源自鱼类的Bacillus velezensis菌株能够缓解大口黑鲈（Micropterus salmoides）因高碳水化合物饮食导致的肝脏和肠道代谢异常

《Aquaculture Reports》：Fish-derived Bacillus velezensis can alleviate high carbohydrate diet-induced abnormal liver and gut metabolism in largemouth bass ( Micropterus salmoides)

从高碳水化合物饲料中改善大口黑鲈生长性能及代谢紊乱的研究。大口黑鲈（Micropterus salmoides）口服补充水生来源的芽孢杆菌Bacillus velezensis（YFI-E109）可有效缓解高碳水饲料引起的生长抑制、肝损伤及肠道菌群失调。通过血清生化指标、肝脏组织病理学及肠道微生物组（16S rRNA测序）分析，发现当添加量达4.47×1011至5.25×1011 CFU/kg时，显著降低血清AST、ALT、TG、TCHO和GLU水平，改善肝脏糖代谢相关基因（gk、pk、hk、pepck）表达，并增加肠道绒毛数量和有益菌（Firmicutes）丰度。本研究为高碳水饲料中益生菌的应用提供了理论依据。

　　### 解读：鱼源性芽孢杆菌对大口黑鲈高碳水饮食代谢障碍的缓解作用

大口黑鲈（*Micropterus salmoides*）作为一种典型的肉食性鱼类，在水产养殖中因其快速生长、高营养价值以及强劲的市场需求而被广泛养殖。然而，随着养殖需求的增加，对饲料配方的优化成为提升养殖效率和鱼体健康的关键。当前，许多商业饲料中会添加较高比例的碳水化合物，以降低成本并提高能量供给。但研究发现，过量的碳水化合物摄入会导致肉食性鱼类出现代谢紊乱，包括血糖升高、肝糖原积累以及脂质沉积，从而影响生长性能和健康状态。为了应对这一问题，科学家们开始探索使用益生菌等天然添加剂来缓解高碳水饮食对鱼类的负面影响。

本研究聚焦于一种来源于鱼类的益生菌——*Bacillus velezensis*（编号YFI-E109），探讨其在高碳水饲料中的应用对大口黑鲈生长性能、血清生化指标以及肝肠健康的影响。通过设置不同碳水化合物含量的饲料（低碳水对照组L，高碳水组H，以及H组中添加不同浓度的* B. velezensis*的实验组HC9、HC10、HC11和HC12），研究人员对幼鱼进行了为期9周的饲养实验，并对相关生理指标进行了系统分析。

#### 生长性能的改善

实验结果显示，与高碳水组（H组）相比，添加* B. velezensis*的实验组（HC11组）在生长性能方面表现出显著改善。具体而言，HC11组的体重增益（WG）和特定生长率（SGR）分别比H组提高了1.22倍和1.12倍（P < 0.001），这表明* B. velezensis*在一定程度上缓解了高碳水饲料对鱼类生长的抑制作用。同时，HC11组的饲料转化率（FCR）也比H组降低了16.42–17.91%（P < 0.001），说明该菌株有助于提高饲料的利用效率。相比之下，其他添加浓度的* B. velezensis*（如HC9、HC10、HC12）在某些指标上也有改善，但效果不如HC11组显著。这些数据表明，* B. velezensis*在特定浓度范围内能够有效提升大口黑鲈的生长表现。

#### 血清生化指标的改善

在血清生化指标方面，高碳水组（H组）的多个指标显著升高，包括天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TCHO）以及葡萄糖（GLU）。这些指标的升高通常意味着肝功能受损、代谢紊乱和潜在的健康风险。然而，当在H组饲料中添加* B. velezensis*（特别是HC11组）后，这些指标均显著下降。例如，HC11组的AST、ALT、ALP、TG和TCHO分别比H组降低了32.24%、28.08%、17.98%、44.71%和32.74%（P < 0.001），而GLU的降低幅度为13.21%（P < 0.001）。这些结果表明，* B. velezensis*在高碳水环境下具有改善代谢功能、降低肝损伤标志物水平的潜力。

通过二次回归分析，研究人员进一步确定了* B. velezensis*的最佳添加浓度范围为4.47 × 1011 CFU/kg至5.25 × 1011 CFU/kg。这一浓度区间在大口黑鲈体内能够有效调节血清中的TCHO和GLU水平，减少代谢负担。这一发现为水产饲料中益生菌的科学应用提供了重要的参考依据。

#### 肝肠健康的改善

肝组织的组织学分析表明，高碳水组（H组）的大口黑鲈肝脏出现明显的病理变化，如细胞空泡化、核迁移和细胞损伤，这些现象与肝功能异常密切相关。然而，添加* B. velezensis*的实验组（特别是HC10和HC11组）在这些指标上表现出显著改善，细胞空泡化率分别比H组降低了22.71%（P < 0.05）。这说明* B. velezensis*在一定程度上能够缓解高碳水饮食引发的肝损伤。

