《Antioxidants》:Bacillus amyloliquefaciens Alleviates Clothianidin-Induced Liver Oxidative Stress and Growth Suppression in Goslings
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噻虫胺(CLO)作为一种广泛使用的新烟碱类杀虫剂,可能通过受污染的饲料原料和农业残留对水禽构成健康风险。本研究探讨了饲粮中添加解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens, BA)是否能缓解CLO诱导的仔鹅生长抑制与肝脏氧化损伤。将14
噻虫胺(CLO)作为一种广泛使用的新烟碱类杀虫剂,可能通过受污染的饲料原料和农业残留对水禽构成健康风险。本研究探讨了饲粮中添加解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens, BA)是否能缓解CLO诱导的仔鹅生长抑制与肝脏氧化损伤。将14日龄Holdobagy仔鹅分为5个处理组饲养21天:对照组、2.5 mg/kg CLO组、2.5 mg/kg CLO+60 ppm BA组、10 mg/kg CLO组及10 mg/kg CLO+60 ppm BA组。CLO暴露降低了末重与平均日增重(ADG),提高肝脏指数,升高血清碱性磷酸酶(AKP)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙二醛(MDA)水平,并降低肝脏总抗氧化能力(T-AOC)与超氧化物歧化酶(SOD)活性(p < 0.05)。组织学分析进一步显示肝细胞排列紊乱、空泡变性、充血及炎性浸润,BA补充可部分缓解上述病变。血清非靶向代谢组学显示各处理组间代谢轮廓明显分离。低、高剂量CLO分别改变130和215个差异代谢物,而BA补充在相应CLO背景下分别调控115和170个差异代谢物(p < 0.05),这些代谢物主要富集于氨基酸代谢、ATP结合盒(ABC)转运蛋白、嘌呤代谢、核黄素代谢、谷胱甘肽代谢、甘油磷脂代谢及脂肪酸合成/降解通路。肝脏转录组学分析鉴定出低、高剂量CLO暴露后分别有761和1283个差异表达基因(DEGs),BA补充分别改变338和440个基因(p < 0.05),富集通路包括过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号、脂肪酸代谢、丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径、谷胱甘肽代谢、细胞黏附分子及脂肪细胞因子信号。本研究通过生理、组织学、代谢组与转录组观察,为BA对抗CLO毒性的保护作用提供了新证据。总体而言,BA通过协调调控氧化还原稳态、脂质与能量代谢及肝脏代谢重塑,部分缓解了CLO诱导的生长抑制与肝脏氧化损伤。
研究背景方面,新烟碱类杀虫剂因其内吸性与广谱性在现代农业中广泛应用,其中第二代代表噻虫胺(CLO)常通过种子包衣进入环境,凭借水溶性与持久性残留于土壤、水体及饲料原料中,对非靶标水禽构成潜在暴露风险。鸟类可经取食处理种子或残粒接触该类毒物,而肝脏作为外源物质代谢核心器官,易受氧化应激攻击。现有研究多聚焦哺乳动物、鱼类或模式鸟,关于CLO对家养水禽尤其是仔鹅早期生长与肝氧化还原稳态的影响数据匮乏。仔鹅具有生长迅速、代谢旺盛、采食量高等特点,对饲料源农药残留敏感性可能异于其他动物,因此评估CLO毒性及干预策略具生产实践意义。研究人员假设CLO会抑制仔鹅生长并诱发肝氧化损伤,而孢杆状益生菌解淀粉芽孢杆菌(BA)因耐加工、耐胃肠转运,可通过增强抗氧化、抗炎及代谢调节发挥保护效应,故设计本研究验证该假设。论文发表于《Antioxidants》。
关键技术方法上,研究人员选用300只14日龄雄性Holdobagy仔鹅,随机分5组(对照、2.5 mg/kg CLO、2.5 mg/kg CLO+60 ppm BA、10 mg/kg CLO、10 mg/kg CLO+60 ppm BA),每处理6重复每重复10只,饲喂21天。生长性能按重复记录;采血分离血清测生化与抗氧化指标;取肝测器官指数、抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px、T-AOC、MDA)及制作HE切片;血清非靶向代谢组学采用UPLC-Orbitrap LC-MS,OPLS-DA筛差异代谢物(VIP>1且p<0.05)并做KEGG富集;肝脏转录组学用HISAT2比对鹅参考基因组、DESeq2定DEGs(adj p<0.05,|log2FC|>1)并富集KEGG;统计用SPSS单因素ANOVA与Duncan法。
研究结果部分,3.1生长性能显示CLO降低末重与ADG,高剂量最甚,BA部分改善但未完全恢复。3.2器官指数表明高剂量CLO升高肝脏指数,免疫器官指数无变。3.3血清生化与抗氧化显示CLO升AKP、AST、MDA,降GSH-Px、T-AOC,BA略回调。3.4肝脏抗氧化显示CLO降肝T-AOC、SOD,升MDA,BA缓解但不逆转。3.5肝组织学显示CLO致肝细胞紊乱、空泡变、充血、炎性浸润,BA减轻病变。3.6血清代谢组学显示低/高CLO分别改130/215代谢物,BA回调115/170个,富集于氨基酸、ABC转运、嘌呤、核黄素、谷胱甘肽、甘油磷脂、脂肪酸通路。3.7肝脏转录组学显示低/高CLO分别改761/1283个DEGs,BA改338/440个,富集PPAR、脂肪酸、丙酮酸、糖酵解、磷酸戊糖、谷胱甘肽、黏附分子、脂肪细胞因子通路。
讨论部分指出,CLO经饲料残留抑制仔鹅生长并损肝,机制关联氧化失衡与膜脂过氧化;BA通过提升谷胱甘肽、核黄素、半胱氨酸-甲硫氨酸代谢供给及PPAR等通路部分修复 redox 与脂质能量稳态,但高剂量下保护不完全。结论部分翻译如下:饲粮2.5与10 mg/kg CLO损害仔鹅生长并诱导肝氧化伤,10 mg/kg更强;CLO降末重ADG、升肝指数、升血清AST/AKP/MDA、降肝抗氧化力,生长抑制或源于氧化应激代谓紊乱与肝损;60 ppm BA部分缓解但未全逆毒性;血清代谢组与肝转录组提示谷胱甘肽代谢、脂质能量代谢、PPAR与脂肪酸代谢参与响应;因未评肠道菌、形态、酶与屏障,肠相关益生菌机制仍属假说待证。该发现提示BA可作降低仔鹅生产中新烟碱类环境暴露毒性的饲料添加剂候选。