花椒籽粉对817肉鸡生长性能、免疫功能及盲肠微生物群落的影响

《Poultry Science》：Effects of dietary Zanthoxylum bungeanum seed powder on growth performance, immune function, and cecal microbiota in broilers

　　

摘要专业翻译 本研究旨在评估花椒籽粉（ZBS）对817肉鸡生长性能、免疫功能及盲肠微生物群落的影响。研究人员将260只1日龄817肉鸡随机分为4个处理组（CON、ZBS1、ZBS2和ZBS3），每个处理设5个重复，分别饲喂含0%、1%、2%或3% ZBS的日粮，试验期为63 d。结果表明，日粮中添加ZBS对平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）及料重比（F/G）均无显著影响（P > 0.05）。然而，28 d和63 d体重及d 1-28和d 1-63期间的平均日增重随日粮ZBS水平的增加呈显著二次响应（P < 0.05）。法氏囊指数随ZBS添加量的增加呈线性升高（P < 0.05）。血清中白细胞介素-2（IL-2）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白G（IgG）浓度及脾脏中IgA、IgG、补体C3和C4含量显著升高（P < 0.05），而脾脏中白细胞介素-1β（IL-1β）含量及Toll样受体4（TLR4）/髓样分化因子88（MyD88）/核因子κB（NF-κB）通路相关基因的表达显著降低（P < 0.05）。16S rRNA测序显示，ZBS未影响盲肠微生物α多样性（P > 0.05），但改变了微生物群落组成。3% ZBS组中粪杆菌属（Faecalibacterium）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）和巨球形菌属（Megasphaera）的相对丰度显著升高（P < 0.05）。PICRUSt2分析表明，3% ZBS组中淀粉和蔗糖代谢、碳水化合物代谢、磷酸转移酶系统及丙酮酸-甲酸裂解酶相关功能的预测丰度显著增加（P < 0.05）。冗余分析（RDA）显示，微生物群落变异与日粮ZBS水平及免疫相关参数（包括IgA、IgG、C3和C4）显著相关（P < 0.05）。综上所述，日粮中添加ZBS改善了体液免疫相关参数，降低了脾脏中炎症相关基因的表达，并影响了肉鸡盲肠微生物群的组成和预测功能。基于脾脏C4、IL-1β、TRAF2、TLR4和NFKB2的二次回归分析，日粮ZBS的最适添加水平估计为1.00%-2.55%。

论文解读文章

一、研究背景与意义

在无抗养殖的大背景下，开发兼具营养价值和生物活性的植物源性饲料原料已成为家禽营养学领域的重要研究方向。植物源性物质因其具有抗菌、抗氧化、免疫调节和促生长等特性，被认为是合成抗生素的天然替代品。花椒（Zanthoxylum bungeanum）是我国重要的经济作物，其加工过程中产生大量种子副产物。研究表明，花椒籽粉（ZBS）富含多糖、不饱和脂肪酸、黄酮类和膳食纤维等生物活性成分，具有较大的开发利用潜力。然而，ZBS在肉鸡生产中的应用研究仍然有限。

肠道微生物群是影响家禽营养代谢、肠道健康和免疫功能的重要因素。盲肠作为家禽后肠道微生物发酵的主要场所，其微生物群落的组成和代谢功能与宿主生理状态密切相关。由于家禽缺乏高效降解复杂非淀粉多糖的内源酶系统，植物源性饲料原料中的部分多糖和膳食纤维可到达后肠道并被微生物利用，从而影响微生物组成和功能特征。近年来研究表明，多种植物源性物质可通过增加乳酸杆菌属（Lactobacillus）和双歧杆菌属（Bifidobacterium）等有益菌的丰度、减少潜在致病菌群来调节肠道微生物组成。

除肠道健康外，免疫功能也是评价饲料原料应用价值的重要指标。脾脏是家禽重要的外周免疫器官，在体液免疫和炎症调控中发挥关键作用。TLR4/MyD88/NF-κB信号通路是参与固有免疫和炎症反应调控的关键分子通路，其过度激活往往伴随炎症细胞因子产生增加和组织损伤。已有研究表明，多种植物来源的生物活性化合物可通过调控TLR4/MyD88/NF-κB信号通路来调节免疫功能。

目前关于花椒在家禽生产中的应用研究主要集中在其果皮及相关提取物上，而ZBS作为加工过程中产生的主要副产物，其研究仍较为匮乏。虽然少数研究探讨了ZBS粉对肉鸡生长性能和免疫器官指数的影响，但其对盲肠微生物群落及脾脏TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的影响尚不清楚。因此，本研究系统评估了日粮中添加ZBS粉对817肉鸡生长性能、免疫功能、盲肠微生物组成及预测功能以及脾脏TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的影响，为ZBS资源的利用及其在肉鸡生产中的应用提供理论依据。

