抗生素作为一种促生长类添加剂，在动物腹泻等相关疾病治疗中发挥重要作用[1]。但抗生素长时间滥用和远超剂量的使用，会导致动物产生耐药性及畜产品药物残留超标等一系列问题。微生态制剂具有原料安全、无副作用、无污染和不残留等优点，可以对肠道菌群起到调节作用，通过维持肠道菌群平衡显著降低动物腹泻发病率[2]。微生态制剂有两种常见的获取渠道：一是从动物或自然界直接分离并进行鉴定；二是利用基因工程和生物技术构建有益微生物[3]。1动物腹泻种类及生理学症状动物腹泻主要分为病毒性腹泻、细菌性腹泻、营养性腹泻及管理不良造成的腹泻[4]。其中，对动物危害最重的是病毒性腹泻和细菌性腹泻[5]。多种动物病原体不断出现和变异是造成动物病毒性和细菌性腹泻原因。腹泻病原体主要入侵部位是消化道和胃肠道。腹泻发生后，动物消化吸收效率降低，肠道内部粪便、积气增多，会出现呕吐及脱水等症状，幼龄动物感染后死亡率极高[6]。1.1病毒性腹泻病毒性腹泻的病原体主要有轮状病毒、冠状病毒和诺如病毒等[7]。1.1.1轮状病毒轮状病毒属于呼肠孤病毒科的轮状病毒属。该病毒的潜伏期很短（12~24 h），通常在动物出生后7~14 d引发腹泻[8]。对于犊牛，摄取牛奶后，肠道pH值水平为轮状病毒提供了更为适宜的定植条件，因此轮状病毒易引起犊牛中急性腹泻。轮状病毒感染主要导致消化吸收不良性腹泻，发病机理为小肠绒毛中成熟的肠上皮细胞被破坏，受损细胞中血管活性成分对肠神经系统的激活以及病毒肠毒素的分泌[9]。轮状病毒感染导致的腹泻通常伴随着发热和呕吐等临床症状[10]。1.1.2冠状病毒冠状病毒是一种带有包膜的病毒[11]。冠状病毒感染包含3种临床表现：幼龄动物的腹泻；成年动物痢疾并伴有出血性腹泻；呼吸性疾病[12]。冠状病毒感染通常在小肠部位起始，而后扩散到小肠和结肠。后期小肠绒毛密度降低，结肠隐窝萎缩及固有层坏死。隐窝肠上皮细胞也会受到影响，但成熟的绒毛上皮细胞是该病毒的主要靶向目标[13]。病毒对隐窝细胞的损害导致受感染动物的临床体征通常持续时间较长。1.1.3诺如病毒杯状病毒科的诺如病毒属是1种无包膜的单链RNA病毒[9]。该病毒发病机理为病毒侵染并作用于小肠上皮细胞，通过空肠和回肠中的绒毛萎缩，引起急性和散发性非细菌性胃肠炎。感染该病毒会引起牛、猪、狗等动物的肠胃疾病[14]。1.2细菌性腹泻大肠杆菌、沙门氏菌是引起动物细菌性腹泻的常见病原体。1.2.1大肠杆菌大肠杆菌寄生于动物肠道内，处于正常范围内的大肠杆菌不会致病。当环境条件改变或动物体免疫力下降时，大肠杆菌种群数量会发生改变，引发一系列的动物胃肠道问题[15]。生产中饲养管理不当，如饲料卫生不合格、水源污染严重等会增加大肠杆菌感染风险。致病性大肠杆菌有肠毒素性大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）、肠致病性大肠杆菌（enteropathogenic Escherichia coli，EPEC）、肠出血性大肠杆菌（enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）和肠侵袭性大肠杆菌（enteroinvasive Escherichia coli，EIEC）[16]。其中，引起动物腹泻的主要是ETEC，原因是小肠的远端部分pH值较低，ETEC存活率升高[17]。ETEC感染肠道上皮后会在肠上皮细胞中大量繁殖。新生犊牛在出生后1~4 d为ETEC感染高发期，感染症状通常表现为水样腹泻。鸡大肠杆菌型腹泻的临床症状表现为粪便灰白色或绿色、精神萎靡、呼吸障碍、活动减缓、活动频率降低和食欲不振等。