皮质酮破坏肉鸡肠-肝胆汁酸轴的时间协调

《Poultry Science》：Corticosterone disrupts the temporal coordination of the gut–liver bile acid axis in broiler chickens

　　

慢性应激所致的皮质酮水平升高会损害肉鸡的代谢平衡，常常最终导致脂质调节紊乱。虽然胆汁酸（BAs）对于脂质代谢管理至关重要，但慢性应激如何改变BA动态并驱动肠-肝轴上的代谢衰竭尚未被完全理解。为了解决这一问题，研究人员在肉鸡中建立了一个慢性皮质酮暴露模型（分为对照组和应激组），以模拟长期应激。研究人员利用转录组学评估了肝脏和回肠在两个授时时间（ZT）点（ZT2和ZT14）的时间变化，并结合了ZT2肝脏代谢组学以及ZT14回肠代谢组学与回肠微生物群分析。应激模型表现出生长迟缓、肝脏脂肪积聚和高脂血症。至关重要的是，皮质酮以一种高度时间和组织依赖的方式破坏了BAs的昼夜差异。在日间（ZT2），肝功能障碍最为显著，表现为BA合成（细胞色素P450家族7亚家族A成员1，CYP7A1）和结合作用（胆汁酸-CoA：氨基酸N-酰基转移酶，BAAT）受到抑制、脂肪酸氧化减少，以及结合型与未结合型BA比值降低。相反，夜间（ZT14）损伤局限于回肠，肠道屏障组分和BA转运体（有机溶质转运蛋白β，OSTβ）表达降低，导致总BA和游离BA积累。研究结果揭示了慢性应激下肠-肝胆汁酸轴失调的时空特异性，并为精准时序性胆汁酸干预以缓解黄羽肉鸡生产中应激诱导的代谢紊乱奠定了坚实的理论基础。

皮质酮破坏肉鸡肠-肝胆汁酸轴时间协调的研究解读

慢性环境和管理应激可激活肉鸡的下丘脑-垂体-肾上腺轴，导致循环皮质酮水平升高，进而引发氧化损伤、免疫抑制、肠道屏障受损以及生长性能下降。已知长期皮质酮暴露会诱导肝脏脂肪变性并严重扰动肠-肝轴上的胆汁酸（BA）代谢。与哺乳动物相比，肉鸡代谢率高，且肝脏是脂质合成与加工的核心器官，因此BA在维持肝脏和全身脂质平衡中不可或缺。BA不仅乳化膳食脂肪并协助脂溶性维生素吸收，还作为信号分子激活法尼醇X受体（FXR）和G蛋白偶联胆汁酸受体1（TGR5），调节脂质、葡萄糖和能量稳态。BA通过肠肝循环高效回收：在肝脏合成后储存于胆囊，进食时释放入十二指肠，约95%在回肠被主动重吸收并经门静脉返回肝脏再分泌。这一循环依赖肝脏与肠道之间复杂的合成和转运基因网络。此外，BA代谢具有昼夜节律性，使宿主消化代谢活动与进食周期和环境线索同步。在人和啮齿动物中，BA池大小、组成及BA相关基因表达存在显著日间波动，但禽类中这些昼夜动态仍不清楚。尽管已知糖皮质激素升高与BA改变相关，但慢性应激下BA的昼夜失调尚未被深入探究。因此，研究人员假设慢性皮质酮暴露会破坏肉鸡肠-肝胆汁酸轴的时间协调，导致BA代谢改变并与脂质稳态受损和肠道损伤相关。该研究旨在通过比较不同时间点肝脏和回肠的效应，阐明这些时间依赖性机制，为黄羽肉鸡生产中精准时序BA干预提供理论基础。

研究人员建立了慢性皮质酮暴露肉鸡模型，使用24只63日龄雄性矮小黄羽肉鸡（来源：江苏立华牧业有限公司），饲养于南京农业大学动物研究设施，随机分为对照组和皮质酮处理组。皮质酮组每日皮下注射4 mg/kg皮质酮，连续10天。在授时时间ZT2和ZT14两个时间点采样，综合运用肝脏与回肠转录组测序、ZT2肝脏靶向胆汁酸代谢组、ZT14回肠靶向胆汁酸代谢组、回肠内容物16S rRNA基因测序，并结合血浆生化、肝脏组织学染色以及R语言limma交互分析、GSEA/KEGG富集、Spearman相关和冗余分析等生物信息学方法。

