我国是水产养殖大国,随着凡纳滨对虾养殖技术的成熟与推广,寻找抗生素替代品逐渐成为研究关注的焦点。文章就中草药制剂对凡纳滨对虾肠道结构及肠道微生物的相关影响进行综述。1中草药添加剂在水产养殖中的研究现状中草药添加剂具有效果好、绿色无污染、无残留、原料来源广泛等优势。中草药可以源自各种动植物、矿物产品及微生物及其代谢产物,原材料广泛。中草药包含多种成分,如多糖、黄酮、苷类等,使中草药添加剂具有营养和药物的双重作用。随着中草药研究的不断深入,中草药添加剂在动物日粮中的应用已经取得了一些成果。张永政[1]在罗非鱼日粮中添加不同浓度的黄檗抽提物(H1组0.5%、H2组1.0%、H3组1.5%),8 w后发现,H1组的体重生长率(PWG)、体长生长率(PLG)和特定生长率(SGR)显著高于对照组,即饲喂0.5%黄檗能够显著促进罗非鱼的生长。张宝龙等[2]在黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)饵料中添加不同浓度梯度的党参,发现0.72%党参可以使黄颡鱼的PWG和SGR均显著升高,血清中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性显著提高,结果表明,添加一定量的党参可以改善黄颡鱼的生长性能,增强其抗氧化能力。陈辉辉等[3]在饵料中添加复方中草药,发现添加0.8%和1.2%复方中草药能够促进对虾生长、消化能力;将试验对虾进行抗WSSV试验,发现与对照组相比,0.4%复方中草药组对虾开始死亡时间及全部死亡延后8 h,其中添加量为0.8%时,对虾成活率最高,为33.3%,添加复方中草药能够提高对虾的抗WSSV能力。此外,中草药作为免疫增强剂可以提高动物的免疫功能。江湧等[4]在凡纳滨对虾饵料中添加的自制中草药制剂(黄芪、甘草、白术等),饲养60 d,发现添加自制中草药制剂能够促进对虾生长,通过人工感染试验发现3个试验组第1尾死亡时间相比于对照组分别延后1、2、2 d,7 d后试验组对虾死亡数量(A组死亡11尾、B组死亡8尾、C组死亡4尾)显著低于对照组(死亡28尾),结果表明,加入中草药制剂可以显著增强凡纳宾对虾的免疫抗病能力,且饲喂1.59 g/kg中草药制剂时,提高免疫力效果最佳。敬昭等[5]综述中草药在凡纳滨对虾中的应用,发现适宜水平的中草药添加剂能够改善对虾的生长性能,增强免疫力。中草药中起免疫作用的物质有多糖、生物碱、有机酸等,其中主要的免疫活性物质是多糖,能够有效促进细胞吞噬和机体的免疫调节[6]。生物碱具有特殊的生物活性,表现出抗炎和免疫调节作用[7],有机酸能够增强动物机体的免疫功能[8]。上述成分使中草药具有良好的免疫增强作用。2凡纳滨对虾肠道微生物的研究现状凡纳滨对虾在养殖过程中肝肠疾病种类繁多,养殖过程中遇到的白便、拖便及弧菌病对养殖的对虾危害较为严重。肠道微生物通常的研究方法分为传统分类鉴别和分子生物学。研究发现,肠道微生物对机体有营养、辅助消化、免疫等作用[9]。凡纳滨对虾肠道菌群能够合成营养素和不饱和脂肪酸类物质,对机体营养吸收具有重要作用[10-11]。李继秋[12]发现,肠道中芽孢杆菌分泌的胞外消化酶,能够提升对虾肠道中消化酶的活性。肠道微生物菌群还能够通过酵解作用以及产生的短链脂肪酸降低对虾肠道的pH值,使肠道环境更适合营养物质的消化吸收,起到辅助消化的作用。另外,肠道黏膜是防治病原微生物的第一道防线,肠道益生菌能够显著增强对虾的免疫力,阻止有害菌入侵[13]。凡纳滨对虾肠道菌群受多种因素的影响。3中草药制剂与凡纳滨对虾肠道微生物菌群的相互作用肠道内的微生物菌群能够协助机体分解中草药制剂[14]。中草药制剂的有效成分大多需要经过消化后才能被释放进入体内。有些成分不能直接吸收利用,严重限制了中草药制剂的效果。对虾肠道内有各种各样的微生物菌群,当摄食的中草药进入肠道后,这些菌群会分泌多种水解酶来分解中草药,使其效果能够充分发挥,从而促进动物生长发育、增强免疫力。研究表明,易分解的中草药进入到肠道内会被酶解呈极性弱、脂溶性强、有药理作用的小分子生物活性物质,在肠道中被吸收从而发挥药效[15]。