大肠杆菌型腹泻常继发、并发心包炎、气囊炎等疾病，从患病到治愈或死亡约3~4 d，死亡率高达5%~20%[18]。1.2.2沙门氏菌沙门氏菌定植在许多宿主动物胃肠道中。沙门氏菌入侵肠道黏膜时，以淋巴组织为环境进行大量繁殖，从而破坏宿主动物免疫系统[16]。沙门氏菌引起的动物腹泻粪便表现为水样、黏液态，并伴有纤维蛋白和血液[19]。小于3周龄的犊牛易被沙门氏菌感染，可以在患病犊牛中观察到小肠黏膜上的假膜以及肠系膜淋巴结肿大。30~60日龄患病幼雏常表现出严重的下痢，呈水样状。对病死鸡进行剖检，病禽存在肠道出血，肝脏以及脾脏等坏死现象。成年病禽临床症状为排稀粪，且呈黄绿色。剖检后，肝脏及脾脏有明显肿大，肝脏坏死，呈青色[18]。2动物肠道菌群的调控方法及作用机制2.1肠道菌群在肠道内壁附着或在其周围的微生物群被称为肠道菌群，这些微生物主要包括细菌、真菌和病毒等。其中绝大多数为细菌类，肠道菌群的建立和构成有规律性[20-21]。细菌定殖主要有两种类型。消化道中大多数细菌构成正常菌群，在消化道中占比很高，是最重要的一部分，正常菌群主要由专性厌氧菌构成；还有一部分为兼性厌氧菌为主的外籍菌群，它们在消化道占比较少，暂时附着在动物肠道内[22]。外籍菌群不会长时间存在，当机体内环境处于稳定时，这些细菌含量微乎其微，不会影响机体健康。但当免疫防御系统受到冲击时，它们的数量可能超过正常范围而产生危害，引发动物体炎性肠病而导致腹泻。2.2微生态制剂微生态制剂是一类有益微生物。人们可以通过生物技术从动物或自然界中获取有益微生物，通过特殊工艺加工制成活菌制剂[23]。研究发现，添加微生态制剂可以改善肠道菌群平衡，达到调控动物腹泻目的。微生态制剂具有无毒害、无污染和无残留等一系列优点[24]。主要的微生态制剂包括益生菌、益生元和合生元。2.2.1益生菌益生菌是活的微生物，摄入量达到一定值可以为宿主健康提供益处[25]。最常用的益生菌菌株包括乳酸菌、双歧杆菌、链球菌、芽孢杆菌和肠球菌等。其中，双歧杆菌和乳酸杆菌分别是胃肠道微生物群的优势类群和次优势类群，是应用最广泛的益生菌。益生菌对宿主发挥有益作用主要包括4个机制：肠道微生物的修饰、对黏膜和上皮的竞争性黏附、改善肠上皮细胞的屏障功能和调节免疫系统以向宿主传递优势[26]。益生菌可以通过位阻或竞争性排斥来抑制病原体的黏附，从而限制肠病原菌进入宿主细胞表面上的通路。屎肠球菌可以抑制产肠毒素大肠杆菌（ETEC）对仔猪小肠黏膜的黏附。Blomberg等[27]体外试验表明，发酵乳杆菌可以使ETEC对回肠黏液的黏附力降低。还有另外1种途径可以发挥益生菌的有益作用。益生菌可以产生抗生素和有机酸，从而降低病原菌在体内的密度[28]。细菌素具有抑菌和杀菌活性，是益生菌产生并分泌到细胞外的蛋白质，常见的细菌素有乳链菌肽、酸性蛋白、嗜酸性蛋白、内酰胺、乳糖苷、乳环素和肠毒素，它们对大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌、金黄色葡萄球菌等具有抗细菌活性[29]。体外试验表明，短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）的产生有助于降低消化液的pH值，进而抑制致病菌生长[28]。益生菌可以调节宿主免疫系统。在断奶仔猪日粮中添加乳酸双歧杆菌会引起吞噬作用，淋巴细胞增生以及更高的胃肠道病原体特异性抗体滴度[30]。Maldonado等[31]研究发现，添加100 μg/d的益生菌发酵牛奶连续饲喂小鼠8~11 d可以提高免疫系统效率。益生菌会在肠黏膜中形成1种天然生物膜，增强免疫系统。