肠道组织的分析同样显示，H组的大口黑鲈肠道结构受损，表现为绒毛数量减少、绒毛长度缩短以及黏液细胞减少。这些变化可能导致营养吸收能力下降和肠道屏障功能受损。而添加* B. velezensis*的实验组（HC9至HC12）在这些指标上表现出显著提升，其中HC11组的绒毛数量和长度分别比H组增加了16.42%和20.91%（P < 0.001），黏液细胞数量也显著增加。这表明，* B. velezensis*不仅能够改善肠道结构，还可能增强肠道的免疫功能，从而提高鱼体对高碳水饮食的适应能力。

#### 肠道微生物群落的调节

肠道微生物群落的组成和丰度对宿主的代谢健康具有重要影响。研究发现，H组的肠道微生物多样性显著下降，而添加* B. velezensis*的实验组（特别是HC11组）则表现出更高的微生物多样性。通过16S rRNA测序分析，研究人员发现H组的拟杆菌门（Bacteroidota）丰度较低，而厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）的丰度较高。这表明高碳水饮食可能改变了肠道微生物的组成，增加了潜在致病菌的比例。然而，添加* B. velezensis*的实验组能够显著提高厚壁菌门的丰度，同时降低变形菌门的比例，从而促进肠道微生物的平衡。

在属水平上，*Cetobacterium*和*Romboutsia*是主要的肠道菌群。H组中* Cetobacterium*的丰度比添加* B. velezensis*的实验组低1.82–2.28倍，而*Romboutsia*的丰度则降低了53.09–86.33%。这表明，高碳水饮食可能抑制了这些有益菌群的生长，而* B. velezensis*的添加有助于恢复肠道微生物的多样性，从而提升肠道功能和宿主健康。

#### 葡萄糖耐受性测试的结果

为了进一步评估* B. velezensis*对大口黑鲈代谢功能的影响，研究人员进行了葡萄糖耐受性测试。结果显示，H组的血清AST和ALT活性在注射后显著升高，这可能反映了肝功能受损和代谢紊乱。而添加* B. velezensis*的实验组（特别是HC11组）在注射后0小时、1.5小时和3小时的血清AST和ALT活性均显著降低，表明该菌株能够有效改善肝功能并调节代谢过程。此外，HC11组的GLU水平也比H组降低了8.59–13.05%（P < 0.05），进一步验证了* B. velezensis*在调控血糖水平方面的积极作用。

#### 讨论与启示

本研究揭示了* B. velezensis*在缓解高碳水饮食对大口黑鲈代谢紊乱中的重要作用。尽管高碳水饲料在经济上具有优势，但其对肉食性鱼类的代谢负担不容忽视。* B. velezensis*的添加不仅能够改善生长性能，还能通过调节肠道微生物群落、增强肠道结构完整性以及降低血清中的代谢指标，提升鱼类的整体健康状况。此外，* B. velezensis*的添加还可能通过影响宿主的葡萄糖代谢相关基因表达，从而促进代谢平衡。

值得注意的是，* B. velezensis*在调节肠道微生物方面表现出显著效果，特别是在增加厚壁菌门和减少变形菌门方面。厚壁菌门通常与能量代谢和营养吸收有关，而变形菌门则常与炎症和肠道屏障功能受损相关。因此，* B. velezensis*的添加有助于维持肠道微生物的平衡，促进肠道健康，从而间接改善宿主的代谢状态。

此外，* B. velezensis*的代谢能力可能与其在宿主肠道中的作用有关。该菌株能够分泌多种消化酶，帮助分解饲料中的碳水化合物和脂质，从而提高营养吸收效率。同时，其可能通过调节宿主的葡萄糖代谢基因表达，改善血糖水平，降低血脂浓度，进而减轻代谢负担。这些发现为水产养殖中益生菌的应用提供了新的思路，也为绿色、可持续的饲料配方设计提供了科学依据。

#### 结论

综上所述，本研究证实了鱼源性* B. velezensis*（YFI-E109）在缓解高碳水饮食对大口黑鲈代谢紊乱中的积极作用。通过科学的饲料配方设计和益生菌的添加，可以在一定程度上改善大口黑鲈的生长性能，减轻肝肠损伤，并调节肠道微生物群落，从而提升鱼类的健康水平。研究还确定了* B. velezensis*的最佳添加浓度为4.47 × 1011 CFU/kg至5.25 × 1011 CFU/kg，这一浓度范围可有效调控血清中的总胆固醇和葡萄糖水平，为水产饲料的优化提供了重要参考。

未来的研究可以进一步探索* B. velezensis*在调节宿主代谢信号通路中的具体机制，例如其与胰岛素和胰高血糖素之间的相互作用。此外，结合多组学分析（如代谢组学和转录组学），可以更全面地理解益生菌如何影响宿主的代谢健康。通过这些研究，有望开发出更高效、更安全的益生菌产品，为水产养殖业提供可持续发展的解决方案。