酵母对肉仔鸡免疫和肠道屏障功能的影响及其机理研究

本研究通过三个动物试验探究了添加酵母对肉仔鸡免疫和肠道屏障功能的影响及其机制。试验一采用3×2因子安排的随机试验设计探究了日粮中添加酿酒酵母对脂多糖(LPS)应激肉仔鸡免疫和肠道形态结构的影响。试验选用480只公雏鸡,随机分成6个组。肉仔鸡分别饲喂基础日粮或额外添加0.5、5g/kg酿酒酵母(1.0×1010CFU/g),于21-27d隔天腹腔注射LPS或等量的生理盐水。结果显示:LPS应激降低了肉仔鸡生产性能,并引起了全身性炎症反应和肠道形态结构的破坏。添加0.5 g/kg酵母可提高初次注射后3 h血清NDV抗体滴度和正常组血清0α-酸性糖蛋白含量及脾脏TLR4表达量,并降低初次和末次注射后8 h脾脏IL-1β表达量,提高回肠绒毛宽度和表面积。添加5 g/kg酵母可缓解初次应激后3 h血清溶菌酶和二胺氧化酶活性以及脾脏TLR4表达量的增加,上调初次和末次应激后3 h脾脏IL-10表达量,降低初次应激后8 h脾脏TLR4表达量,并提高空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度。以上结果说明,添加酿酒酵母未能改善肉仔鸡生产性能,但可改善机体的免疫反应和肠道形态结构。添加0.5 g/kg酿酒酵母可增强肉仔鸡的先天性免疫功能,并在一定程度上改善肉仔鸡肠道形态结构和缓解LPS引起的炎症反应,而添加5 g/kg的酿酒酵母则更有利于缓解LPS引起的炎症反应和肠道结构损伤。试验二采用4×2因子安排的随机试验设计探究了日粮中添加酿酒酵母对大肠杆菌感染肉仔鸡肠道免疫和屏障功能的影响。试验选用720只公雏鸡,随机分成8个组。肉仔鸡分别饲喂基础日粮或额外添加0.5g/kg甘露寡糖(MOS)、酿酒酵母菌株1或菌株2(1.0×1010CFU/g),并于8-11 d每天灌服大肠杆菌培养液或等量的营养肉汤。结果显示:大肠杆菌攻毒降低了肉仔鸡生产性能,引起了肠道炎症反应并破坏了肠道屏障结构。日粮处理有降低肉仔鸡前期料重比的趋势,并有增加14 d回肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度比值的趋势。日粮处理还降低了 14 d回肠髓过氧化物酶活性,缓解了 14d攻毒组血清二胺氧化酶活性的提高以及回肠TLR4、NF-κB和IL-1β表达量的增加。此外,两种酵母的添加都降低了 14 d回肠TNF-α表达量,且酵母菌株2组肉仔鸡14 d回肠occludin表达量较对照组提高。而添加MOS则缓解了攻毒组肉仔鸡回肠14 d IL-10和occludin表达量的下降。16SrDNA测序结果表明攻毒对肉仔鸡回肠菌群结构有一定影响,添加MOS有助于维持乳杆菌和大肠杆菌等物种丰度的稳定性,而添加这两种酿酒酵母都可增加回肠微生物多样性。以上结果说明日粮中添加0.5 g/kg MOS和酿酒酵母都能缓解大肠杆菌引起的肉仔鸡肠道炎症和屏障功能的损伤。试验三研究了日粮中添加克鲁维酵母对肉仔鸡免疫、肠道结构和微生物区系及机体代谢的影响。试验选用960只母雏鸡,随机分成8个组,分别在基础日粮中添加0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g/kg的克鲁维酵母(2.0×1010CFU/g)以及0.5g/kg酿酒酵母(1.0×1010CFU/g)。结果显示:添加克鲁维酵母线性降低了肉仔鸡前期(1-21d)和全期(1-35d)料重比。日粮处理有提高肉仔鸡21d胸腺指数、血清IgG含量和溶菌酶活性的趋势,其中克鲁维酵母线性提高了胸腺指数,并二次性增加了血清IgG含量和溶菌酶活性。添加酿酒酵母增加了肉仔鸡21d空肠蔗糖酶活性,而添加克鲁维酵母则线性提高了 21d回肠蔗糖酶活性及35d回肠麦芽糖酶活性,线性提高了 21d空肠绒毛高度与隐窝深度比值和回肠绒毛高度及其与隐窝深度的比值,并线性提高了 21d回肠mucin-2、claudin-1及SGLT-1的表达量。对0.5、1.5、2.5g/kg添加组进行16S肠道菌群分析,结果发现克鲁维酵母可以提高回肠厚壁菌门相对丰度,降低蓝藻菌门相对丰度,同时增加乳杆菌的相对丰度,其中高剂量的作用最明显,它还可明显降低回肠中有害菌(立克次体、假单胞菌和不动杆菌)的相对丰度。上述结果说明日粮中添加克鲁维酵母可一定程度上改善肉仔鸡饲料利用效率和肠道结构,增强其先天性免疫功能,但添加克鲁维酵母较同剂量的酿酒酵母并无明显优势。以免疫指标为评价指标,添加中剂量(1.0 g/kg)克鲁维酵母的作用效果最好,但高剂量(2.5 g/kg)对肉仔鸡的饲料转化效率和肠道结构的作用效果更佳,这可能与其优化了肠道菌群结构有关。采用液相色谱-质谱联用技术对其中的对照组和高剂量组肉仔鸡的血清代谢谱进行分析,结果发现添加高剂量克鲁维酵母显著影响了肉仔鸡血清代谢物表型,上调了甘氨酰谷氨酰胺、精氨酰谷氨酸、乙基苯乙酸、谷氨酸、鸟氨酸、2-氨基丁酸、苯乙酰谷氨酰胺等代谢物含量,下调了鞘磷脂、胆红素、二油酸卵磷脂、烟尿酸、乙酰丙酸等代谢物含量。KEGG注释分析发现这些代谢物主要涉及到体内氨基酸、核苷酸、胆汁酸、脂肪和糖代谢等过程,通过MetaboAnalyst代谢通路富集分析和拓扑分析筛选出两条相关性最高的关键通路:谷氨酰胺-谷氨酸代谢通路和丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢通路。高剂量克鲁维酵母主要激活了这两条代谢通路中谷氨酸和谷氨酰胺相关代谢过程,可能促进了体内氨基酸和核苷酸等物质的合成代谢过程,从而可有利于肉仔鸡肠道健康水平及饲料利用效率的改善。综上所述,日粮中添加0.5g/kg酿酒酵母可增强肉仔鸡体液免疫功能,改善肠道形态结构,缓解大肠杆菌诱导的肠道炎症反应和屏障功能的破坏,其保护作用可能与抑制 TLR4通路及增加了肠道微生物多样性有关。添加克鲁维酵母也可一定程度上改善肉仔鸡的饲料转化效率、免疫功能和肠道结构,其中1.0g/kg添加剂量对免疫功能的作用效果最好,而2.5g/kg的剂量则更有利于肉仔鸡饲料利用效率和肠道结构的改善,这可能与其优化了肠道菌群结构和激活了体内谷氨酸-谷氨酰胺相关的代谢过程有关。