免疫刺激表现为免疫球蛋白和γ-干扰素产生的增加以及淋巴细胞和巨噬细胞活性的增加。益生菌通过改变肠道菌群的结构、提高肠道菌群的丰富度、改善肠道微生态环境、产生生物活性物质以增加机体免疫力，降低肠道pH值、提高肠道消化率。益生菌有对抗许多疾病的临床潜力。有研究表明，益生菌可以抑制腹泻，缓解乳糖不耐受和术后并发症，表现出抗菌性和抗结直肠癌活性，可以减少肠应激症状和预防炎症性肠病[32]。2.2.2益生元益生元是碳水化合物的小片段，不会被降解，也不会被宿主通过代谢消化吸收，但它能够促进有益菌群的建立与发展，优化有益菌群结构和丰度，对有益菌的产生有促进作用，从而影响宿主健康[29]。益生元被认为是肠道菌群的“肥料”。低聚糖、多糖和酸化剂是现在较为常见的益生元制剂[33]。益生菌可以通过选择性的方式，刺激肠道内微生物的活性，对宿主产生有益的影响，从而改善肠道健康。益生菌一方面可以促进有益菌群增长，另一方面可以抑制病原微生物扩繁，从而维持肠道菌群平衡。益生元在经过肠道有益菌群的发酵作用后，未被机体消化的剩余部分产生短链脂肪酸和乳酸。短链脂肪酸包括乙酸、丙酸和丁酸等。它们能为肠上皮细胞提供营养和能量，有利于免疫细胞在肠道内部定植。乳酸可以通过增加肠道表面吸收面积来增强机体的免疫功能。此外，以上两种物质的产生会使肠道内部呈现酸性环境，在一定程度上限制病原微生物的繁殖。结构为短链和长链的果糖益生元可以促进机体对矿物质、维生素及抗氧化剂的吸收，维持肠道的稳态和结构。益生元可以通过影响微生物群和调节各种免疫参数（NK细胞、淋巴细胞、多种细胞因子等）间接激活免疫系统[33]，降低微生物中参与产生有毒物质酶的活性，从而减少有毒代谢物产生。与益生菌相比，益生元的生产价格低，宿主中不良副作用的风险更低，生产过程和给药方便管理，在调节肠道微生物菌群结构方面有显著作用。2.2.3合生元合生元是益生菌与益生元结合的复合型微生态制剂[34]。合生元可以有针对性地促进外源性益生菌在动物体内定植和生长，有选择性地刺激内源性有益细菌增殖，进而调节免疫系统，二者共同作用，维持肠道内菌群平衡。合生元可以加强宿主免疫系统的防御功能，对病原微生物产生直接或间接的抑制作用，提高机体对病原微生物的抗病能力。合生元既能利用益生菌的速效机制，又能发挥出益生元后续的保护作用。2.3微胶囊技术在微生态制剂中的应用微生态制剂在动物腹泻的治疗中初显成效，但抗逆性较差，难以发挥其全部作用。微胶囊技术可以较好地提高益生菌在消化道中的存活率。微胶囊的壁材可以对益生菌起到保护作用，用来抵抗加工和储存期间外部应激的作用，同时保护益生菌在到达作用部位过程中免受蛋白酶的降解和pH值的影响。利用微胶囊技术包被的益生菌可以保持高活性、高存活率和高稳定性，从而更好地发挥益生菌作用。挤压法是生产微胶囊最常用的方法，该方法操作简便、过程温和。可以选用海藻酸钠、壳聚糖、果胶及明胶等天然物质为壁材制备益生菌微胶囊。有研究通过挤压法制备发酵乳杆菌（L. fermentum）海藻酸钠微胶囊，该胶囊可以耐受pH值为2.0的盐酸溶液2 h，活菌数仍有2.24×105 CFU/g，而游离状态的发酵乳杆菌在2 h活菌数会降至0[35]；以海藻酸钠/壳聚糖/海藻酸钠为壁材制备的M细胞靶向传递乳酸菌（Lactobacillus palantarum 25）微胶囊呈现出较好的包被率、人工胃肠道耐受性及靶向传递效果[36]。Cui等[37]为克服益生菌产品在储藏过程中损失，提高肠道有效传递，应用海藻酸钠/壳聚糖/海藻酸钠3层包被技术制备菊粉纳米+乳酸片球菌合生元微胶囊，研究体外胃肠道耐受性与对肠沙门氏菌的抑制作用。