低粗蛋白（CP）日粮下中等净能（NE）与标准化回肠可消化赖氨酸（SID Lys）互作改善22～35日龄肉鸡肠道健康与营养转运：Box-Behnken响应面优化

《Poultry Science》：Low crude protein with moderate net energy and digestible lysine improves gut health and nutrient transport in broilers

　　

研究人员采用基于Box-Behnken设计的响应面方法学，研究日粮净能（NE）、粗蛋白（CP）和标准化回肠可消化赖氨酸（SID Lys）对22至35日龄雄性肉鸡肠道健康的单独及交互影响。总共936只22日龄Cobb 500雄性肉鸡被分配至13种日粮处理，这些处理在NE（2,200、2,290和2,380 kcal/kg）、CP（18%、19.5%和21%）及SID Lys（1.08%、1.14%和1.20%）上变化。在35日龄时，测定肠道形态以及空肠屏障相关基因和营养转运体基因的mRNA表达。在十二指肠绒毛高度上观察到显著的NE × SID Lys交互作用（P < 0.05）。在低NE条件下，绒毛高度随SID Lys增加呈二次影响；而在高NE条件下观察到相反趋势。黏蛋白2（MUC2）mRNA表达受NE × SID Lys和CP × SID Lys交互作用影响（P < 0.05），仅在低NE或高CP条件下观察到SID Lys响应下MUC2 mRNA表达增加。营养转运体表达也受CP × SID Lys交互作用影响，当高CP与高SID Lys组合或低CP与低SID Lys组合时，观察到LAT1和B⁰AT mRNA表达增加（P < 0.05）。葡萄糖转运体2（GLUT2）mRNA表达随NE水平增加而显著降低（P < 0.05）。响应面优化表明，2,290 kcal/kg NE、18% CP和1.08-1.14% SID Lys组合有效支持饲喂低蛋白日粮的22至35日龄肉鸡的肠道形态、屏障功能和营养转运。这些发现表明，当与适当NE水平平衡时，适度降低CP和SID Lys可维持肠道健康而不损害关键生理功能，并且肠道健康的营养最优值与最大生长性能的营养最优值不同。

日粮是调控家禽肠道发育、屏障功能和营养转运的关键因素。日粮能量水平可影响肉鸡肠道绒毛形态和微生物稳态；能量摄入过多可能损害肠道黏膜屏障功能，能量供给不足可阻碍肠道组织形态发育并影响氨基酸转运体表达。提高日粮蛋白质水平可改善生长性能，但蛋白质利用效率有限，过量未消化蛋白质可能在后肠发酵，产生氨、胺、吲哚和酚类化合物。适度降低日粮CP有助于缓解肠道代谢应激，但氨基酸组成不平衡会损害肠道健康，降低绒毛高度和绒隐比（V/C），并影响蛋白质合成、体增重和氨基酸转运。赖氨酸（Lys）缺乏会显著损害肉鸡生长性能和胸肌产量，在低蛋白日粮中增加Lys可改善生长性能和肠道健康；蛋氨酸、苏氨酸、精氨酸和缬氨酸等也有相关作用。然而，既有文献主要关注单一营养素。在当前低蛋白日粮背景下，平衡日粮以满足表观代谢能（AME）、蛋白质和氨基酸需求，对鸡肠道健康和营养转运具有重要意义。净能（NE）系统通过从代谢能（ME）中扣除热增耗（HI），可更精确估计用于维持和生产的能量；由于NE对鸡而言似乎比AME更精确，研究人员采用响应面设计，研究日粮NE、CP和SID Lys不同组合对肉鸡肠道绒毛发育、物理和化学屏障相关基因及营养转运体基因表达的影响。

