饲料添加剂叔丁基对苯二酚对热应激肉鸡生产性能、肝脏抗氧化、肠道健康及功能微生物群的剂量-效应评估

《Poultry Science》：Dose–response evaluation of feed additive tert-butylhydroquinone on performance, hepatic antioxidant, gut health, and functional microbiome in heat–stressed broiler chickens

　　

长期热暴露通过肠道氧化损伤和菌群失调损害肉鸡的生产性能。饲料中的叔丁基对苯二酚是一种建议用于饲料保存的合成酚类抗氧化剂，可能调节某些生理反应，尽管在肉鸡中的机制证据和合适剂量有限。为了研究日粮tBHQ对热应激肉鸡生产性能、抗氧化防御、肠道健康和功能微生物群的剂量-效应关系，200只一日龄雄性Ross-308肉鸡被随机分配到4种日粮处理中（n = 50只/组；n = 10只/重复）；即在5周内分别饲喂含0（CT）、50 mg（tBHQ1）、100 mg（tBHQ2）或200 mg（tBHQ3）tBHQ/kg的日粮。此外，在实验期的第22-35天，雏鸡在温湿度指数（THI）为29的条件下饲养。结果显示，合适的剂量为50 mg tBHQ/kg（tBHQ1），与CT组相比，该组最终体重增加了4.8%（P < 0.05），肝脏丙二醛（MDA）水平降低了39.1%（P < 0.05），过氧化氢酶（CAT）活性升高了37.8%（P < 0.05）。因此，基因表达分析显示，谷胱甘肽过氧化物酶4（GP_x4）上调1.98倍，生长激素（GH）上调1.78倍（P < 0.05）。Beta多样性分析表明盲肠微生物群具有明显的聚类（ANOSIM R = 0.42，P < 0.05），其特征是在tBHQs组中富集了有益菌属，包括Ligilactobacillus、Bifidobacterium和Lactococcus（LDA score > 3.0），并减少了潜在促炎类群，如Streptococcus和Enterococcus。观察到非线性剂量-效应关系，在100 mg/kg浓度时疗效降低。在高温饲养的肉鸡中，日粮添加50 mg tBHQ/kg提高了生产性能、肝脏抗氧化能力和有益肠道细菌的丰度。然而，缺乏热中性对照组，使得将这些观察到的效果归因于热应激的减轻还是一般生产性能的改善变得复杂。这些结果为进一步研究阐明其潜在机制提供了初步支持。

研究背景
全球气候变化导致环境温度不断升高，热应激（HS，指环境温度过高对动物造成的压力）已成为影响家禽生产的重要环境因素。肉鸡由于缺乏功能性汗腺且体温较高，对热应激尤为敏感。热应激会诱发氧化应激（OS，体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态），导致肠道屏障结构受损、肠漏综合征以及肠道菌群失调，从而严重影响肉鸡的生长性能、健康与福利。虽然叔丁基对苯二酚（tBHQ，一种合成酚类抗氧化剂）作为抗氧化剂被广泛应用于食品和饲料防腐，但其在肉鸡体内的具体作用机制和合适添加剂量仍不明确。因此，研究人员开展了这项研究，旨在探讨日粮添加tBHQ对热应激肉鸡生产性能、肝脏抗氧化防御、肠道健康和功能微生物群的剂量-效应关系。研究发现50 mg/kg剂量的tBHQ能显著改善热应激肉鸡的生产性能和抗氧化能力，并调节肠道微生物群落。该论文发表在《Poultry Science》上，为利用营养干预策略缓解肉鸡热应激提供了初步的科学依据。

主要关键技术方法
样本队列来源于200只一日龄雄性Ross-308肉鸡。研究人员将其随机分为4个日粮处理组，分别饲喂基础日粮（对照组CT）及添加50（tBHQ1）、100（tBHQ2）、200（tBHQ3）mg/kg tBHQ的日粮，实验为期5周。实验期间通过温湿度控制，使温湿度指数（THI，衡量环境热负荷的指标）维持在29以诱导持续热应激。研究人员通过称重计算生产性能指标；利用生化分析测定肝脏抗氧化酶及肠道免疫因子；运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测肝脏相关基因表达；基于16S rRNA高通量测序分析盲肠微生物群落结构与功能预测。使用单向方差分析（ANOVA）和正交多项式对比评估线性与二次剂量-效应趋势。

