《Poultry Science》：Sodium Butyrate Alleviates T-2 Toxin-Induced Cardiac Injury: Regulation of the Nrf2-NF-κB Signaling Pathway, Fibrosis and Apoptosis
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T-2毒素（T-2 toxin）是一种高毒性单端孢霉烯族真菌毒素，广泛污染饲料，对饲料安全和动物健康构成严重威胁。丁酸钠（sodium butyrate，NaB）是一种短链脂肪酸，具有抗氧化、抗炎和免疫调节等多种生物学活性。本试验旨在明确NaB能否减轻鹌鹑模型
T-2毒素（T-2 toxin）是一种高毒性单端孢霉烯族真菌毒素，广泛污染饲料，对饲料安全和动物健康构成严重威胁。丁酸钠（sodium butyrate，NaB）是一种短链脂肪酸，具有抗氧化、抗炎和免疫调节等多种生物学活性。本试验旨在明确NaB能否减轻鹌鹑模型中T-2毒素诱发的心肌损伤，并揭示相关分子机制。将10日龄鹌鹑随机分为四组（每组n=60）：对照组、T-2组、NaB组和T-2+NaB组。经14 d和28 d饲喂干预后，通过组织病理学观察及氧化应激、炎症、纤维化和凋亡的分子检测评估心脏损伤。结果显示，与对照组相比，T-2组呈现明显心肌结构紊乱，并伴有纤维化和凋亡加重。同时，T-2组Nrf2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，核因子E2相关因子2）介导的抗氧化基因下调，NF-κB（nuclear factor kappa B，核因子κB）炎症通路关键分子上调，以及促纤维化因子（如TGF-β1（transforming growth factor beta 1，转化生长因子β1）、α-SMA（alpha-smooth muscle actin，α-平滑肌肌动蛋白））和促凋亡指标（如Caspase-3（cysteinyl aspartate specific proteinase 3，半胱天冬酶3）及Bax/Bcl-2（BCL-2-associated X protein/B-cell lymphoma-2，Bcl-2相关X蛋白/B细胞淋巴瘤-2）比值失衡）异常表达。NaB联合干预显著逆转上述不良变化，且28 d的改善作用总体较14 d更明显。NaB单独处理组与对照组之间未见显著差异。综上所述，NaB可通过激活Nrf2介导的抗氧化防御系统并抑制NF-κB驱动的炎症反应，协同减轻氧化应激、炎症、纤维化和凋亡，从而最终减轻T-2毒素诱导的鹌鹑心脏损伤。该研究为禽类T-2毒素中毒的营养干预和预防策略提供了实验依据。
论文围绕T-2毒素（T-2 toxin，单端孢霉烯族真菌毒素）心脏毒性及丁酸钠（sodium butyrate，NaB，短链脂肪酸）的保护作用展开。真菌毒素污染威胁全球食品安全和畜牧业可持续发展；T-2毒素细胞毒性强、在谷物中广泛检出，并具明显心脏毒性，可导致心肌纤维紊乱、心律失常甚至心力衰竭。心脏为高耗能器官，心肌细胞富含线粒体，易发生氧化还原失衡。既有研究多集中于表型描述，T-2毒素心肌损伤的深层分子级联，尤其禽类模型中的调控机制仍待阐明。氧化应激与炎症反应的恶性循环被认为是霉菌毒素致组织损伤的核心环节：T-2毒素暴露产生大量活性氧（reactive oxygen species，ROS），后者启动NF-κB（nuclear factor kappa B，核因子κB，炎症转录因子）驱动的促炎信号并上调iNOS等炎症效应分子；同时Nrf2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，核因子E2相关因子2，抗氧化转录因子）通路受抑，抗氧化酶基因转录下降，进而加重心肌纤维化和心肌细胞凋亡。因此，同时增强抗氧化防御并抑制炎症反应是缓解T-2毒素心脏损伤的关键干预思路。NaB作为短链脂肪酸，除为肠上皮细胞供能外，具有抑制过度炎症和调节细胞氧化还原状态的生物学特性；作为组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）抑制剂，NaB可在多种病理模型中触发Nrf2相关信号并抑制NF-κB活化，但膳食NaB能否通过调节Nrf2/NF-κB信号串扰对抗T-2毒素所致禽类心脏重塑和凋亡尚缺乏系统研究。鹌鹑对霉菌毒素敏感、生长周期短，是研究霉菌毒素毒理机制的理想模型。研究人员建立亚慢性暴露模型，评估NaB对心肌组织病理、氧化应激稳态、炎症信号、间质纤维化和心肌细胞凋亡的影响。结果提示NaB可减轻T-2毒素诱导的心脏损伤，为禽类霉菌毒素中毒的营养防控提供理论支持和实验证据。
