《Poultry Science》:Alleviation of heat stress-induced jejunal injury in ducks by
Hericium erinaceus polysaccharide
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本研究针对热应激(HS)严重危害家禽健康及生产性能的产业难题,探讨了猴头菇多糖(HEP)对鸭肠道屏障的保护作用。结果表明,HEP能显著提升血清抗氧化指标(T-AOC、SOD、CAT),降低MDA含量;下调空肠热休克蛋白(HSP60/70/90)及炎症因子(IL-1β、TNF-α)mRNA表达;改善肠道形态结构,增强紧密连接蛋白(Occludin、Claudin-1、ZO-1)表达。转录组分析揭示HEP可能通过抑制黏着斑通路、促进脂肪消化吸收通路发挥保护作用,为开发新型抗热应激饲料添加剂提供了理论依据。
随着全球气温持续攀升,家禽产业向高密度集约化生产模式的快速转型,使得热应激(Heat Stress, HS)问题日益凸显。当环境温度超过32℃时,特别是持续高温高湿条件下,蛋鸭极易发生严重的热应激反应,导致热射病、生理功能紊乱、生产性能下降甚至死亡率升高。肠道作为消化吸收和免疫防御的重要器官,对热应激尤为敏感——热应激会破坏肠道菌群平衡、损伤屏障完整性并引发炎症级联反应,最终严重影响饲料转化率和生产效益。在无抗养殖背景下,单纯依靠喷淋降温、遮阳网等物理干预措施缓解热应激的效果有限且见效缓慢。因此,探寻能够有效对抗热应激的营养策略已成为畜牧领域的迫切需求。
在此背景下,植物源饲料添加剂因其绿色安全、多功能性等特点受到广泛关注。其中,食药兼用菌菇猴头菇(Hericium erinaceus)因其富含多糖、氨基酸、酚类等生物活性成分而备受青睐。研究表明,猴头菇多糖(Hericium erinaceus polysaccharide, HEP)具有清除活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)、增强免疫、抗炎及改善胃肠道健康等多种功效。那么,HEP能否帮助家禽抵御热应激带来的肠道损伤呢?发表在《Poultry Science》上的这项研究给出了肯定答案。
为系统评估HEP对热应激鸭肠道健康的影响,研究人员设计了严谨的实验方案。他们选取150只体重相近的山麻蛋鸭,随机分为常温对照组(饲喂基础日粮)、热应激组(HS组,循环高温环境+基础日粮)和HEP干预组(HSH组,热应激环境+基础日粮添加24 mg/kg HEP),实验周期15天。实验结束后,采集血清和空肠组织样本,通过酶生化法检测血清抗氧化指标(总抗氧化能力T-AOC、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT活性及丙二醛MDA含量);通过苏木精-伊红(HE)和阿利新蓝-过碘酸雪夫(AB-PAS)染色观察空肠形态学变化并计数杯状细胞;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测空肠热休克蛋白(HSP10、HSP60、HSP70、HSP90)、炎症因子(白细胞介素-1β IL-1β、肿瘤坏死因子-α TNF-α)及紧密连接蛋白(Occludin、Claudin-1、ZO-1)的mRNA表达水平;最后对空肠组织进行转录组测序(RNA-seq),结合基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,深入挖掘HEP作用的潜在分子机制。
变化在直肠温度
热应激最直接的生理标志是直肠温度显著升高。本研究结果显示,与对照组相比,HS组鸭的直肠温度显著升高,而HEP干预(HSH组)则能有效降低热应激引起的体温过高。这表明HEP具有缓解机体热应激反应的作用。
鸭血清抗氧化指标
氧化应激是热应激损伤的核心环节。血清学检测发现,HS组鸭的MDA含量显著上升,而T-AOC、SOD、CAT活性均显著下降,提示热应激导致机体氧化损伤加剧、抗氧化防御系统功能受损。经HEP干预后,HSH组的T-AOC、SOD、CAT活性显著回升,MDA含量显著下降,证明HEP能有效增强机体的抗氧化能力,缓解热应激诱导的氧化损伤。
对鸭肠道热休克蛋白的影响
热休克蛋白是细胞应对应激的关键保护分子。qRT-PCR结果显示,HS组空肠中HSP10、HSP60、HSP70、HSP90的mRNA表达水平均显著上调。HEP干预则显著降低了HSP60、HSP70和HSP90的表达。这表明HEP可能通过调节HSPs的表达,减轻热应激对肠道细胞的损伤压力。
对鸭肠道炎症因子的影响
炎症反应是热应激肠道损伤的重要特征。研究发现,HS组空肠促炎细胞因子IL-1β和TNF-α的mRNA表达水平显著高于对照组。而HEP干预能显著抑制这两种关键炎症因子的表达,说明HEP具备抗炎特性,有助于维持肠道免疫稳态。
HEP改善热应激诱导的鸭肠道屏障功能障碍
肠道形态和屏障功能是评估肠道健康的核心指标。组织学分析显示,HS导致空肠绒毛高度(Villus Height, VH)变短、隐窝深度(Crypt Depth, CD)加深、绒隐比(V/C)降低、杯状细胞数量减少,表明肠道吸收面积缩小、屏障功能受损。HEP处理则能显著逆转这些不利变化,改善肠道形态结构。同时,HS组紧密连接蛋白(ZO-1、Claudin-1、Occludin)的mRNA表达显著下调,而HEP干预促进了它们的表达。这从分子层面证实了HEP在修复和增强肠道物理屏障功能方面的积极作用。
HEP对空肠组织转录组RNA测序的影响
为揭示HEP作用的深层机制,研究人员进行了空肠转录组测序。主成分分析(PCA)显示对照组、HS组和HSH组明显分离。差异表达基因(DEGs)分析发现,HS组与对照组相比有1553个DEGs(1172个上调,381个下调),而HSH组与HS组相比有1006个DEGs(339个上调,667个下调),表明HEP干预显著逆转了热应激引起的基因表达紊乱。KEGG富集分析提示,热应激显著上调了与炎症、免疫反应及黏着斑(Focal adhesion)通路相关的基因,同时抑制了脂肪消化与吸收(Fat digestion and absorption)通路。相反,HEP干预后,黏着斑通路相关基因表达被显著抑制,而脂肪消化吸收通路则被激活。研究者推测,HEP可能通过抑制因肠道屏障破坏而过度激活的黏着斑信号轴,减少细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)过度沉积和炎症放大效应,从而减轻肠道纤维化和组织损伤;同时,通过修复紧密连接功能,促进脂肪等营养物质的消化吸收。
综上所述,本研究从生理指标、组织形态、分子表达及基因组层面系统证实,日粮中添加猴头菇多糖(HEP)能通过增强机体抗氧化能力、抑制肠道炎症反应、改善肠道形态结构、增强紧密连接屏障功能,有效缓解热应激诱导的鸭空肠损伤。其潜在作用机制可能与调控黏着斑通路和脂肪消化吸收通路密切相关。该研究不仅为HEP作为一种绿色、高效的天然饲料添加剂应用于家禽生产以应对热应激挑战提供了坚实的科学依据和实验数据,也为深入理解植物多糖保护肠道健康的分子机制提供了新的视角和靶点。未来研究可进一步聚焦于HEP调控关键信号通路的具体分子靶点,以及其在其他家畜热应激管理中的应用潜力。