木源木脂素magnolol和honokiol改善肉鸡营养素利用并体外调节炎症和上皮修复

《Poultry Science》：Wood-derived lignans magnolol and honokiol improve nutrient utilization in broilers and regulate inflammation and epithelial repair in vitro

　　

摘要：植物源性木脂素因其抗氧化、抗炎和肠道屏障支持特性，作为家禽生产中的饲料添加剂成分受到越来越多的研究。然而，将木脂素补充与改善营养素消化率直接联系的证据仍然有限，并且magnolol和honokiol对此类添加剂生物效应的单独贡献尚未完全明确。因此，本研究通过体内饲养试验和体外机制研究，评估了含有这两种化合物的木源木脂素饲料添加剂对肉鸡生长性能、营养素利用和肠道健康的影响。在为期35天的肉鸡饲养试验中，每处理组6个栏，共180只鸟，分别饲喂对照日粮或添加0.1 g/kg饲料的木脂素添加剂。补充后，体重增加90.8克，饲料转化率从1.41降至1.32。粗蛋白、粗灰分、钙和磷的表观回肠消化率分别提高了2.8%、3.9%、5.1%和2.2%。空肠基因表达分析显示IL-8显著下调，而TNF-α和IL-10不受影响。为进一步研究潜在机制，研究人员在肠道上皮细胞和免疫细胞模型中评估了magnolol和honokiol。在Caco-2模型中记录了两种木脂素的跨上皮转运，其中magnolol表现出更高的表观渗透性。Magnolol增强了IPEC-J2细胞中的伤口闭合速度，反映了其支持上皮损伤后修复的能力。相比之下，Honokiol降低了上皮细胞中的细胞内活性氧，并强烈抑制了LPS刺激的巨噬细胞中一氧化氮的产生，表明其在氧化还原和炎症信号中发挥主导作用。两种化合物均抑制了NF-κB活化，但honokiol在TLR4依赖性和非依赖性途径中作用更广泛。这些体外发现为体内效应提供了可能的解释，尽管它们对肉鸡观察到的反应的贡献尚待确定。总体而言，magnolol和honokiol在体外表现出互补且机制上不同的活性，它们的联合使用可能代表一种改善家禽生产中营养素利用和生产性能的有前景的策略。

**论文解读：木源木脂素magnolol和honokiol改善肉鸡营养素利用并调节炎症与上皮修复**

**研究背景与问题**
胃肠道是连接外部环境与动物肠道生理的核心界面，高效的营养素利用不仅依赖于消化与吸收，还需要肠道上皮完整性和紧密调控的黏膜免疫系统。肠道屏障功能紊乱会促进炎症过程，损害营养素利用并降低动物生产性能。在集约化养殖中，快速生长、高营养摄入和环境应激源可导致氧化应激和低度肠道炎症。此外，摄食本身可诱导可测量的肠道免疫激活，因此控制不必要的肠道炎症对代谢效率和生产力至关重要。过去，抗生素生长促进剂（AGPs）被用于改善饲料效率和生长性能，其作用机制不仅包括抗菌活性，还涉及胃肠道内的抗炎作用。然而，由于抗菌药物耐药性问题，AGPs在欧盟于2006年被禁用，美国通过2017年兽医饲料指令消除了重要医疗用途抗菌药物的生产使用。这促使研究非抗生素饲料添加剂以支持肠道健康和生产性能。植物源性生物活性化合物，特别是木脂素，因其抗氧化、抗炎和屏障支持特性受到关注。木源联苯新木脂素magnolol和honokiol天然存在于厚朴树皮中，在传统中药中已有2000多年使用历史，具有多种生物活性。已有研究显示，在蛋鸡中补充magnolol可提高产蛋量和蛋品质，改善肠道形态和黏膜屏障功能；在肉鸡中，补充honokiol可增强抗氧化能力、改善肠道形态并影响微生物代谢活性。然而，关于其改善营养素消化率的直接证据仍然有限，且对上皮转运或上皮修复的全面机制理解尚缺乏。本研究旨在通过体内饲养试验和体外机制研究，系统评估木源木脂素饲料添加剂对肉鸡生产性能、营养素利用和肠道健康的影响，并阐明magnolol和honokiol的单独贡献。

