日粮能量浓度对绵羊小肠黏膜屏障功能及微生物群落的影响机制研究

本研究针对反刍动物肠道健康与日粮能量浓度的关系，通过系统评估不同代谢能(ME)水平(8.0-10.4 MJ/kg DM)对绵羊小肠微生物群落、屏障功能及黏膜免疫的影响，发现提高日粮ME浓度可线性增加紧密连接蛋白(Claudin-7/ZO-1)、黏蛋白-2和溶菌酶含量，促进抗炎因子IL-10和TGF-β1分泌，并显著改变瘤胃球菌属(Romboutsia)等菌群丰度。该研究为优化绵羊养殖策略提供了重要理论依据，论文发表于《Animal》。

　　

反刍动物的肠道健康直接影响其生产性能和经济效益，而日粮能量浓度是调控肠道功能的关键因素。既往研究发现，能量水平不足会导致肠道绒毛萎缩、杯状细胞减少，而过高能量又可能引发微生物群落紊乱和炎症反应，这种"能量悖论"使得精准确定最适日粮能量浓度成为畜牧领域的重大挑战。更复杂的是，关于能量浓度如何通过改变微生物群落来影响肠道屏障和免疫的机制尚不明确，这严重制约了反刍动物精准营养策略的制定。

针对这一科学问题，四川农业大学动物营养研究所的研究团队以45只10月龄、体重30.8±1.9 kg的云南半细毛羊为研究对象，采用随机区组设计将其分为5组，分别饲喂ME浓度为8.0、8.6、9.2、9.8和10.4 MJ/kg DM的日粮，持续45天后屠宰取样。通过16S rRNA测序、ELISA和qPCR等技术，系统分析了不同肠段内容物的短链脂肪酸(SCFAs)组成、微生物群落结构，以及黏膜组织中紧密连接蛋白、免疫因子等的表达变化。研究发现提升日粮ME浓度可显著改善小肠物理、化学和免疫三重屏障功能，这种改善与特定微生物菌群的结构变化密切相关。该研究为反刍动物肠道健康的营养调控提供了重要理论依据，成果发表在畜牧领域权威期刊《Animal》。

关键技术方法包括：1) 采用气相色谱测定空肠和回肠内容物的SCFAs组成；2) 通过ELISA检测十二指肠、空肠和回肠黏膜的紧密连接蛋白(Claudin-1/4/7、Occludin、ZO-1)、黏蛋白-2、溶菌酶及细胞因子(SIgA、IL-10、TGF-β₁等)含量；3) 利用qPCR分析紧密连接蛋白基因的相对表达量；4) 基于16S rRNA高通量测序技术解析各肠段微生物群落结构。

【短链脂肪酸在空肠和回肠内容物中的变化】
随着日粮ME浓度从8.0增至10.4 MJ/kg DM，空肠内容物中乙酸盐比例线性降低(P=0.01)，丙酸盐比例线性增加(P=0.01)，导致乙丙比显著下降(P=0.02)。这表明提高日粮能量改变了空肠微生物的发酵模式，可能通过增加丙酸盐这种具有抗炎特性的SCFA来改善肠道健康。

【日粮能量对绵羊小肠屏障功能的影响】
在十二指肠黏膜中，Claudin-1浓度呈线性和二次方增长(P<0.01)，Claudin-7和ZO-1线性增加(P<0.01)；空肠黏膜中Claudin-7和ZO-1线性上升(P<0.01)；回肠黏膜中Claudin-4和ZO-1同时呈现线性和二次方增长(P<0.01)。qPCR结果进一步验证了ZO-1等在基因水平的表达变化。黏蛋白-2和溶菌酶在所有肠段均显著增加，最高增幅达44.4%(回肠黏蛋白-2)。这些发现证实提高日粮ME能全面增强小肠物理和化学屏障。

【日粮能量对小肠免疫反应的影响】
十二指肠黏膜中抗炎因子IL-10和TGF-β₁浓度线性增加(P<0.01)；空肠黏膜中SIgA(P<0.01)和IL-10(P=0.01)显著升高。值得注意的是，促炎因子如IL-6、TNF-α等未见明显变化，说明能量提升主要强化了抗炎免疫调节而非引发炎症反应。

【日粮能量对小肠微生物群落的影响】
提高ME浓度使空肠中Saccharofermentans丰度线性降低(P<0.001)，与Claudin-7浓度呈负相关(r=-0.65)；而Romboutsia和Succinivibrio在空肠和回肠的丰度线性增加(P<0.001)，与Claudin-4/7及SIgA浓度呈正相关(r>0.60)。微生物多样性指数(Chao1、Shannon等)保持稳定，说明能量改变主要影响特定功能菌群而非整体多样性。

研究结论指出，将日粮ME浓度提升至10.4 MJ/kg DM以上可优化绵羊小肠屏障功能和黏膜免疫，这种改善与微生物群落结构的调整密切相关。特别是Romboutsia和Succinivibrio等菌群的增殖可能通过促进丙酸盐产生和免疫调节发挥作用。该研究首次系统阐明了日粮能量浓度-微生物群落-肠道屏障的级联调控机制，为制定基于肠道健康的反刍动物精准营养方案提供了重要科学依据。从应用角度看，研究建议在实际养殖中将绵羊日粮ME浓度设定在10.4 MJ/kg DM以上，这既能保证生产性能，又可维持肠道健康，具有重要的经济价值和生态意义。