フラクトオリゴ糖は腸の健康に有益ですか?

養殖業の生産では、抗生物質の不合理な使用は、細菌抵抗性をもたらし、動物の腸の健康と免疫を損傷し、食肉製品や環境中のその残留物は最終的に人間の健康に影響を与える可能性があります。中国、成長促進剤の飼料添加を全面禁止。そのため、家畜や家禽の生産能力の低下と死亡率の上昇を緩和するために抗生物質と同じ効果を持つ飼料添加物が現在の研究のホットスポットとなっています。プロバイオティクスは腸内の健康に効果があることが確認されていますが、保管条件が厳しいため飼料への使用効果が不安定であり、プレバイオティクスは良い代替品と考えられています。本稿では、プレバイオティクスの代表物質であるオリゴフルクトースから始めて、その物理化学的性質と生理学的効果を記述することによって、家畜と家禽の腸の健康を維持する上での役割を検討する。

1. オリゴフルクトースの物理化学的性質

オリゴフルクトースは分子式を持つG-F-Fn (G-glucose、F-fructose、n = 1 ~)との総称の速さβ構成の炭水化物され−1、2 glycosidic債券スクロースを分子を数D-fructose(2010年Fanaroら)。これは、高温に耐性があり、良好な溶解性を有し、120°cで中性溶液中で安定しています。しかし、酸性度と温度が上昇すると安定性は低下する。スクロースよりもわずかに甘みが低い。0 ~ 70°cの間では、フルクトース糖の粘度は、高果糖コーンシロップの粘度に似ており、温度の上昇とともに減少する。また、デンプンの老化を抑制し、着色しにくく、アルカリに強く、水分を保持し、吸湿性に乏しく、耐型性に優れています。これらの物理的および化学的性質により、フラクトオリゴ糖は優れた飼料添加物としての使用に適しています(vandanのet al., 2015)。

2フルクトオリゴ糖の生理的影響

動物の腸には多くの微生物が生息しています。微生物と宿主の関係によって、腸内の微生物は共生細菌、条件付き病原性細菌、病原性細菌に分類されます。通常の環境では、細菌叢は宿主に有利なバランスを維持していますが、集中的な農業条件下では、条件付き病原性細菌が侵入し、病原性細菌の数が正常レベルを超えることがあり、このバランスが崩れて細菌性疾患につながります(zhang r . j ., 2003)。フルクトオリゴ糖は外因性病原体の定着を防ぐことができる腸と内因性の条件病原体の過剰増殖,それによって腸微生態学的バランスを維持します。

この効果は主にビフィズス菌(酢酸:乳酸比3:2)によって産生される短鎖脂肪酸の静菌効果によるものである。β1、2 glycosidic oligofructoseの絆で結ばれ、加水分解できない諸胃の消化酵素分泌される動物がありoligofructoseの殆は胃に通過小腸問題ない大腸、善玉菌がlactobacilliなどbifidobacteria破ることはでき酵素を分泌するβ−1、2 glycosidic債券増殖し有害バクテリアは分泌段階ない。善玉菌は増殖した後、腸粘膜に膜を形成し、病原菌の定着を困難にします。また、善玉菌は酢酸やプロピオン酸などの脂肪酸を大量に発酵させることもできますフラクトオリゴ糖が生産する乳酸腸の酸性度を高め、病原性細菌の増殖を直接阻害する(munoz et al., 2012;rober - froid et al., 2010;callaway et al., 2009)。

3フルクトオリゴ糖と腸の健康

一般的に効率的な食物消化と栄養吸収、正常で安定した腸内フローラ環境、良好な免疫状態と全体的な健康状態を含む動物の腸の健康状態の明確な定義はありません。それは主に3つの要因によって決定されます:飼料の組成、腸のバリア、および微生物相(pluske et al., 2018;celi et al., 2017;kogut とarsenault, 2016;2011年Bischoff)。

