细胞的侵袭以及体内传播[43]。在禽类的研究中，益生菌可以通过促进SCFAs的产生来限雏鸡肠球菌的生长[44]。Ding等[45]发现，植物乳杆菌可以通过增加SCFAs水平，减轻大肠杆菌对仔鸡肠道的破坏，从而改善肠道健康。一系列微生物均可产生SCFAs，未来可进一步研究特定益生菌在存在和不存在病原体的情况下产生的肠道代谢物的功效。4展望肠道菌群与禽类的健康、生产性能以及食品安全密不可分。沙门氏菌和弯曲杆菌等是威胁食品安全中的主要病原体，益生菌可能在控制这些病原体方面发挥作用。益生菌的发展将对动物健康和食品安全产生积极的影响。未来的研究可侧重于理解益生菌、肠道菌群和病原体之间的相互作用，为改善禽类健康及生产性能提供绿色添加剂。