宿主来源的罗伊氏粘液乳杆菌R30和Cytobacillus solani Y5通过调节空肠微生物群改善儋州鸡的生长性能和肠道健康

《Poultry Science》：Host-derived Limosilactobacillus reuteri R30 and Cytobacillus solani Y5 improve growth performance and intestinal health of Danzhou chickens by regulating the jejunal microbiota

　　

肠道健康状态是影响体重（BW）的重要因素，生长性能受损常与肠道屏障功能受损相关。为了解决这一问题，研究人员探索了宿主来源的益生菌作为改善策略。研究人员从高体重（HBW）成年儋州母鸡的空肠微生物群中分离出罗伊氏粘液乳杆菌R30（L. reuteri R30）和Cytobacillus solani Y5（C. solani Y5）。在一项42天的饲养试验中，将200只1日龄雏鸡分为四组：对照组（CON）每天口服灌胃1 mL无菌培养基；处理组分别接受相同体积的L. reuteri R30（LR）、C. solani Y5（CS）和1:1混合菌悬液（LR-CS），浓度均为1.0?×?10? CFU/mL。结果显示，LR和LR-CS组雏鸡的BW显著高于CON组（P < 0.05）。LR组血清谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著升高，而CS和LR-CS组白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和丙二醛（MDA）水平较CON组显著降低（P < 0.05）。在肠道形态方面，所有益生菌组回肠和空肠的绒毛高度（VH）和隐窝深度（CD）均显著升高。值得注意的是，LR组的绒毛高度/隐窝深度比值（V/C）高于CON组（P < 0.05）。在LR组中，空肠Claudin-1的蛋白含量和mRNA表达均显著升高，而所有益生菌组回肠Occludin的mRNA表达和蛋白含量均升高（P < 0.05）。关于空肠炎症和抗氧化状态，LR组IL-6水平显著降低，LR-CS组IL-1β水平显著降低，过氧化氢酶（CAT）活性显著增强（P < 0.05）。在所有益生菌组中，空肠MDA水平均降低（P < 0.05）。此外，LR和LR-CS组中鸟乳杆菌（Lactobacillus aviarius）的丰度显著增加。在LR组中，代谢物如β-羟鹅去氧胆酸（β-hydroxychenodeoxycholic acid）、12-酮石胆酸（12-ketolithocholic acid）和猪胆酸（hyocholic acid）与梭菌纲（Clostridia）和梭菌科（Clostridiaceae）呈正相关。值得注意的是，这些代谢物与BW和血清GSH-Px活性呈显著正相关，与血清IL-6水平呈显著负相关。这些发现表明，L. reuteri R30和C. solani Y5可以促进生长并改善肠道健康，这些益处与肠道微生物群和宿主代谢的改变有关。

**论文解读文章**

**研究背景**
抗生素在畜牧业中的滥用导致药物残留和细菌耐药性增加，严重威胁家禽产业。为此，中国于2020年实施了饲料“禁抗”政策，但这给疾病防控带来了负面影响，因此寻找安全有效的抗生素替代品成为研究重点。益生菌因其促进生长、增强抗炎和抗氧化能力、改善肠道健康的潜力而受到广泛关注，其中乳酸杆菌（Lactobacillus）和芽孢杆菌（Bacillus）是研究最深入、应用最广泛的益生菌属。然而，宿主来源的益生菌因经过长期进化适应宿主内环境，通常具有更好的定植能力和宿主特异性，显示出更大的应用潜力。此外，益生菌产生的代谢物（如胆汁酸（bile acids, BAs））在微生物-宿主互作中起关键调节作用，可影响肠道屏障功能和免疫反应。尽管已有众多关于家禽益生菌的研究，但整合宿主来源的乳酸杆菌和芽孢杆菌菌株，通过“肠道微生物-代谢物”轴阐明改善宿主健康和生长机制的报道仍有限。儋州鸡是海南省地方品种，抗病性强，适应粗饲料。本研究从高体重（HBW）儋州鸡肠道中分离出罗伊氏粘液乳杆菌R30（L. reuteri R30）和Cytobacillus solani Y5（C. solani Y5），旨在探究这两种益生菌对雏鸡抗氧化能力、肠道屏障功能、免疫反应和生长性能的影响，并基于空肠微生物群落和代谢谱揭示其潜在机制。该研究为筛选具有促进生长、改善免疫和抗氧化、保护肠道屏障潜力的宿主特异性益生菌提供了理论基础，以减少实际生产中的抗生素使用。论文发表在《Poultry Science》。

**主要关键技术方法**
研究人员从高体重（HBW）成年儋州母鸡空肠中分离并鉴定L. reuteri R30和C. solani Y5菌株。在42天饲养试验中，将200只1日龄雏鸡随机分为4组（CON、LR、CS、LR-CS），每组5个重复，每重复10只，每日灌胃1 mL菌悬液（1.0×10⁹ CFU/mL）或无菌培养基。第42天采样，采集血清、空肠和回肠组织及黏膜、空肠内容物。采用ELISA试剂盒检测血清和空肠炎症因子（IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-10）及抗氧化指标（GSH-Px、SOD、CAT、T-AOC、MDA）。通过H&E染色观察肠道形态，测量绒毛高度（VH）和隐窝深度（CD）。利用RT-qPCR和Western blot检测空肠和回肠紧密连接蛋白（ZO-1、Claudin-1、Occludin）及营养转运蛋白（SLC1A1、SLC3A1、SLC5A1、SLC7A1、GLUT2、SGLT1）的mRNA和蛋白表达。对空肠内容物进行16S rRNA基因V3-V4区测序分析微生物组成，并采用非靶向液相色谱-质谱（LC-MS）进行代谢组学分析。数据采用SPSS单因素方差分析和Duncan多重比较。

