胚内注射罗伊氏乳杆菌21通过吲哚-3-甲醛促进肉鸡肠道干细胞增殖与分化及其机制研究

本研究针对家禽早期肠道发育关键问题，探讨了胚内注射罗伊氏乳杆菌21(LR21)对肉鸡肠道定植、发育及生长性能的影响。研究发现LR21通过代谢产物吲哚-3-甲醛(I3A)激活Wnt/β-catenin通路并抑制Notch信号，显著促进十二指肠隐窝干细胞增殖和杯状细胞分化，提升早期生长性能，为益生菌营养编程策略提供了新机制。

　　

在家禽养殖业中，早期肠道发育直接关系到动物的生长性能、健康水平和养殖经济效益。家禽孵化后最初几天是肠道形态和功能成熟的关键窗口期，此时肠道黏膜屏障的快速建立和肠道干细胞的活跃增殖分化对后续营养吸收和疾病抵抗具有决定性影响。然而，现代集约化养殖模式中，雏鸡早期易面临肠道发育不良、病原感染和生长迟缓等问题。如何通过营养干预手段精准调控早期肠道发育，成为畜牧业研究的重要方向。

近年来，胚内注射技术（in ovo injection）作为一种新兴的营养编程策略受到广泛关注。该技术通过在胚胎发育特定阶段向蛋内注入生物活性物质，直接影响胚胎的代谢编程和器官发育。其中，益生菌的胚内输送尤为引人注目——让有益菌株在肠道尚未建立稳定微生物群落时率先定植，可能对宿主的长期健康产生深远影响。罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）作为一种常见益生菌，具有抗菌、抗氧化和免疫调节等多重功能，但其在胚胎期干预中的作用机制尚不明确。

在此背景下，本研究以肉鸡为模型，于胚胎第18天向羊膜腔注射罗伊氏乳杆菌21（LR21），探究其对孵化后肉鸡生长性能、肠道发育和干细胞动态的影响，并深入挖掘其作用机制。相关研究成果发表在《Poultry Science》上，为益生菌早期干预提供了新的理论依据和应用前景。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：使用FITC标记和活体成像技术追踪LR21在胚胎肠道的定植过程；通过组织形态学分析（H&E和AB-PAS染色）评估肠道结构变化；利用免疫荧光和Western blot检测增殖细胞核抗原（PCNA）、β-连环蛋白（β-catenin）等蛋白表达；采用非靶向代谢组学分析盲肠内容物和细菌培养上清代谢谱；建立鸡源肠道器官样（enteroid）模型验证吲哚-3-甲醛（I3A）对干细胞行为的影响；使用实时荧光定量PCR（qPCR）检测Wnt/β-catenin和Notch信号通路相关基因表达。

LR21在胚胎肠道的定植

研究通过印度墨汁示踪证实胚内注射技术可准确将物质输送至羊膜腔。利用FITC标记的LR21进行活体成像显示，注射24小时后细菌主要积聚在腺胃和肌胃，48小时后迁移至回肠和直肠，表明LR21能在胚胎肠道有效定植并随肠蠕动分布。

LR21对孵化率和生长性能的影响

LR21注射不影响孵化率和初生重，但显著提高了1-7日龄肉鸡的日增重和采食量（P < 0.05），而对8-21日龄及全期生长性能无显著影响。这表明LR21的促生长作用集中于早期阶段。

LR21对卵黄囊和器官重量的影响

LR21处理显著降低了1日龄雏鸡的绝对和相对卵黄囊重量（P < 0.05），并呈现增加小肠相对重量的趋势（0.05 < P < 0.1），提示LR21可能促进卵黄吸收和早期肠道发育。

LR21对肠道形态的影响

组织学分析显示，LR21注射显著提高了新生雏鸡十二指肠的绒毛高度和绒隐比（VH/CD），且该效应持续至7日龄。空肠形态未受显著影响，表明LR21的作用具有肠段特异性。

LR21对肠道干细胞增殖与分化的调控

免疫荧光检测发现LR21增加了十二指肠隐窝中PCNA阳性细胞数量。基因表达分析显示，LR21显著上调Wnt通路基因（Wnt3a、LRP5、c-Myc）和干细胞标志物Lgr5，同时抑制Notch信号组分（Notch2、Dll1、Dll4），并促进杯状细胞分化和Muc2表达。表明LR21通过双向调控Wnt和Notch信号通路，协同促进干细胞增殖和分泌细胞分化。

代谢组学揭示I3A为关键介质

非靶向代谢组学分析发现，LR21处理显著富集色氨酸代谢途径，其中吲哚-3-甲醛（I3A）在体内外均显著上调。体外器官样实验证实，100 μM I3A处理可模拟LR21效应：激活Wnt/β-catenin通路、促进Lgr5+干细胞扩增、抑制Notch信号并增强Muc2表达。

本研究系统阐明了胚内注射LR21通过代谢产物I3A调控肠道干细胞命运的分子机制：I3A作为关键信号分子，一方面激活Wnt/β-catenin通路驱动干细胞增殖，另一方面抑制Notch信号促进杯状细胞分化，双途径协同增强肠道屏障功能和营养吸收能力。该研究不仅证实了胚内益生菌干预可作为改善家禽早期生长的有效策略，更重要的是揭示了微生物-代谢物-宿主互作的新机制，为开发基于代谢物的“后生元”制剂替代活菌产品提供了理论依据，对促进畜牧业绿色健康和可持续发展具有重要意义。