二、研究设计与技术方法

本研究采用单因素完全随机设计，选用260只1日龄817肉鸡，随机分为4个处理组（CON、ZBS1、ZBS2和ZBS3），每组5个重复。试验分为育雏期（d 1-28）和生长期（d 29-63），分别在基础日粮中添加0%、1%、2%和3%的ZBS。ZBS粕由重庆市农业科学院提供，为去除果皮后的剩余种子经干燥粉碎所得。试验在西南大学实验家禽场进行，饲养管理按照标准化程序执行。

研究涉及的主要关键技术方法包括：采用超声辅助提取结合比色法和分光光度法测定ZBS中总黄酮、总酚和多糖含量；使用日立L-8800氨基酸分析仪测定氨基酸组成；通过常规称重和饲料记录计算生长性能指标；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清和脾脏中的免疫球蛋白（IgA、IgG）、补体（C3、C4）及细胞因子（IL-2、IL-6、TNF-α、IL-1β）含量；利用实时荧光定量PCR检测脾脏TLR4/MyD88/NF-κB通路相关基因的表达；采用16S rRNA基因测序技术分析盲肠微生物群落组成和多样性；使用PICRUSt2进行微生物功能预测；通过冗余分析（RDA）评估微生物群落变异与免疫参数及日粮ZBS水平之间的关联。

三、主要研究结果

生长性能：日粮中添加ZBS对平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）和料重比（F/G）均无显著影响（P > 0.05）。但28 d和63 d体重以及d 1-28和d 1-63期间的平均日增重随ZBS添加水平的增加呈显著的二次响应（P < 0.05），表明存在适宜添加水平。

免疫器官指数：法氏囊指数随ZBS添加量的增加呈线性升高（P < 0.05），而脾脏指数和胸腺指数未受显著影响。

血清和脾脏免疫参数：血清中白细胞介素-2（IL-2）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白G（IgG）浓度显著升高（P < 0.05）；脾脏中IgA、IgG、补体C3和C4含量显著增加（P < 0.05），而脾脏中白细胞介素-1β（IL-1β）含量显著降低（P < 0.05）。这表明ZBS改善了肉鸡的体液免疫功能。

脾脏TLR4/MyD88/NF-κB信号通路：日粮中添加ZBS显著降低了TLR4/MyD88/NF-κB通路相关基因（包括TLR4、MyD88、NFKB2、TRAF2等）的表达（P < 0.05），表明ZBS可抑制脾脏中炎症相关信号通路的过度激活。

盲肠微生物群落：16S rRNA测序结果显示，ZBS未显著影响盲肠微生物α多样性（P > 0.05），但改变了微生物群落组成。3% ZBS组中粪杆菌属（Faecalibacterium）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）和巨球形菌属（Megasphaera）的相对丰度显著升高（P < 0.05），这些菌属通常被认为对宿主健康有益。

微生物功能预测：PICRUSt2分析表明，3% ZBS组中淀粉和蔗糖代谢、碳水化合物代谢、磷酸转移酶系统以及丙酮酸-甲酸裂解酶相关功能的预测丰度显著增加（P < 0.05），提示ZBS可能促进了盲肠微生物对碳水化合物的发酵利用。

关联分析：冗余分析（RDA）显示，微生物群落变异与日粮ZBS水平及免疫相关参数（包括IgA、IgG、C3和C4）显著相关（P < 0.05），表明ZBS可能通过调节肠道微生物群落进而影响宿主免疫功能。

四、讨论与结论

讨论部分指出，ZBS富含的多糖和膳食纤维等生物活性成分可能是其发挥免疫调节和微生物调控作用的重要物质基础。ZBS对生长性能无显著影响但呈二次响应趋势，提示适量添加可能有利于体重增长，但过高添加水平可能产生不利影响。ZBS增强体液免疫相关参数并抑制脾脏炎症相关基因表达的结果，与已有关于植物源性物质通过调控TLR4/MyD88/NF-κB通路发挥抗炎作用的研究报道一致。盲肠中有益菌属丰度的增加及碳水化合物代谢相关功能的增强，表明ZBS可能通过调节肠道微生态间接促进宿主健康。

研究结论为：日粮中添加ZBS改善了肉鸡体液免疫相关参数，降低了脾脏中炎症相关基因的表达，并影响了盲肠微生物群的组成和预测功能。基于脾脏C4、IL-1β、TRAF2、TLR4和NFKB2的二次回归分析，日粮ZBS的最适添加水平估计为1.00%-2.55%。该研究为花椒籽副产物的饲料化利用提供了科学依据，也为植物源性饲料添加剂在无抗养殖中的应用提供了新的思路。