Bacillus tequilensis GCB-3通过调节肠道-肝脏轴及抗氧化防御缓解高碳水化合物诱导的草鱼氧化损伤研究

《Animal Feed Science and Technology》：Modulation of growth, gut-liver axis, and antioxidant defense by Bacillus tequilensis ( GCB-3) in grass carp ( Ctenopharyngodon idella) under high-carbohydrate diet: Insights into health enhancement and oxidative stress mitigation

本研究揭示宿主源益生菌Bacillus tequilensis GCB-3通过增强肠道屏障功能（上调紧密连接蛋白）、降低脂多糖（LPS）负荷、抑制炎症反应，并提升肝胰腺抗氧化酶活性（如SOD、CAT），有效缓解高碳水化合物饮食诱导的内质网应激（ER stress）、自噬及细胞凋亡，为水产养殖中碳水化合物高效利用提供新策略。

　　

Highlight

本研究的亮点在于揭示了宿主源益生菌Bacillus tequilensis GCB-3如何通过调节肠道-肝脏轴，缓解高碳水化合物饮食对草鱼造成的氧化损伤。具体而言，GCB-3 supplementation 改善了肠道形态（如增加肠褶高度和肌肉层厚度），增强了肠道屏障功能（通过上调紧密连接蛋白如 ZO-1 和 Occludin 的表达），并显著降低了肠道通透性标志物脂多糖（LPS）和脂多糖结合蛋白（LBP）的水平。在肝胰腺中，GCB-3 有效降低了高碳水化合物饮食诱导的活性氧（ROS）、皮质醇和丙二醛（MDA）水平，同时提升了抗氧化酶（如超氧化物歧化酶 SOD、过氧化氢酶 CAT）的活性和相关基因的表达。组织学分析显示，GCB-3 补充组肝胰腺血窦减少、空泡化减轻、核位移现象改善。此外，GCB-3 还显著抑制了内质网应激（ER stress）、自噬和促凋亡相关基因的表达。这些发现表明，GCB-3 通过多靶点作用，有效阻断了高碳水化合物饮食引发的从肠道损伤到肝胰腺功能障碍的恶性循环。

Discussion

讨论部分深入分析了宿主源益生菌Bacillus tequilensis GCB-3有效缓解高碳水化合物饮食对草鱼不良影响的主要机制，其核心在于调控肠道-肝脏轴。我们的研究结果清晰地描绘了一个病理级联反应：高碳水化合物饮食损害肠道完整性，导致内毒素易位增加，进而引发肝胰腺氧化应激、内质网应激和细胞凋亡。GCB-3 的干预通过多种途径打破了这一恶性循环。首先，在肠道层面，GCB-3 通过促进有益微生物定植和产生抗菌肽（如 surfactin），竞争性抑制病原菌，从而维持肠道微生物稳态。这有助于修复受损的肠道黏膜，增强紧密连接，减少内毒素（如 LPS）进入门脉循环。其次，降低的循环 LPS 负荷减轻了肝胰腺的免疫激活和炎症反应。第三，GCB-3 可能通过其代谢产物（如短链脂肪酸）直接或间接地激活肝细胞中的抗氧化信号通路（例如 Nrf2 通路），增强抗氧化防御能力，清除过量 ROS，进而减轻氧化应激对细胞器（如内质网）的损伤，抑制内质网应激介导的凋亡信号通路。因此，GCB-3 作为一种具有宿主适应性的益生菌，展现出通过多靶点、多通路协同作用保护鱼类肠道和肝胰腺健康的巨大潜力，为应对水产养殖中高碳水化合物饲料带来的挑战提供了新的解决方案。

Conclusion

总之，我们的研究结果表明，高碳水化合物饮食对草鱼的生长性能、肠道健康和肝胰腺功能产生不利影响。膳食补充Bacillus tequilensis GCB-3能有效抵消这些负面影响。GCB-3通过增强消化功能和肠道完整性，促进了生长。此外，GCB-3补充剂强化了肠道屏障，降低了全身内毒素负荷，并减轻了肝胰腺的氧化应激、内质网应激和细胞凋亡。这些有益作用共同作用，缓解了高碳水化合物饮食引起的氧化损伤。因此，Bacillus tequilensis GCB-3作为一种新型益生菌，在促进草鱼健康和高碳水化合物饲料可持续利用方面具有广阔的应用前景。