# 中文标题 桦木酸通过重塑肠道菌群稳态并抑制LYG2/NOD1/NF-κB信号轴改善脂多糖诱导的肉鸡肠道屏障功能障碍

《Poultry Science》：Betulinic acid ameliorates lipopolysaccharide-induced intestinal barrier dysfunction in broilers by remodeling gut microbiota homeostasis and inhibiting the LYG2/NOD1/NF-κB signaling axis

　　

# 摘要专业翻译

桦木酸（Betulinic acid, BA）是一种从农林副产物中提取的天然五环三萜类化合物，具有强效的抗氧化、抗炎和肠道保护生物活性。研究人员前期工作已证实BA可缓解小鼠和仔猪模型中的肠道炎症损伤。然而，BA对脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的肉鸡肠道屏障功能障碍的保护作用及其潜在分子机制仍知之甚少。在基础饲养条件下，日粮中添加BA通过增加绒毛高度和隐窝深度、上调紧密连接蛋白基因（Occludin、ZO-1）表达、增强抗氧化能力以及抑制促炎基因转录，改善回肠黏膜完整性。在LPS攻毒的炎症模型中，BA预处理可挽救LPS导致的采食量下降，恢复杯状细胞密度和上皮微绒毛超微结构，降低血清二胺氧化酶（DAO）和LPS泄漏水平，并缓解肠道炎症过度激活。转录组学筛选出LYG2为BA调节的关键枢纽基因。后续RT-qPCR和免疫荧光验证表明，BA在转录和蛋白水平上均能抑制LPS触发的LYG2/NOD1/NF-κB级联反应过度激活。16S rRNA测序结果显示，BA通过富集有益菌Ruminococcus_torques和Enterococcus逆转了LPS诱导的肠道菌群失调。相关性分析表明，这两种菌群与肠道屏障标志物呈正相关，与LYG2/NOD1/NF-κB轴中的炎症基因呈负相关。本研究揭示了BA对抗LPS介导的肉鸡肠道屏障损伤的双重保护机制：BA重塑失调的肠道菌群并抑制LYG2/NOD1/NF-κB炎症级联反应，以维持肠道黏膜稳态。BA作为一种安全、绿色的植物源性饲料添加剂，可用于缓解肠道炎症并减少家禽养殖中的抗生素使用。研究结果为日粮BA作为缓解家禽回肠损伤的潜在营养策略提供了新见解，对改善肉鸡肠道健康和生产性能具有重要意义。

# 论文解读文章

## 研究背景与目的

集约化家禽养殖的快速发展在满足日益增长的动物源性产品需求的同时，高密度饲养也增加了肉鸡对病原体入侵和免疫应激的易感性，扰乱肠道稳态并损害生长性能。肠道屏障通过完整的紧密连接、平衡的肠道菌群和协调的黏膜免疫应答维持结构完整性和功能稳定性。炎症刺激可破坏紧密连接结构和微生物平衡，引发肠道屏障功能障碍和通透性增高，促进管腔病原体和内毒素易位，加剧全身性炎症级联反应，造成家禽养殖业的重大经济损失。脂多糖（LPS）作为革兰氏阴性菌的主要内毒素，是公认的炎症诱导剂，可通过诱导异常先天免疫激活、过量促炎细胞因子分泌和肠道稳态破坏，模拟细菌感染相关的肠道病变。

当前依赖氧化锌或植物精油等抗应激策略存在明显缺陷，如重金属蓄积、微生物失调、成分挥发性和黏膜刺激性等，限制了其大规模安全应用。在此背景下，探索新型、天然、低残留、多靶点的功能性生物活性成分已成为绿色替抗和可持续家禽养殖的关键研究方向。桦木酸（BA）作为从白桦树皮和地笋等可再生农林副产物中提取的天然五环三萜类化合物，具有低毒性和多靶点调控潜力等优势。已有研究证实BA具有抗炎、抗氧化、抗菌和免疫调节等多种生物学功能，并可通过维持氧化还原稳态和抑制过度炎症反应来保护真菌毒素和化疗应激诱导的肠道损伤。然而，BA能否通过肠道菌群重塑及后续LYG2/NOD1/NF-κB先天免疫轴调控来缓解肉鸡LPS诱导的肠道屏障功能障碍，此前尚不清楚，这极大地阻碍了BA作为创新天然功能成分在集约化家禽生产中的转化应用。因此，本研究系统探讨了日粮BA补充对LPS诱导的肉鸡肠道屏障功能障碍的保护作用，并重点从肠道菌群-先天免疫串扰的角度阐明其潜在机制。