结果表明，微胶囊包被率达到95%以上，能够提高人工胃液中保护率和人工肠道中释放率，对沙门氏菌有显著的抑菌效果。以果胶、壳聚糖为壁材制备的菊粉+乳酸菌合生元微胶囊具有较高的体外胃肠道耐受性，能够在胃酸环境中维持较高活力，到达小肠迅速释放，且储藏性能也表现出良好的效果[38]。3微生态制剂在治疗动物腹泻中的研究进展肠道菌群的平衡是维持动物体健康的关键，平衡失调会导致腹泻、消化率降低、养分消化吸收减少等一系列问题。刚出生犊牛肠道内部还未建立稳定的结构，肠道菌群尚未稳定，更容易受到病原微生物侵袭而引发肠道疾病。研究表明，用益生菌饲喂犊牛，特别是乳酸菌，可以改善肠道健康，提高消化利用率，改善生产性能[39]。犊牛中最常用的益生菌是乳杆菌、芽孢杆菌属以及粪肠球菌。结果表明，乳酸菌对反刍动物肠道的早期定植可以减少病原菌在黏膜上的黏附，在犊牛中添加1.85×107 CFU/g乳酸菌可以提高体重和免疫能力[40]。Frizzo等[41]研究发现，乳酸菌能够调节犊牛胃肠道菌群平衡，显著增加犊牛体重，减少粪便中致病菌数量，改善犊牛健康，降低腹泻率。在犊牛腹泻导致高死亡率牧场的饮食中持续加入109 CFU/kg的益生菌35 d，结果表明，犊牛生长、健康及存活率等情况均有所提高。新生犊牛出生后肠道微生物处于无菌的空白状态，这个阶段添加微生态制剂有助于有益菌在肠道内部建立优势[42]。Kim等[43]研究表明，犊牛出生后立即饲喂粪链球菌和嗜酸乳杆菌，腹泻发病率可以降低50%，病死率下降8%。Kawakami等[44]采用含酵母菌和乳酸菌的代乳粉饲喂犊牛，结果表明，犊牛的饲料转化率、日增重显著增加，同时抑制黑白花奶牛腹泻并促进生长。另外，甘露寡糖、果寡糖和半乳糖-乳糖作为高效益生元在反刍动物中使用。在代乳品中添加1%干物质半乳糖-乳糖对奶牛生长和健康可以产生有益影响。益生菌可与通过改变肠道菌群种类、肠道上皮细胞和肠相关淋巴组织来预防和治疗肠道菌群失衡。将乳酸杆菌作为益生菌喂养仔猪可以减少致病性大肠杆菌的数量，降低腹泻发生率，感染期间免疫反应增加。此外，采用乳杆菌处理乳猪可以通过双歧杆菌产生的乳酸来降低肠道pH值，降低大肠杆菌的丰度。益生菌可以减少炎症发生，减少血清炎性细胞因子，有助于营养物质的消化吸收。刘士奇等[45]研究表明，添加复合益生菌可以对早期断奶仔猪肠道产生抗炎作用并调整肠道菌群结构。谢全喜等[46]研究复合益生菌在断奶仔猪中的作用，结果表明，复合益生菌可以调节肠道菌群水平，促进免疫器官发育，改善断奶仔猪腹泻情况。奚文博等[47]给断奶后仔猪饲喂0.1%罗伊氏乳杆菌和植物乳杆菌复合体，发现乳酸菌在粪便中的浓度升高，腹泻状况显著好转。益生元如菊粉，可以改善肠道环境和调节菌群平衡，在结肠中生成短链挥发性脂肪酸(VFA)。VFA对大肠杆菌和沙门氏菌产生抑制作用，从而增强机体的免疫功能。给仔猪饲喂乳酸菌和菊粉的合生元制剂，其腹泻率和死亡率都有所下降，有助于改善仔猪的健康并提高生产性能。果寡糖和益生菌单一使用都均产生类似金霉素的作用效果，促进机体生长，预防疾病。易中华等[48]将果寡糖、益生菌组成的合生元添加在肉鸡日粮中，结果表明，二者的复合使用可以取得更好的抗腹泻和促生长效果。3展望饲用微生态制剂能够调节肠道组织、促进免疫系统的发育以及改善机体对营养物质的消化和吸收，且避免使用抗生素存在的抗药性以及畜产品中残留物等一系列问题。因此，微生态制剂作为一种绿色环保的饲料添加剂，有很好发展潜力。如何科学地利用好肠道微生物调控技术，是缓解肠道菌群失调，减少肠道致病菌，预防动物腹泻疾病，使畜禽养殖业良性发展和提高经济效益的关键。