3.1フルクトオリゴ糖と腸内細菌

Fructooligosaccharides選択的にビフィズス菌や乳酸菌の増殖を刺激し、大腸菌、ペルシュ菌、連鎖球菌などの有害な細菌の増殖を阻害する(howardら、1995;fishbeでet al., 1988;mitsuoka et al., 1987)。現在、腸内微生物叢の解析の多くは特定の細菌を培養する方法に基づいて行われています。ブタでは、4%のオリゴフルクトースを豚の飼料に添加すると、腸内のビフィズス菌の数が増加した(modesto et al., 2009)。mikkelsenら(2003)は、乳離れした子豚の糞便を4%のオリゴフルクトースを添加して分析したが、物理的・化学的特性にはほとんど影響を与えず、酵母の成長を促進する以外には他の微生物にも大きな影響を与えなかった。しかし、微生物叢の分析は行われなかった。乳離れした子豚に5%のオリゴフルクトースを与えると、近位結腸内のビフィズス菌の数が増加し、大腸菌の数が減少した(gebbink et al., 1999)。0.4%のオリゴフルクトースを与えたブロイラー鶏に14日間給餌しても、全体の細菌数は変わらなかったが、ビフィズス菌とバクテリオイドの数は選択的に増加した(cao et al., 2005);ブロイラーに0.2%、0.4%、0.8%のオリゴフルクトースを加えると、0.4%のオリゴフルクトースが小腸やcecumの中のビフィズス菌や乳酸菌の増殖を著しく促進し、大腸菌の増殖を抑制する(xu et al., 2003)。

定量的蛍光、変性グラジエントゲル電気泳動、ハイスループットシーケンシング技術の急速な発展により、腸内微生物の多様性に関する詳細な研究のための技術支援を提供しています。効果の分析0.5% oligofructose勾配ゲル電気泳動を変性させたブロイラーの回腸内微生物叢では、微生物叢が変化することが示された(geier et al., 2009)。ブロイラーの飼料に0.25%のオリゴフルクトースを添加し、定量的蛍光pcr法を用いて腸内細菌叢を分析したところ、乳酸菌の数が増加し、ペルシュ菌と大腸菌の数が減少した(kim et al., 2011)。chen fengmeiら(2020)は、16 s rrna遺伝子配列決定と基礎的な微生物群集アルファ多様性分析を用いて、授乳中の子牛の腸で5 gオリゴフルクトースとプロバイオティクスを毎日補充することの効果を研究した。その結果、腸内微生物の存在量に有意な影響を及ぼし、バクテリオイド属の相対的存在量が有意に増加し、クロストリジウム・スポロゲネスの相対的存在量が有意に減少し、下痢の発生が有意に減少した。

3.2フルクトオリゴ糖と腸発酵

フルクトオリゴ糖は善玉菌によって発酵される後腸では乳酸や酢酸、プロピオン酸、酪酸などの短鎖脂肪酸、二酸化炭素、メタンが生成される。ほとんどの有機酸は吸収されるので、フルクトオリゴ糖も間接的に宿主にエネルギーの一部を供給することができる。また、有機酸は、潜在的に有毒なアンモニアイオンをプロトン化してnh4 +を形成し、乳酸は盲腸の酸性度を増加させ、乳酸菌やビフィズス菌の生育に有益である。これらの細菌はアンモニアを窒素源として利用し、腸や血液中のアンモニアを還元することができる。オリゴフルクトースの濃度が0.5%、1%、2%と異なると、オリゴフルクトースの増加に伴って回腸および盲腸のphが低下し、脂肪酸の含有量は影響を受けませんでしたが、回腸内の脂肪酸の蓄積は増加しました(jus'kiewicz et al., 2007)。8 g/dおよび24 g/dのオリゴフルクトースを仔馬の餌に加えると、糞中の総揮発性揮発性脂肪酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸、乳酸が有意に増加した(bergら、2005)。オリゴフルクトースはブタの糞やマウスの腸の短鎖脂肪酸の含有量を増やすことができる(anthony et al., 2009;ly sun yung et al., 2003);5%のオリゴフルクトースをマウス飼料に添加すると、プロピオン酸と酪酸の含有量が有意に増加するが、総揮発性020には影響しない。