研究人员开展的研究为：使用936只22日龄Cobb 500雄性肉鸡，在22至35日龄进行3因素3水平Box-Behnken设计，共13个日粮处理，变量为NE（2,200、2,290和2,380 kcal/kg）、CP（18%、19.5%和21%）和SID Lys（1.08%、1.14%和1.20%）。研究得出结论：18% CP、1.08–1.14% SID Lys和2,290 kcal/kg NE可有效支持22至35日龄肉鸡肠道形态、屏障功能和营养转运；适度降低CP和SID Lys并与适当NE平衡，可维持肠道健康而不损害关键生理功能；肠道健康的营养最优值不同于最大生长性能的营养最优值。该研究的重要意义在于提示低蛋白日粮配方中NE、CP和SID Lys的组合优化需同时考虑肠道健康与生产性能。

主要关键技术方法概括：样本队列来源为936只健康1日龄Cobb 500肉鸡，1至21日龄饲喂满足Cobb 500营养需要的普通开食料，21日龄选择平均体重相近鸡只分配至13个处理，每处理6重复、每重复12只。采用3因素3水平Box-Behnken响应面设计，NE、CP和SID Lys水平如上，其他氨基酸按Cobb 500推荐比例平衡为理想蛋白。35日龄测定肠道形态以及空肠屏障相关和营养转运体基因mRNA表达。数据以栏为试验单元，使用Design-Expert 13拟合一阶和二阶多项式响应面模型，P < 0.05为显著，0.05 < P < 0.10为趋势。

研究结果如下。十二指肠和空肠形态结构：未观察到日粮营养水平对空肠形态的显著影响；NE和SID Lys对十二指肠绒毛高度存在显著交互作用。低NE条件下，SID Lys从1.08%升至1.14%可提高绒毛高度，但1.20%时显著降低；高NE条件下，增加SID Lys降低十二指肠绒毛高度；NE 2,380 kcal/kg与SID Lys 1.20%组合最低。CP从21%降至18%未显著影响肠道形态。十二指肠V/C随NE增加线性降低，并与SID Lys呈二次关系，随SID Lys增加先升高后降低。空肠屏障相关基因表达：日粮NE、CP和SID Lys对闭合小带蛋白-1（ZO-1）和Occludin mRNA表达无显著影响。MUC2 mRNA表达受NE × SID Lys和CP × SID Lys交互作用影响；低NE下增加SID Lys提高MUC2表达，高NE下无此影响；低CP下增加SID Lys略降低MUC2表达，高CP下增加SID Lys提高MUC2表达。空肠营养转运体基因表达：CP × SID Lys交互作用影响钠-葡萄糖共转运体1（SGLT1）mRNA表达；低CP下增加SID Lys抑制SGLT1，高CP下增加SID Lys提高SGLT1。GLUT2 mRNA表达随NE和CP增加显著降低。肝型脂肪酸结合蛋白（H-FABP）mRNA表达随NE增加显著降低。脂肪型脂肪酸结合蛋白（A-FABP）受NE × SID Lys交互作用影响：低NE下增加SID Lys提高表达，高NE下增加SID Lys降低表达。脂肪酸转运蛋白1（FATP1）受CP × SID Lys交互作用影响：低CP下增加SID Lys抑制表达，高CP下增加SID Lys提高表达。FATP4不受任何日粮处理影响。LAT1和B⁰AT表达呈双相模式，在高CP + 高SID Lys和低CP + 低SID Lys条件下均较高；B^0,+AT表达随NE和CP增加而降低。

