基于Retinex引导梯度感知卷积的颜色自适应绵羊面部识别方法

《Agriculture》:Color-Adaptive Sheep Face Recognition Method Based on Retinex-Guided Gradient Perception Convolution

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年06月18日 来源:Agriculture 3.6

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  非药物添加剂正被评估用于缓解肉鸡坏死性肠炎。本研究考察了植物源性混合物对坏死性肠炎挑战期间肉鸡生产性能、病理变化以及紧密连接和免疫响应基因mRNA丰度的影响。将600羽1日龄雄性肉鸡分为4个处理组(6栏/处理,25羽/栏):NC组(基础日粮)、PC组(NC +

  
非药物添加剂正被评估用于缓解肉鸡坏死性肠炎。本研究考察了植物源性混合物对坏死性肠炎挑战期间肉鸡生产性能、病理变化以及紧密连接和免疫响应基因mRNA丰度的影响。将600羽1日龄雄性肉鸡分为4个处理组(6栏/处理,25羽/栏):NC组(基础日粮)、PC组(NC + 15 ppm阿维拉霉素和125 ppm氨丙啉)、PHY1组(NC + Alterna?)和PHY2组(NC + Alterna + Synbiotec?)。所有肉鸡于第14天接种艾美耳球虫(Eimeria maxima),第19天接种产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)。分别于第14、21、28、42天记录生产性能,并于第14、21、42天采集空肠样本以测定mRNA丰度。数据采用单因素方差分析(ANOVA)结合Fisher最小显著差异(LSD)检验进行分析(p ≤ 0.05)。与NC组相比,PC组和PHY2组在第21–28天、第0–28天和第0–42天期间的日增重、采食量、料肉比和死亡率均得到改善。PC组、PHY1组和PHY2组于第21天的病变严重程度低于NC组。PHY2组在第14天、PC组在第21天、PHY1组和PHY2组在第42天的紧密连接和免疫响应基因mRNA丰度更高。因此,Alterna和Synbiotec的添加可改善生产性能、减轻病理变化,并在坏死性肠炎挑战期间支持宿主响应。
坏死性肠炎(Necrotic Enteritis, NE)是由革兰氏阳性、产芽孢、厌氧杆菌产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)引起的家禽肠毒血症,常继发于球虫感染等肠道应激之后,给全球家禽业造成约60亿美元的年经济损失。随着全球对抗生素使用的监管限制及抗生素耐药性问题的关注,无抗生素生产模式日益普及,这导致球虫病和坏死性肠炎发病率上升,促使研究人员探索非抗生素替代方案。植物源性混合物(包括草药、香料、精油和油树脂等天然生物活性化合物)因其抗菌、抗炎、免疫刺激及调节肠道微生物组等潜在功效,成为研究热点。然而,由于植物种类、生长条件和配方策略的变异性,以及宿主在应激条件下响应的差异,其精确作用机制尚不完全清楚。Alterna?和Synbiotec?是含有抗菌和免疫支持特性生物活性化合物的植物源性混合物,但此前尚无研究评估二者联合使用对肠道屏障功能和免疫信号的影响。基于此背景,该研究于《Agriculture》期刊发表,旨在探究这些植物源性混合物通过增强肠道屏障完整性和正向调节免疫反应来缓解坏死性肠炎相关生产性能损失的潜力。

关键技术与方法:研究采用艾美耳球虫和产气荚膜梭菌协同感染建立坏死性肠炎模型,样本为600羽1日龄Ross 708雄性肉鸡。性能参数测定包括平均日增重、平均日采食量、料肉比及死亡率。第21天进行空肠-回肠连接处坏死性肠炎病变评分(0–3分制)。基因表达分析采用定量实时PCR(qRT-PCR)技术,以18S为内参基因,通过2?ΔΔCt法计算紧密连接蛋白(occludin [OCLDN]、claudins [CLDN] 1和3、zonula occludens [ZO] 1和2)、细胞因子(tumor necrosis factor alpha [TNFα]、interferon gamma [IFNγ]、interleukins [IL]-1β、IL-10、IL-12B)、NOD样受体(NOD-like receptors [NLR] P3、C3、C5)、趋化因子(chemokines [CCL] 4、5、20)及annexin A1 [ANXA1]的mRNA相对丰度。统计分析采用单因素方差分析(ANOVA)及Fisher's LSD检验。

研究结果:

**性能参数**:PC组、PHY1组和PHY2组在第21–28天、第0–28天和第0–42天期间的日增重、采食量和料肉比均优于NC组(p < 0.05)。总体(第0–42天)料肉比和死亡率在PC组和PHY2组中显著降低。

**坏死性肠炎病变评分**:第21天峰值感染期,PC组、PHY1组和PHY2组的空肠和回肠病变评分均显著低于NC组。

**紧密连接蛋白、细胞因子和趋化因子的mRNA丰度**:第14天,PHY2组的CLDN1、CCL4、CCL5、NLRP3和NLRC5 mRNA丰度最高,提示植物源性混合物具有免疫调节作用,可能通过激活宿主以应对病原体挑战而非病理诱导的炎症。第21天,PC组的OCLDN、IL-1β、TNFα、ANXA1、CCL4、CCL20和NLRC3 mRNA丰度更高。第42天恢复期,PHY1组和PHY2组的CLDN1、CLDN3、ZO1、ZO2、IFNγ、IL-1β、IL-10、IL-12B、TNFα、ANXA1、CCL4、CCL5、CCL20、NLRP3和NLRC3 mRNA丰度均高于NC组和PC组,这与免疫激活相关的组织修复和黏膜重塑一致,而非急性炎症损伤。

讨论:随着家禽业减少饲用抗生素的使用,球虫病和坏死性肠炎等肠道疾病的发病率持续上升。产气荚膜梭菌产生的毒素损伤肠壁、引发炎症,降低营养消化与吸收,最终导致采食量减少和料肉比恶化。植物源性混合物作为合成抗生素的潜在替代品,其治疗效果在过去十年间受到广泛研究。本研究中PHY2组的生产性能改善与抗生素处理相当,第0–42天PHY2组日增重提高13.3%,料肉比降低5.6%,累计死亡率降低70.2%,病变评分降低40.6%。

研究发现,补充组的病变评分降低与紧密连接蛋白增加存在直接关联,表明肠道完整性得到改善。紧密连接蛋白在防止病原体入侵、维持肠道屏障完整性和不通透性方面发挥关键作用,包括作为黏附膜蛋白的claudin家族(claudin 1、3和occludin)以及作为支架蛋白提供紧密连接结构基础的zonula家族(ZO 1和ZO 2)。Du等人曾报道百里香酚和香荆芥酚均可通过增加ZO 1、occludin和claudin 1的mRNA丰度来强化紧密连接屏障。

细胞因子在先天性和适应性免疫反应中扮演关键信号分子角色。本研究中,植物源性混合物在峰值感染期(第21天)降低了促炎细胞因子(IFNγ和IL-1β)的相对mRNA丰度,同时增加了免疫调节介质(IL-10和ANXA1),提示炎症消退和稳态恢复。植物源性化合物可能通过中和活性氧物种、减少氧化应激来调节免疫信号通路,从而降低核因子κB(NFκB)的表达,减少促炎细胞因子的产生。此外,植物源性混合物对趋化因子表达的正向调节对指导免疫细胞向感染或损伤部位迁移至关重要。NLRP3是促炎性炎症小体,其在补充组第21天的mRNA丰度较低;而具有通过抑制NFκB通路发挥抗炎作用的NLRC3炎症小体,在第42天补充组中的mRNA丰度更高。

CCL4和CCL5的变化体现了时间依赖性的解释。第14天PHY2组较高的CCL4和CCL5 mRNA丰度出现在产气荚膜梭菌挑战之前,可能反映黏膜免疫启动或免疫细胞招募增强;而第42天PHY1组和PHY2组较高的CCL4和CCL5丰度出现在恢复期,与改善的生产性能、较低的病变严重程度以及多种紧密连接相关基因的表达增加相吻合,提示晚期趋化因子反应可能与免疫监视、组织重塑或消退相关的细胞迁移有关。

结论:在这项为期42天的坏死性肠炎试验中,Alterna和Synbiotec联合使用(PHY2)改善了肉鸡生产性能并降低了病变评分,与阿维拉霉素和氨丙啉的抗生素/球虫药组合效果相当。免疫标志物和紧密连接蛋白的正向调节表明炎症减轻,这可归因于肠道完整性的改善。这些发现为Alterna和Synbiotec作为日粮添加剂减轻肠道疾病负面影响提供了潜在机制依据,支持将确定的植物源性混合物作为非抗生素方案组成部分以减少肠道疾病期间生产性能损失的潜力。仍需注意的是,该研究未包含微生物群落分析和肠道组织形态学评估,且未设置非挑战对照组,未来的研究应纳入这些分析以进一步阐明植物源性混合物在肠道挑战条件下对肠道结构和功能的影响机制。
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