3.3フルクトオリゴ糖と腸バリア

腸内などフラクトオリゴ糖は形態を調節し腸絨毛の高さ、陰嚢の深さ、上皮層の厚さ、上皮細胞の数、有糸分裂細胞の数、粘液細胞や杯細胞などの腸粘膜の構造と機能。このような腸内の変化は、栄養素の消化吸収を促進する。これらの変化のメカニズムは、次のような側面から来ていると考えられる:(1)発酵性糖は、小腸の陰嚢細胞の増殖を調節するために、腸のグルカゴンレベルに影響を与えることができる(gee et al., 1996);(2)プレバイオティクスはポリアミン合成を促進し、腸管および大腸粘膜の成長と発達を積極的に調節する(delzenne et al., 2000);(3)プレバイオティクスは消化酵素活性を増加させ、小腸粘膜の成長と変化を促進する(yang et al., 2005);(4)短鎖脂肪酸合成の増加はまた、大小の腸細胞の増殖を促進し、腸絨毛の高さと陰窩の深さを調節することにより、ブラシ境界による栄養素の消化吸収を改善することができます。

と述べ0.25%のオリゴフルクトースを豚の飼料にする近位小腸の絨毛の高さと絨毛の高さと陰窩の深さの比を高めることができます(shim, 2005);0.4%と0.6%のオリゴフルクトースはjejunumブタの絨毛の高さと絨毛の高さと陰窩の深さの比率を増加させる(xu et al., 2002);オリゴフルクトースは子豚の有腸と結腸の粘膜上皮細胞の増殖速度を高め、粘膜上皮細胞の萎縮を防ぐことができる(howard et al., 1995);その結果、栄養価0.4%のオリゴフルクトースを添加すると、雛の絨毛の高さと陰窩の深さに対する絨毛の高さの割合が有意に増加したが、陰窩の深さは有意に減少した。しかし、0.8%のオリゴフルクトースを添加してもこの効果は得られなかった(xu et al., 2003)。0.5%のオリゴフルクトースは、絨毛の高さ、陰嚢の深さ、上皮の厚さを有意に改善することができますが、十二指腸と十二指腸には影響を与えません(shang et al., 2014);0.4%と0.6%のオリゴフルクトースを添加すると、陰窩の深さと細胞密度が著しく増加した(zhan et al., 2003)。初期の乳離れした子牛の飼料に4 g/dおよび6 g/dオリゴフルクトースを添加すると、腸絨毛の高さと腸粘膜の厚さが増加する(tai et al., 2009)。

3.4オリゴフルクトースと免疫

動物の腸は、腸内微生物、外来の抗原および免疫システムが相互作用する場所です。オリゴフルクトースのようなプレバイオティクスが家畜の免疫機能に与える影響は、まだ完全には理解されていない。考えられるメカニズムは以下の通り。(1)乳酸菌またはその製品が免疫細胞に与える影響と直接関係がある。(2)短鎖脂肪酸の発酵生成物は、消化管のtリンパ球の数の増加を刺激することができます;(3)ムチンの産生を調節して杯細胞の数を増やす(schley とfield, 2009)。プレバイオティクスは、腸管リンパ組織の機能と種類を調節することができます#39;sパッチ、二次リンパ濾胞および末梢循環中の細胞(samal et al.、2009)。供給される豚10 g / d組のfructooligosaccharides、も傾向されたトランスフォーミング成長因子の増加β1初乳にする例が増えて伊賀濃度でインターフェロンγ濃度の増加に分泌されるPeyer'sパッチおよび腸間膜リンパ球、およびpeyerによって分泌されたigaの増加' sパッチ細胞ですインターフェロンγも活性化し関連付けられたTリンパ球(シンディら52.66%。ブロイラー飼料に0.5%オリゴ糖を添加盲腸tonsilにおけるbリンパ球の割合を減少させ、血液中のigmおよびigg含有量を増加させることができる(janardhana et al., 2009)。

4概要

現時点では、研究動物飼料へのオリゴフルクトースの応用主に豚や鶏を対象としており、牛、羊、ウサギなどの他の家畜や家禽への適用はあまり報告されていません。それらの基礎的および機械的研究もまた不足している。したがって、家畜や家禽の飼料へのオリゴフルクトースの適用効果とメカニズムをさらに研究する必要があります。ハイスループットシークエンシングのような分子生物学技術のさらなる発展は、オリゴフルクトースの研究に新しいアイデアをもたらした。

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