《Poultry Science》:Combined supplementation with
Bacillus subtilis and tea polyphenols alleviates high-fat diet-induced fatty liver hemorrhagic syndrome in laying hens by regulating the gut-liver axis
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脂肪肝出血综合征(FLHS)对产蛋鸡的健康与生产力构成显著威胁,其特征是肝脏脂肪变性与脂质代谢紊乱。枯草芽孢杆菌(BS)与茶多酚(TP)已被报道可改善产蛋性能并调节脂质代谢。本研究通过生理学、微生物组学、转录组学与代谢组学分析,评估BS与TP补充对缓解FLHS
脂肪肝出血综合征(FLHS)对产蛋鸡的健康与生产力构成显著威胁,其特征是肝脏脂肪变性与脂质代谢紊乱。枯草芽孢杆菌(BS)与茶多酚(TP)已被报道可改善产蛋性能并调节脂质代谢。本研究通过生理学、微生物组学、转录组学与代谢组学分析,评估BS与TP补充对缓解FLHS的作用。将150只50周龄产蛋鸡分为三组,每组5个重复、每重复10只鸡:对照组(正常饮食,ND)、模型组(高脂饮食,HFD)与处理组(HFD+300 mg/kg BS和300 mg/kg TP,HFD+BS/TP)。结果表明,添加BS与TP有效缓解了高脂饮食产蛋鸡的脂质代谢紊乱。BS/TP补充通过重塑肠道菌群、降低Collinsella与ASF356丰度,纠正了高脂饮食所致菌群失调并恢复平衡。血清代谢组学分析鉴定出8个参与脂质代谢的差异表达代谢物(DEMs);转录组学鉴定出6个与脂质代谢相关的差异表达基因(DEGs)。DEMs与DEGs共同富集于孕酮介导的卵母细胞成熟通路。总体而言,膳食补充BS/TP可通过调节肠-肝轴缓解老龄产蛋鸡FLHS相关的肝脏代谢扰动,凸显其作为预防与减轻高脂饮食不良效应的有效饲料添加剂的潜力。
研究背景方面,产蛋鸡进入产蛋周期后期后产蛋性能与蛋品质下降,肝脏脂质蓄积增加并可发展为脂肪肝出血综合征(FLHS),其特征为肝脂与腹腔脂肪过度堆积、肝脂肪变性、破裂出血及炎症,导致产蛋率、受精率与孵化率降低,笼养系统中约74%产蛋鸡死于FLHS,造成显著经济损失。FLHS由营养、代谢、环境、激素与遗传等多因素致脂质代谢失衡引发,其中脂质代谢紊乱与肝脂蓄积为核心诱因。天然饲用添加剂中,益生菌与茶多酚(TP)因安全性高、无残留且可调节脂质代谢受关注;枯草芽孢杆菌(BS)具调节肠菌与减轻酒精性肝损伤等益处,但二者联用对产蛋鸡FLHS的调控机制鲜有报道。因此研究人员构建老龄产蛋鸡FLHS模型,从肠微生物、血清代谢与肝转录层面阐明BS/TP联用的缓解效应与潜在机制,为开发天然饲料添加剂提供科学依据。该论文发表于《Poultry Science》。
主要关键技术方法上,研究人员以150只50周龄海兰褐产蛋鸡为对象,分ND、HFD、HFD+BS/TP三组(各5重复×10只),饲喂5周;终末选取每重复1只禁食12 h母鸡采集血清、肝组织与盲肠内容物。技术体系涵盖:肝脏油红O与H&E染色及肝TG、TC、HDL-C生化测定;血清孕酮(PROG)、雌二醇(E2)、促卵泡素(FSH)、AST、ALT的ELISA检测;基于LC-MS的非靶向血清代谢组学(OPLS-DA筛选VIP>1且P<0.05的DEMs);盲肠16S rRNA V3–V4区测序(DADA2去噪、Silva 138注释、LEfSe与PICRUSt2功能预测);肝脏RNA-seq转录组(FPKM定量、DESeq筛选|log2FC|>1且P<0.05的DEGs,GO/KEGG富集);以及肠菌–代谢物–肝基因Spearman相关性网络构建。