**主要技术方法**
研究人员采用35天肉鸡饲养试验（180只雄性Cobb 500肉鸡，随机分配至12个地面栏，每栏15只，6个栏/处理），分别饲喂基础日粮（对照组）或添加0.1 g/kg木脂素饲料添加剂（试验组）。通过测定生长性能、表观回肠消化率（AID）和空肠基因表达，评估体内效果。体外实验中，使用Caco-2细胞单层模型评估magnolol和honokiol的跨上皮转运；利用IPEC-J2细胞划痕实验分析上皮迁移；通过2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯（H₂DCFDA）探针检测细胞内活性氧（ROS）；采用Griess试剂法测定RAW 264.7巨噬细胞中一氧化氮（NO）产生；利用HEK-Blue人Toll样受体4（hTLR4）报告细胞系评估核因子κB（NF-κB）活化。

**研究结果**
**木源木脂素饲料添加剂改善肉鸡生产性能和营养素消化率**
在35天试验中，试验组肉鸡体重显著增加（第35天试验组1735.17 g vs 对照组1644.33 g，P=0.012），全期日增重提高（P=0.013），饲料转化率（FCR）从1.41降至1.32（P<0.001），欧洲家禽效率因子（EPEF）提高（P=0.009）。表观回肠消化率（AID）测定显示，试验组粗蛋白（P<0.001）、粗灰分（P=0.025）、钙（P<0.001）和磷（P=0.006）的消化率分别提高2.8%、3.9%、5.1%和2.2%。空肠基因表达分析发现，试验组IL-8 mRNA表达显著下调（P=0.017），而TNF-α和IL-10无显著变化，IL-6未检测到。这表明木脂素补充通过选择性降低肠道炎症趋化因子IL-8，改善了营养素利用效率。

**木脂素在体外被跨肠道上皮转运**
在Caco-2单层模型中，magnolol和honokiol均被跨上皮转运，magnolol的表观渗透系数（P_app）为2.01×10^-7 cm/s，显著高于honokiol的1.20×10^-7 cm/s（P<0.001），表明两者在口服后均具有潜在吸收性，但magnolol的肠通透性更高。

**木脂素促进肠道细胞伤口愈合并降低氧化应激**
在IPEC-J2细胞划痕实验中，5 μM magnolol显著提高细胞前沿迁移速度（P=0.001），而5 μM honokiol无显著影响，但两者联合使用也增强迁移（P=0.016）。在IPEC-J2细胞中，5 μM honokiol使AAPH诱导的ROS水平降低9.06%（P<0.001），而magnolol无显著影响；在Caco-2细胞中，10 μM honokiol降低ROS 28.17%（P<0.001），两者联合降低14.36%（P=0.041）。这表明magnolol主要促进上皮修复，而honokiol主要发挥抗氧化作用。

**木脂素通过抑制NF-κB信号减少体外促炎反应**
在LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞中，magnolol（10 μM）、honokiol（10 μM）及其联合（各5 μM）均显著降低NO产生（P<0.001），其中honokiol效果最强（降低80.82%）。NF-κB活化分析显示，在HEK-Blue hTLR4细胞中，honokiol（10 μM）及其与magnolol联合（各5 μM）抑制了TNF-α和LPS诱导的NF-κB活化（P<0.001），同时在HEK-Blue null2细胞中抑制TNF-α诱导的NF-κB活化（P<0.001）。而magnolol（10 μM）仅在HEK-Blue null2细胞中显著抑制TNF-α诱导的NF-κB活化（P<0.001）。这表明honokiol通过TLR4依赖性和非依赖性途径广泛抑制NF-κB，而magnolol作用较窄，主要影响TNF-α途径。

**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究直接证明了木脂素补充可提高肉鸡粗蛋白、粗灰分、钙和磷的表观回肠消化率，支持了营养素利用效率的功能性改善。空肠IL-8的下调可能反映了肠道炎症张力降低，与改善肠道功能和营养素利用一致。体外实验揭示了magnolol和honokiol的互补功能：magnolol主要促进上皮修复，honokiol则具有更强的抗氧化和抗炎作用，两者均通过抑制NF-κB信号发挥作用，但honokiol作用更广泛。研究结论为：木源木脂素饲料添加剂在试验条件下改善了肉鸡的生长性能和部分表观回肠消化率，并与第35天空肠IL-8表达降低相关。体外发现表明，magnolol和honokiol在上皮修复、氧化应激和炎症信号方面发挥不同效应，这些细胞反应为添加剂的生物活性提供了合理的机制假说，但其与体内反应的关联性及单个添加剂成分的贡献需进一步研究。