研究人员将240只健康3日龄日本鹌鹑（Coturnix japonica）经7 d适应后，于10日龄随机分为四组（每组60只）：对照组、T-2组（0.9 mg/kg T-2毒素）、NaB组（500 mg/kg NaB）和T-2+NaB组，分别于14 d和28 d采样；每组随机取6只，禁食12 h后以乙醚麻醉，取心脏组织，部分左心室组织固定用于组织病理学，其余液氮冻存用于RNA分析。关键技术方法包括：H&E（hematoxylin and eosin，苏木精-伊红）和Masson三色染色评估心肌形态与胶原沉积；WGA（wheat germ agglutinin，小麦胚芽凝集素）标记心肌细胞膜评估心肌细胞肥大；TUNEL（terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling，末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记）检测凋亡指数；qRT-PCR（quantitative real-time PCR，定量实时聚合酶链反应）检测Nrf2/Keap1、NF-κB通路、纤维化及凋亡相关基因表达，β-actin为内参，采用2
?ΔΔCt法计算相对表达量；SPSS 20.0行单因素方差分析和LSD检验，P<0.05为差异显著。
结果部分：1. Sodium Butyrate Ameliorates T-2 Toxin-Induced Myocardial Histopathological Damage：H&E显示T-2组14 d出现心肌纤维溶解和纹理模糊，28 d心肌纤维广泛紊乱；NaB共处理减轻T-2诱导的结构损伤，使心肌纤维排列更紧密、细胞间隙减小。WGA显示T-2毒素诱导心肌细胞肥大，横截面积呈时间依赖性增加（P<0.01）；NaB干预抑制该代偿性肥大并恢复心肌细胞大小，表明NaB有助于维持心脏形态稳态。
2. Sodium butyrate alleviates T-2 toxin-induced Nrf2/Keap1 imbalance and upregulates antioxidant enzyme-related genes：qRT-PCR显示T-2毒素在14 d和28 d显著下调Nrf2及下游CAT（catalase，过氧化氢酶）、NQO1（quinone oxidoreductase 1，醌氧化还原酶1）、SOD1/2（superoxide dismutase 1/2，超氧化物歧化酶1/2）mRNA水平（P<0.01），并异常上调负调控因子Keap1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Kelch样ECH相关蛋白1）；NaB提高Nrf2表达并抑制Keap1，恢复心脏氧化还原稳态。
3. NaB inhibits T-2 toxin-induced cardiac inflammatory response by suppressing the NF-κB signaling pathway：qRT-PCR显示T-2组心脏NF-κB、IKK-α/β（IκB kinase alpha/beta，IκB激酶α/β）mRNA显著上调（P<0.01），并促进促炎介质iNOS（inducible nitric oxide synthase，诱导型一氧化氮合酶）大量转录；NaB显著阻断NF-κB通路活化并降低促炎因子水平，且28 d抗炎作用较14 d更明显。