研究结果
Dose–response evaluation of tBHQ on growth performance and organs index in heat–stressed broiler
通过对生长性能和器官指数的测定，发现tBHQ的添加引起了显著的剂量依赖性反应。tBHQ1组（50 mg/kg）的最终体重（FBW，实验结束时动物体重）和平均日增重（ADG，动物每天平均增加的体重）显著增加，料肉比（FCR，消耗饲料与增加体重的比值）得到改善。而在tBHQ3组（200 mg/kg），肝脏指数显著增加，提示高剂量可能加重了肝脏的代谢负担。

Dose–response evaluation of tBHQ on hepatic oxidative stress markers, intestinal immune mediators, and mucosal enzyme activities in heat–stressed broiler
通过生化分析发现，tBHQ1组肉鸡肝脏丙二醛（MDA，脂质过氧化的终产物）浓度显著降低，过氧化氢酶（CAT，清除体内过氧化氢的酶）活性显著升高。肠道免疫球蛋白G（IgG，一种抗体）浓度在tBHQ1组达到最高；各tBHQ处理组的白细胞介素-10（IL-10，一种抗炎细胞因子）浓度显著低于对照组，而肿瘤坏死因子-α（TNF-α，一种促炎细胞因子）在tBHQ2组达到峰值。肠道消化酶脂肪酶在tBHQ1组显著升高，淀粉酶在tBHQ2组最高。

Dose–response evaluation of tBHQ on the hepatic genes expression in heat–stressed broiler
通过qRT-PCR分析肝脏基因表达，tBHQ1组生长激素（GH，促进生长的激素）和胰岛素样生长因子1（IGF-1，促进生长的因子）表达显著上调，谷胱甘肽过氧化物酶4（GP_x4，一种抗氧化酶）在tBHQ1组表达量最高。热休克蛋白70（Hsp70，细胞应激时产生的保护性蛋白）在tBHQ2和tBHQ3组显著上调，而IL-10在CT组表达最高。

Dose–response evaluation of tBHQ on the structural gut microbiome in heat–stressed broiler
通过16S rRNA测序分析盲肠微生物群落，发现各组间α多样性无显著差异，但β多样性分析显示微生物群落结构存在显著分离。在门水平上，tBHQ3组厚壁菌门丰度显著增加，变形菌门在对照组中显著富集。在属水平上，tBHQ补充组富集了Ligilactobacillus和Bifidobacterium等有益菌属，而对照组富集了Enterococcus和Streptococcus等潜在促炎菌属。

Dose–response evaluation of tBHQ on the functional gut microbiome in heat–stressed broiler
通过功能预测与相关性分析，发现初级代谢生物合成途径丰度较高。Spearman相关性分析表明，Ligilactobacillus相对丰度与FBW、GP_x4基因表达及肠道IgG浓度呈显著正相关；Bifidobacterium相对丰度与胴体产量、Hsp70基因表达及肠道CAT活性呈显著正相关。

讨论与结论
研究人员在讨论部分总结，50 mg/kg tBHQ能通过增强肝脏抗氧化能力和肠道免疫反应改善肉鸡生长性能，这归因于tBHQ对营养消化吸收的促进及对ROS的清除能力。热应激诱发的肠道炎症与菌群结构恶化相关，而tBHQ补充增加了有益菌丰度，降低了潜在促炎菌。此外，剂量-效应呈非线性关系，在50 mg/kg时效果最佳，100 mg/kg时效果下降，200 mg/kg时部分恢复，这可能反映了抗氧化益处与高剂量肝脏代谢负担之间的平衡转移。由于缺乏热中性和阳性对照组，这些结果不能直接归因为特异性缓解热应激，而只能解释为在热应激背景下的反应。

研究结论部分翻译如下：在所研究的热应激条件下，且在没有热中性对照组的情况下，连续5周在日粮中添加50 mg/kg的tBHQ与改善生长性能、肝脏抗氧化酶谱（包括总抗氧化能力、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性）以及抑制作为氧化损伤标志物的丙二醛积累相关。此外，它增加了肠道IgG浓度并调节了TNF-α活性，从而改善了肠道屏障完整性并促进了独特的共生微生物群落的定植。此外，tBHQ刺激了GH、Hsp70和GP_x4基因的表达及其相关的抗炎作用。总体而言，这些初步结果表明，tBHQ可能通过结合抗氧化和调节微生物群的机制，支持热应激肉鸡生产效率的提高；然而，由于未包含热中性和阳性对照组，在得出明确结论或建立实际建议之前，需要进一步开展结合这些对照组的研究以阐明其潜在机制。