**研究结果**

**The growth performance of chickens**
与CON组相比，LR组在21、28和42日龄时体重（BW）显著升高，LR-CS组在42日龄时BW显著升高。LR组在1-7、7-14和28-35日龄期间料重比（F/G）显著升高，CS组在多个时间点F/G显著升高，LR-CS组在7-14和28-35日龄F/G显著升高。表明L. reuteri R30单独或与C. solani Y5混合能有效促进后期体重增长，但未改善饲料效率。

**Serum parameters**
LR组血清GSH-Px活性显著高于CON组；CS和LR-CS组血清IL-6、IL-1β和MDA水平显著降低；LR-CS组血清SOD活性显著升高。说明益生菌可增强血清抗氧化能力并减轻炎症反应。

**Intestinal histomorphology**
所有益生菌组回肠和空肠的VH和CD均显著高于CON组，且LR组V/C比值显著升高。表明L. reuteri R30和C. solani Y5改善肠道形态结构，其中LR组效果更显著。

**The tight junction proteins and growth factors**
LR组空肠Claudin-1蛋白含量和mRNA表达显著升高，所有益生菌组回肠Occludin mRNA和蛋白表达显著升高。CS组回肠ZO-1 mRNA和蛋白表达升高，LR-CS组空肠Claudin-1和Occludin蛋白升高。此外，LR组回肠SLC7A1 mRNA表达显著升高，CS组回肠GLUT2 mRNA表达显著升高。表明益生菌通过上调紧密连接蛋白和营养转运蛋白基因表达增强肠道屏障功能和营养吸收能力。

**The antioxidant capacity and inflammatory cytokines**
LR组回肠SOD mRNA表达显著升高；LR和CS组空肠IL-6 mRNA表达显著降低。所有益生菌组空肠MDA水平显著降低；LR-CS组空肠CAT活性显著升高，IL-1β水平显著降低。表明益生菌在空肠和回肠水平上发挥抗氧化和抗炎作用，不同菌株作用部位有差异。

**Characteristics of Jejunal microbes in chickens**
16S rRNA测序显示，LR和LR-CS组Simpson指数显著升高，LR-CS组Shannon指数显著升高。PCoA分析表明CON组与LR、LR-CS组微生物群落明显分离。在门水平，Bacillota为优势菌门；属水平优势菌为Ligilactobacillus和Lactobacillus。LEfSe分析显示，LR组显著富集了Lactobacillus_aviarius、Ligilactobacillus、Rikenellaceae_RC9_gut_group、Clostridiales、Clostridium和Clostridiaceae；LR-CS组显著富集了Lactobacillus_aviarius和Ligilactobacillus。表明L. reuteri R30定向重塑空肠微生物群，增加有益菌丰度。

**Profile of intestinal metabolites**
PCA显示LR、LR-CS与CON组代谢谱显著分离。差异代谢物富集分析表明，LR vs CON组差异代谢物富集于谷胱甘肽代谢、TCA循环、初级胆汁酸生物合成和类固醇激素生物合成通路；LR-CS vs CON组富集于脂肪酸生物合成与降解、脂肪酸代谢、PPAR信号通路和初级胆汁酸生物合成通路。两组共同富集于初级胆汁酸生物合成通路。

**Combined analysis**
Spearman相关分析显示，LR组中，Rikenellaceae_RC9_gut_group与ADG和GSH-Px活性正相关，Clostridium与IL-1β负相关。在LR组中，Clostridiales和Clostridiaceae与多种胆汁酸（如β-羟鹅去氧胆酸、12-酮石胆酸、猪胆酸等）显著正相关，且这些胆汁酸与ADG和血清GSH-Px活性正相关，与血清IL-6水平负相关。表明L. reuteri R30通过调节空肠菌群（尤其是梭菌）改变胆汁酸代谢，进而改善抗氧化和抗炎状态，促进生长。

**讨论总结**
研究人员指出，宿主来源的益生菌具有更好的定植能力。L. reuteri R30和C. solani Y5均能促进生长、改善肠道屏障、增强免疫和抗氧化功能，但两菌株作用机制不同。C. solani Y5可能通过分泌纤维素酶等酶类产生短链脂肪酸（SCFAs）来增强肠道屏障，而不显著改变微生物群落整体结构。L. reuteri R30则显著改变空肠微生物多样性和组成，富集Lactobacillus_aviarius、Ligilactobacillus和梭菌类群，并通过上调梭菌相关胆汁酸代谢（如β-羟鹅去氧胆酸、12-酮石胆酸、猪胆酸）来促进生长和抗氧化。值得注意的是，混合菌组（LR-CS）未达到与单独LR组相同的效果，可能是因为C. solani Y5的抗梭菌活性干扰了L. reuteri R30所依赖的梭菌-胆汁酸轴。因此，单独使用L. reuteri R30在改善生长性能和肠道健康方面表现更优。

**研究结论翻译**
总之，宿主来源的益生菌菌株L. reuteri R30和C. solani Y5，单独或联合使用，为改善儋州鸡的生长和肠道健康提供了一种有前景的策略。其功效源于直接增强肠道屏障、免疫调节以及肠道微生物群及其代谢物（特别是胆汁酸代谢谱）变化的协同组合。这项工作推动了家禽生产中有效、可持续且宿主特异性抗生素替代品的开发。