讨论部分总结：在肠道形态方面，绒毛高度和V/C与肠道营养吸收效率正相关；本研究中CP从21%降至18%未显著影响形态，与部分既往结果一致；SID Lys与十二指肠绒毛高度和V/C呈二次关系，低NE下先增后降，最佳SID Lys为1.14%，过量Lys会降低绒毛高度；高NE降低十二指肠绒毛高度和V/C，可能与能量过剩造成肠道负担有关；2,200 kcal/kg NE与1.14% SID Lys组合可获得较优十二指肠形态。在空肠肠道屏障方面，紧密连接蛋白组成和表达可间接反映肠道通透性；适度降低CP并补充必需氨基酸可能不损害物理屏障，本研究中ZO-1和Occludin mRNA无显著变化。MUC2是化学屏障主要结构成分，CP和SID Lys对其表达有显著线性和交互影响；低NE或高CP条件下增加SID Lys可上调MUC2，可能与屏障应激下需要SID Lys上调MUC2有关；但平衡理想蛋白下增加SID Lys也会提高其他必需氨基酸，尤其是苏氨酸（Thr），而Thr是黏蛋白合成底物，因此MUC2增加可能部分归因于Thr而非Lys本身。在空肠营养转运体方面，转运蛋白表达反映消化吸收能力。SGLT1在低CP + 低SID Lys和高CP + 高SID Lys下表达较高，低CP下增加SID Lys抑制其表达；研究人员提出可能解释是低蛋白日粮含更多谷物，淀粉负荷较大，肠上皮下调SGLT1以避免胞内葡萄糖累积；也可能氨基酸通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路调节葡萄糖转运体表达，但需进一步研究。高NE抑制GLUT2，可能反映能量充足时对葡萄糖代谢依赖降低；高NE主要通过添加大豆油实现，降低碳水化合物与脂质比，脂肪供能可能转向脂肪酸氧化，适应性地下调GLUT2。FABP家族调节脂肪酸摄取、胞内运输和代谢；高NE降低H-FABP，A-FABP受NE × SID Lys影响，FATP1受CP × SID Lys影响，提示脂质转运调节高度依赖能量密度和氨基酸供给的互作，可能经过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）介导通路；FATP4不受影响，符合其在长链脂肪酸吸收中的组成性作用。LAT1和B⁰AT呈双相表达，高CP + 高SID Lys为底物诱导，低CP + 低SID Lys为代偿适应；与葡萄糖转运体受高NE抑制不同，提示蛋白质限制时肉鸡可能优先捕获氨基酸而非摄取葡萄糖，低蛋白日粮下动物可能上调氨基酸转运体以最大化限制性必需氨基酸摄取，用于蛋白质合成；高NE下无葡萄糖吸收紧迫性，下调GLUT2可避免葡萄糖过载和代谢成本。该层次营养感应机制提示，蛋白质供给次优时氨基酸需求优先于能量平衡，能量过剩导致碳水化合物转运体灵活抑制，未来需在蛋白水平和功能吸收试验中验证。在低蛋白日粮下平衡肠道健康与生长性能方面，同一批肉鸡生长性能数据未显示；当CP从21%降至18%、SID Lys从1.20%降至1.08%、NE为2,290 kcal/kg时，肉鸡维持可接受生长性能，22至35日龄体增重（BWG）平均约1,490 g，饲料转化率（FCR）约1.56–1.60，仅略低于高蛋白21%或高Lys 1.20%日粮的BWG约1,517 g和FCR约1.49–1.50。肠道健康最优组合为18% CP、1.08% SID Lys、2,290 kcal/kg NE，而最大生长性能所需组合不同，如20.9% CP、1.20% SID Lys、2,355 kcal/kg NE。这表明肠道完整性与生长的营养最优值并不相同；高蛋白和高Lys虽促进生长，但未额外改善肠道形态或屏障功能，高NE下反而可能损害十二指肠绒毛高度和MUC2表达；低CP 18%加中等SID Lys 1.08–1.14%可支持稳健肠道健康而不显著降低生长性能。因此，优先考虑肠道健康时，18% CP、1.08–1.14% SID Lys和2,290 kcal/kg NE是兼顾肠道完整性和生产性能的实用策略；若仅以生长性能为目标，可使用更高CP和SID Lys，但需注意高NE对肠道屏障的潜在负面影响。

研究结论翻译：采用响应面方法学，本研究证明，22至35日龄肉鸡最佳肠道健康通过含18% CP、1.08–1.14% SID Lys和2,290 kcal/kg NE的日粮实现。重要的是，该肠道健康营养推荐不同于最大化生长性能通常所需的较高CP和SID Lys水平（数据未显示），表明肠道完整性与生长的营养最优值并不相同。由于仅测定了mRNA表达，未来研究应在蛋白水平验证这些发现，并探究营养感应通路的作用及日粮苏氨酸对MUC2表达调控的具体贡献。