4. Sodium butyrate alleviates T-2 toxin-induced cardiac fibrosis：Masson染色显示T-2组心肌间质蓝色胶原沉积明显，胶原容积分数（collagen volume fraction，CVF）显著升高；qRT-PCR显示TGF-β1（transforming growth factor beta 1，转化生长因子β1）、α-SMA（alpha-smooth muscle actin，α-平滑肌肌动蛋白）和PDGF（platelet-derived growth factor，血小板衍生生长因子）mRNA显著上调（P<0.01）；NaB共处理减轻胶原积累并下调上述促纤维化因子，MMP2（matrix metallopeptidase 2，基质金属蛋白酶2）和COL1A2（collagen type I alpha 2 chain，I型胶原α2链）呈下降趋势，但NaB抗纤维化能力主要通过调节TGF-β1信号轴实现。
5. Sodium butyrate antagonizes T-2 toxin-induced cardiomyocyte apoptosis in quails：TUNEL显示T-2组凋亡细胞明显增加；qRT-PCR显示促凋亡基因Bax（BCL-2-associated X protein，Bcl-2相关X蛋白）和执行凋亡蛋白Caspase-3（cysteinyl aspartate specific proteinase 3，半胱天冬酶3）转录显著上调，抗凋亡基因Bcl-2（B-cell lymphoma-2，B细胞淋巴瘤-2）转录受抑；NaB降低心肌凋亡率，恢复Bax/Bcl-2平衡，保护心肌细胞免于T-2毒素触发的程序性死亡。
讨论部分总结：论文指出，本研究在鹌鹑模型中系统证明膳食NaB可减轻T-2毒素所致心脏病理损伤，机制涉及激活Nrf2介导的抗氧化防御、抑制NF-κB驱动的炎症反应，并减轻心肌纤维化和心肌细胞凋亡，体现多靶点心脏保护作用。氧化应激被视为T-2毒素毒性的关键启动事件；T-2毒素下调Nrf2及CAT、NQO1、SOD1、SOD2，上调Keap1，提示内源性抗氧化防御受损，NaB可逆转这些改变。作者指出NaB为公认的HDAC抑制剂，但本研究未检测HDAC表达，其保护效应是否部分与HDAC抑制有关仍需验证。经典NF-κB通路中IKK复合物激活促IκB降解和NF-κB核转位，启动促炎基因转录；T-2组NF-κB、IKK-α、IKK-β及iNOS升高，NaB抑制这些炎症标志物。Nrf2与NF-κB存在相互调控：Nrf2抗氧化防御抑制过度炎症，NF-κB持续活化则削弱Nrf2保护效应，形成氧化应激与炎症相互放大的恶性循环。纤维化方面，T-2毒素引起细胞外基质尤其I型胶原过度积累，TGF-β1作为核心促纤维化介质受氧化应激和炎症微环境影响，促进心脏成纤维细胞向高分泌性肌成纤维细胞转化并上调α-SMA、促进COL1A2合成，同时抑制MMP2；NaB主要通过上游Nrf2/NF-κB轴阻断TGF-β1介导的促纤维化级联。凋亡方面，T-2毒素扰乱Bcl-2家族平衡，Bax升高、Bcl-2降低并促进Caspase-3活化，TUNEL结果提供形态学证据；凋亡是氧化损伤和炎症应激的终末结局之一，NaB恢复氧化还原稳态并减轻炎症，构造有利于心肌细胞存活的微环境，阻断T-2毒素激活的凋亡通路。NaB的心脏保护效力在28 d较14 d更明显，提示其生物学功能具有时间依赖性，对慢性或亚慢性T-2毒素暴露具有较好的干预潜力。局限性包括：仍需使用Nrf2抑制剂或NF-κB激活剂及遗传编辑验证两条通路的核心作用；需在哺乳动物模型中验证；还需优化实际应用中的剂量和给药策略。
研究结论翻译：总之，本研究阐明了丁酸钠对抗T-2毒素心脏毒性的详细保护机制。丁酸钠增强抗氧化防御并抑制过度炎症反应，进而抑制病理性心肌纤维化和心肌细胞凋亡，从而发挥协同保护作用，最终减轻T-2毒素诱导的心肌损伤。值得注意的是，丁酸钠在28 d的心脏保护效力似乎强于14 d。相关霉菌毒素毒性研究多采用细胞培养、啮齿动物或鸡模型，且主要关注肝、肾或肠道损伤，而鲜有研究记录丁酸钠对T-2毒素诱发鹌鹑心肌损伤的这种时间依赖性心脏保护作用。这种时间依赖性保护效应提示丁酸钠的生物学功能具有时间依赖性，表明其对慢性或亚慢性T-2毒素暴露具有较好的干预潜力。该时间相关特征也见于既往多种植物来源保护剂研究；本研究进一步验证了丁酸钠作为可持续饲料添加剂的应用前景。