对于难分解的中草药,肠道内微生物具有改变部分药用成分结构的作用,微生物菌群通过转化作用降解中草药中的有毒有害成分,改变其药性,从而提高中草药制剂的作用效果[16]。皂苷类药物摄食后在动物肠道内难分解吸收,利用效率低,经过肠道特殊微生物菌群代谢转化后生成苷元才能发挥其药理作用[17]。4中草药制剂对凡纳滨对虾肠道结构及微生物菌群的影响4.1中草药制剂对凡纳滨对虾肠道结构的影响适宜的中草药能够促进对虾肠道上皮细胞和绒毛的长度,增强机体对营养物质的吸收作用。陈伟军等[18]将一定量的壳聚糖添加到凡纳滨对虾商品饲料中,发现添加壳聚糖可以使对虾肠道上皮细胞排列得更加紧密,增加肠道绒毛长度,显著改善凡纳滨对虾的生长性能及免疫力。张月[19]探究聚β-羟基丁酸酯(PHB)对生长性能和肠道健康的作用,在凡纳滨对虾饵料中添加0(对照组)、1%、3%和5%的PHB试验中发现,与对照组相比,3个PHB组的肠上皮细胞和肠微绒毛排列更加紧密,细胞厚度显著增加。王咏梅等[20]在饲料中添加0、10、50、100、150和300 mg/kg的桑叶黄酮,发现添加桑叶黄酮能够促进凡纳滨对虾肠道绒毛的发育,且添加50 mg/kg桑叶黄酮可以增加肠道肌层厚度。以上结果可能因为这些中草药含有黄酮类物质,而黄酮类化合物可以促进肠道上皮细胞DNA的合成,通过增加细胞内碱性磷酸酶活性从而促进肠道细胞生长[21]。肠道是凡纳滨对虾消化吸收养分的主要部位,绒毛高度、上皮细胞高度以及完整性等均会影响对虾的营养物质消化吸收,添加中草药能够促进对虾上皮细胞及肠道绒毛的发育,提高营养消化吸收的效果,从而促进凡纳滨对虾的生长。另外,肠黏膜是阻止病原微生物的重要屏障,肠道上皮细胞能够分泌酸性颗粒、溶菌酶等。这些物质对进入肠道的食物能够起到良好的灭菌作用。肠道上皮细胞在识别革兰阴性菌肽聚糖后能够诱导肠道单个淋巴滤泡的产生,吞噬病原微生物从而防止病原微生物的入侵[22],这对保证机体健康有重要的意义。4.2中草药制剂对凡纳滨对虾肠道菌群多样性的影响添加一定量的中草药制剂能够提高凡纳滨对虾肠道微生物菌群的多样性。肠道微生物多样性与机体健康有重要联系。一般情况下,肠道微生物的多样性越高,肠道微生物稳态就越稳定,抵抗病原微生物的能力越强,从而使对虾在养殖过程中不易患病。杨泽禹[23]研究饲料中添加15 g/kg的复方中草药HD-4对凡纳滨对虾肠道菌群的影响,采用lllumina HiSeq高通量测序技术测定肠道菌群,发现试验后对虾肠道Simpson指数降低,Shannon指数升高,表明对虾肠道菌群多样性显著升高,即饲喂复方中草药HD-4能够改变对虾肠道微生物的多样性。尚碧娇等[24]采用高通量测序法分析两株益生菌对凡纳滨对虾肠道菌群结构的影响,发现添加益生菌组的OTUs数量(Rc组:461、Bc组:501)显著高于对照组(CK组:374),表明饲料中添加益生菌可以扩增对虾肠道微生物菌群的丰度。王咏梅等[25]也得出一致的结论,发现饲料中添加50 mg/kg的桑叶黄酮组,其Shannon指数显著高于对照组,Simpson指数显著低于对照组,表明添加桑叶黄酮显著增加对虾肠道内微生物多样性。上述结果表明,添加一定的中草药制剂能够增加对虾肠道微生物菌群的多样性,使得肠道生物群落更加稳定,增强对虾的抗病能力和抗逆能力。另有研究表明,当凡纳滨对虾遭受疾病侵扰时,其肠道微生物的菌群结构也会发生改变且多样性降低[26]。蒋葛等[27]将患有急性肝胰腺坏死综合征的病虾与健康虾肠道进行限制性内切酶酶切,发现发病虾表现为单一的RFLP单带谱型(PFLP谱型为1),而正常虾的表现为数目、条带多样的RFLP谱型(3个正常虾肠道RFLP谱型分别为16、9、6),表明病虾肠道菌群的多样性受到明显破坏。金若晨[28]通过对健康和发病塘中凡纳滨对虾肠道微生物群落的分析,发现发病虾肠道菌群单一且发病塘中对虾肠道微生物菌群多样性显著低于健康塘。肠道微生物群的多样性与虾病有重要关系,通过监测肠道菌群多样性从而判断凡纳滨对虾的健康状态,从而达到更高的养殖效益。