研究结果部分,“Dietary BS/TP enhanced laying performance in FLHS laying hens”小节显示,HFD组平均日采食量(ADFI)与料蛋比(FCR)显著高于ND,BS/TP处理使ADFI与FCR回落至接近ND水平(P<0.05),产蛋率与平均日蛋重无显著差异。“Dietary BS/TP mitigated hepatic lipid accumulation and liver damage in FLHS laying hens”小节中,表型与H&E、油红O染色示HFD肝呈黄褐、脂滴空泡与窦扩张充血,BS/TP组肝色红润、脂滴减少;肝TG降48.89%、HDL-C升51.13%,血清AST降低,E2、FSH、PROG分别较HFD上调,接近ND的1.44、1.34、1.67倍水平。“BS/TP reshaped the gut microbiota in FLHS laying hens”小节通过16S分析表明,β多样性分离明显;BS/TP提升Proteobacteria与Spirochaetota相对丰度,显著降低HFD诱导增高的Collinsella与ASF356;LEfSe显示BS/TP富集Clostridia_vadinBB60_group、Parabacteroides、Mailhella,PICRUSt2预测鞘脂代谢与黄酮降解上行、磷酸转移酶系统(PTS)下行;Pearson相关示Parabacteroides与Clostridia_vadinBB60_group负关TG。“BS/TP alters the serum metabolites induced in FLHS laying hens”小节LC-MS鉴定923(正离子)/926(负离子)代谢物;HFD vs ND有189上/189下DEMs,HFD+BS/TP vs HFD有143上/76下DEMs;长链二羧酸(如十六烷二酸、十八烷二酸)、酰基肉碱(癸烯酰肉碱等)在HFD升高而BS/TP后下调,异ferulic acid 3-sulfate与某大环内酯类上调;KEGG示HFD扰花生四烯酸、原胆酸合成、亚油酸代谢,BS/TP回调甘油磷脂代谢、组氨酸代谢、缬/亮/异亮氨酸合成。“BS/TP regulated hepatic gene expression profiles in FLHS laying hens”小节转录组示HFD+BS/TP vs HFD有447 DEGs(246上/201下),富集于类固醇激素生物合成、孕酮介导卵母细胞成熟;脂质相关UGT2A2、HSD17B2、HSD11B2、CYP2C9及糖/氨基酸代谢基因MGAM、GALE、GAA、PFKM、RRM2等表达改变。“Correlation among BS/TP-induced gut microbiota, serum metabolites, and hepatic gene co-expression modules”小节Spearman网络整合5菌属、11代谢物、6 DEGs,胸腺酚硫酸盐(thymol sulfate)负关ASF356/Fournierella/Oribacterium/Gallibacterium/Slackia而正关Pax2-a/Slc22a7/Hoxb9/Phyhipl/Slc47a1;LysoPC(0:0/15:0)关联Slc22a7与Pax2-a,印证肠-肝-卵母轴联动。
讨论部分总结:研究人员指出BS/TP通过降肝TG、升HDL-C、降AST减轻肝损;上调E2/FSH/PROG可能经雌激素受体α(ERα)抑制Srebp-1c–FAS/ACC脂生成通路,且肝胆固醇/脂蛋白改善为卵巢甾体合成提供底物,构成肠–肝–卵巢内分泌间接通路;菌群端Collinsella(产氨促炎、正相关NAFLD血脂)与ASF356(Lachnospiraceae,关TC/TG)被压制是关键;转录端Ugt2a2下调减轻胆汁酸葡萄糖醛酸化负担,Hsd17b2与Hsd11b2上调加速E2→E1及皮质醇→可的松清除,优化肠肝循环;代谢端甘油磷脂、嘌呤代谢(鸟苷/GMP)与亚油酸/花生四烯酸回路共同校正。作者承认每处理有效生物学重复为5(每重复取1鸡),多组学结果为关联性假设生成,需更大样本与卵巢组织、候选基因过表达/敲除功能验证。
结论部分翻译:本研究阐明了BS/TP通过“肠-肝轴”对高脂饮食诱导肝脂质代谢紊乱的保护效应与机制。具体而言,膳食补充BS/TP改变肠道菌群组成,提升异ferulic acid 3-sulfate与(1E,4Z,6a,8b,10a)-8-(2-甲基丁酰氧基)-10,15-二羟基-3-氧代-1,4,11(13)-大根香叶三烯-12,6-内酯产量,并调节Ugt2a2与Hsd11b2等关键基因表达,从而减轻FLHS产蛋鸡肝损伤。综上,该研究确定BS/TP组合为一种功能性饲料添加剂,并为预防家禽肝脏疾病提供新策略。