研究结果如下。皮质酮暴露抑制生长并诱发肝脏脂肪变性：10天处理显著降低体重增长，但平均日采食量基本不变；肝重、肝体比和腹脂比例显著升高，H&E和Oil Red O染色显示肝细胞内大量脂滴沉积，肝脏甘油三酯浓度急剧升高。全身脂质和胆汁酸分布的时空变化：皮质酮在各时相均升高血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇，ZT14时甘油三酯升高、ZT2时高密度脂蛋白胆固醇升高；血浆总胆汁酸在ZT2急剧升高而结肠总胆汁酸降低，ZT14时则相反，结肠总胆汁酸积累。皮质酮暴露对肉鸡肝脏和回肠转录组的影响：肝脏转录组在ZT2有更多差异表达基因，时间×处理交互分析显示ZT2两组分离明显而ZT14混杂；胆汁酸合成模块中CYP39A1和CYP27A1在ZT14显著上调，CYP7A1在ZT2下调；脂质降解模块中CPT1A和ACOX1在ZT2下调，脂质合成模块中SCD和ELOVL6在ZT14上调。回肠转录组在ZT14差异基因更多，屏障相关ZO-2和Occludin下调，促炎因子IL-1β和COX-2上调，FXR-FGF19信号和杯状细胞功能持续受抑。皮质酮诱导ZT2肝脏转录组改变：GSEA显示初级BA生物合成、脂肪酸代谢、不饱和脂肪酸合成和PPAR信号通路被抑制；关键基因SCP2、CYP7A1、SLC27A5、BAAT和FXR显著下调，而CYP8B1代偿性上调；脂质合成储存基因上调，脂质氧化基因下调；相关性分析显示BA合成基因与脂质分解正相关、与脂质合成负相关。皮质酮诱导ZT14回肠转录组和肠道微生物群改变：通路富集显示初级BA生物合成、紧密连接、黏着斑和细胞黏附分子受影响；关键BA转运体OSTβ、调节因子SHP和CH25H下调；Western blot确认紧密连接蛋白ZO-1和Occludin降低；16S rRNA测序显示微生物α多样性和β多样性均无显著变化，但检测到细菌来源的氧化型BA升高，提示微生物功能可能改变。皮质酮诱导ZT2肝脏胆汁酸谱改变：肝脏总BA、初级、次级、结合型和未结合型BA绝对量无显著差异，但结合型/未结合型比值显著降低；CDCA、LCA、TCDCA、T-alpha-MCA等减少，6-氧代石胆酸升高。皮质酮诱导ZT14回肠胆汁酸谱改变：回肠内容物中总BA和未结合BA显著积累，结合型/未结合型比值有下降趋势；CA显著升高，3beta-CA、alpha-MCA、LCA-3S和7-氧代石胆酸呈上升趋势。胆汁酸动态与脂质代谢的相关性：冗余分析和Spearman相关显示肝脏脂质沉积与肝脏BA合成基因、结合型BA池及CDCA呈负相关；回肠BA重吸收基因与脂质指标负相关；回肠BA重吸收基因表达与肝脏BA代谢功能显著关联。

讨论部分指出，皮质酮诱导的代谢综合征并非由采食量差异驱动，而是糖皮质激素促使能量向脂肪沉积重分配。时间轨迹分析揭示了应激反应的时空分离：日间肝脏代谢损伤为主，夜间回肠功能障碍为主。肝脏中BA合成和结合受抑，CYP8B1上调改变CA/CDCA比例，CDCA减少削弱FXR信号，进而降低脂质氧化；SLC27A5和BAAT抑制导致结合型BA减少，游离BA积累加剧肝损伤。回肠中BA转运体OSTβ等下调阻碍BA重吸收，造成毒性游离BA滞留，破坏肠道屏障。微生物组结构稳定但氧化型BA升高提示微生物酶活改变。因此，盲目的BA补充可能无效，需要根据昼夜节律进行时序精准干预。结论为：慢性皮质酮暴露驱动肉鸡严重代谢功能障碍，并与肠-肝BA轴改变相关；转录组分析显示肝脏变化在ZT2最显著，回肠变化在ZT14最显著；相应时间点的BA靶向代谢组与转录组一致，显示肝脏BA合成和脂质分解受抑、回肠BA转运受损和未结合BA积累。这些发现为肉鸡生产中精准时序BA干预奠定了坚实的理论基础。