4.3中草药制剂对凡纳滨对虾肠道菌群结构的影响部分中草药添加剂可以改善凡纳滨对虾肠道菌群结构,改变肠道优劣势菌种。孟霄鹏等[29]在基础饵料中添加益生菌(类芽孢杆菌和双歧杆菌比例为1∶1),发现试验组中肠道微生物种类明显增加且益生菌占据优势地位,即添加益生菌能够明显改善肠道菌群结构。而益生菌对机体有着重要作用,能够显著提高凡纳滨对虾肠道蛋白酶、淀粉酶等的活性,对病原菌的过度生长也有着良好的防控作用[30],说明添加益生菌来可以改善肠道菌群的结构,提高对虾的免疫性能。李会峰等[31]在饵料中添加不同浓度梯度的水飞蓟宾,发现对虾摄食添加0.4 g/kg水飞蓟宾的饵料后,拟杆菌门和纤细菌门相对丰度显著下降。夏雨等[32]研究发现,添加植物乳杆菌能够改变凡纳滨对虾肠道菌群结构,试验结束后处理组中潜在致病菌发光杆菌属显著减少(试验组发光杆菌丰度约为0.1,对照组约0.3),而赤杆菌属显著增加(试验组赤杆菌属平均丰度约为0.4‰,对照组约0.1‰)。王咏梅等[25]发现,在饵料中添加桑叶黄酮可以改善对虾肠道的菌群结构,添加一定量的桑叶黄酮可以促进肠道中变形菌门的增殖,抑制放线菌门的增殖。李佳徽等[33]在试验中也得出了相似的结论,添加3种乳酸菌进行饲养试验,发现和未添加组相比,试验组中α-变形菌纲数量增加,丹毒丝菌纲数量显著降低,即添加乳酸菌改善了对虾肠道菌群结构;通过副溶血弧菌攻毒试验测定各组死亡率,发现粪肠球菌组和嗜酸乳杆菌组的虾死亡率比对照组分别下降26.7%、60.0%,表明添加粪肠球菌与嗜酸乳杆菌能够增强对虾的免疫水平。中草药添加剂能够有效改善肠道微生物菌群结构,而添加不同种类的中草药对虾肠道内不同菌种受到的影响不同,可能是与添加的中草药的种类和添加量不同有关,具体某种中草药对肠道菌群产生何种影响需要进一步探究。4.4中草药制剂对凡纳滨对虾肠道弧菌属的影响部分中草药添加剂能够抑制凡纳滨对虾肠道中的致病菌。对虾养殖中多种疾病均与弧菌属细菌有关。急性肝胰腺坏死病传播范围广,患病后死亡率极高(90%以上),每年凡纳滨对虾养殖业因该病的损失达数十亿美元[34]。弧菌病严重制约凡纳滨对虾养殖业的发展,部分中草药添加剂对凡纳滨对虾肠道弧属细菌有良好的抑制作用。王栋栋等[35]在饵料中分别添加破壁酵母、中草药提取物、柠檬酸、益生菌和氟苯尼考后,饲喂42 d,结果显示对照组弧菌相对含量为37.7%,而5种不同添加物组的弧菌相对含量均低于对照组,表明5种添加剂对弧菌均有一定抑制作用,而0.6%破壁酵母抑制作用最好,其弧菌相对含量为23.8%。杨泽禹[23]探讨HD-4对凡纳滨对虾肠道菌群结构的影响,结果表明,试验组各分类水平上细菌相对含量均出现变化,其中弧菌属变化最显著,其相对含量降至6.94%。于明超[36]分析各组的肠道微生物群落,发现添加0.2%中草药+0.3%芽孢杆菌组和0.1%中草药+0.15%芽孢杆菌组的弧菌数量最少,说明中草药制剂对凡纳滨对虾肠道内的弧菌有很好的抑制作用。杨泽禹[23]以地榆为研究对象,探究不同浓度地榆醇提物对致病株副溶血弧菌生长曲线影响,结果显示,地榆对副溶血弧菌的生长有良好的抑制作用,6.4 g/L地榆对副溶血弧菌有显著抑制作用。Chatchawan等[37]从患有急性肝胰腺坏死综合征病虾中分离得到副溶血弧菌,发现金银花摇手纹皮提取物对该菌有较好的拮抗作用,可以用于控制虾类疾病的传播。5展望凡纳滨对虾肠道菌群是极其复杂的微生态群落,与对虾的生长发育、营养免疫等有密不可分的关系。中草药添加剂富含多种成分,能够改变肠道菌群多样性,改善菌群结构,可以通过添加中草药制剂来调节对虾肠道菌群,从而达到防控对虾的肠道疾病及调控机体的生长、免疫性能。但中草药添加剂的研究依然存在一些问题,如产品标准比较模糊、中草药机理研究不够深入、相关的行业标准还不够完善。解决这些问题能使中草药添加剂更高地应用到生产中,以解决对虾养殖过程面临肠道问题及各种病害,提高对虾养殖效益。
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