## 主要技术与方法

研究人员以 Arbor Acres（AA）肉鸡为研究对象，开展了两项连续饲养试验。试验1为剂量筛选试验，将100只1日龄健康雄性AA肉鸡随机分为5组，分别饲喂基础日粮（CON组）、低剂量BA（4 mg/kg日粮）、中剂量BA（24 mg/kg日粮）、高剂量BA（144 mg/kg日粮）以及抗生素阳性对照组（75 mg/kg金霉素，CTC），饲养周期为42天。试验2为机制探究试验，将192只1日龄AA肉鸡随机分为4组（CON组、BA单独补充组、LPS攻毒组和BA预处理联合LPS攻毒组），于第17、19和21天腹腔注射LPS（1 mg/kg体重）建立肠道炎症损伤模型。研究采用了组织形态学分析（苏木精-伊红染色和AB-PAS染色）、透射电子显微镜观察紧密连接超微结构、实时荧光定量PCR检测基因表达、转录组RNA测序及生物信息学分析、蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络分析、16S rRNA基因高通量测序、免疫荧光染色检测NOD1和磷酸化p65蛋白表达等关键技术方法，系统评价BA对LPS诱导肠道损伤的保护效应及分子机制。

## 研究结果

### BA补充改善肉鸡生长性能和血清生化参数

饲养试验结果显示，日粮BA补充有效提高了肉鸡体重，中剂量BA组42日龄体重较对照组高207 g。在1-42日龄和21-42日龄阶段，平均日增重分别增加4.94 g和7.49 g，饲料转化率分别从1.75降至1.60和从1.90降至1.69。血清生化指标检测显示，BA补充显著降低血清总蛋白和低密度脂蛋白胆固醇水平，升高高密度脂蛋白胆固醇含量。免疫器官指数在各组间无显著差异。这些结果表明，适宜剂量的BA补充可适度改善肉鸡生长性能，且无毒性或免疫相关副作用。

### BA补充增强肉鸡肠道屏障完整性、抗氧化能力和抗炎反应

21日龄时，BA补充显著增加了回肠绒毛高度和隐窝深度；42日龄时，中剂量BA组绒毛高度/隐窝深度比显著升高。与形态学改善一致，BA干预后肠道紧密连接蛋白Occludin和ZO-1的mRNA表达显著上调。BA补充还增加了回肠中还原型谷胱甘肽水平及超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，降低丙二醛积累，并抑制Caspase-1、IL-18和IL-6等关键炎症和焦亡基因的转录。

### BA补充缓解LPS诱导的肉鸡肠道屏障功能障碍

在LPS攻毒应激期间，LPS攻毒使肉鸡体重降低，显著降低平均日采食量和平均日增重。LPS刺激引发严重肠道屏障损伤，表现为肠道形态受损、超微结构破坏和肠道通透性升高。BA预处理有效挽救了LPS引起的生长抑制，在17-21日龄期间提高平均日增重0.31 g并显著改善平均日采食量。BA预处理减轻了LPS所致的回肠结构损伤，降低隐窝深度并提高绒毛高度/隐窝深度比值，恢复被LPS耗竭的回肠杯状细胞数量，显著改善LPS诱导的微绒毛断裂、排列紊乱和细胞间隙增宽等病理损伤。BA预处理还显著上调紧密连接蛋白Occludin表达，降低血清DAO和LPS泄漏水平，抑制促炎TNF-α和iNOS的转录。

### 转录组分析揭示BA在LPS应激下调节的关键差异基因和免疫相关通路

主成分分析显示各组间转录谱明显分离。差异基因筛选鉴定出LPS组相对于CON组有137个上调基因和124个下调基因；与LPS组相比，BA预处理逆转了163个上调和128个下调基因的表达。PPI网络分析筛选出核心枢纽基因CCL4、FGC和LYG2，这些基因密切参与肠道免疫调节。KEGG功能富集分析表明差异基因主要富集于肽聚糖代谢、黏膜免疫应答和溶酶体信号通路。

### BA抑制LPS激活的肉鸡回肠LYG2/NOD1/NF-κB先天免疫信号通路

RT-qPCR验证结果显示，LPS攻毒显著上调FGG、LYG2、TC2N和CCL4的mRNA水平，而BA预处理显著逆转了这些上调表达。Pearson相关性分析证实RNA-seq与RT-qPCR数据高度一致，其中LYG2相关性系数最强。LPS诱导的NOD1和RIPK2上调也被BA补充显著抑制。免疫荧光染色进一步证明，LPS暴露增加了NOD1和磷酸化p65的蛋白丰度，而BA干预有效抑制了NOD1和NF-κB p65的激活及核转位。

### BA重塑LPS诱导的肉鸡肠道菌群失调

16S rRNA测序显示，LPS和BA干预显著改变了肠道微生物群落结构。Kruskal-Wallis差异分析表明，与LPS组相比，BA补充显著富集了Ruminococcus_torques、Colidextribacter和Enterococcus属的相对丰度。相关性分析显示，Ruminococcus_torques和Enterococcus与肠道紧密连接基因（ZO-1和Occludin）表达正相关，与血清DAO和LPS水平负相关。此外，这些有益菌属与FGG、LYG2、TC2N、CCL4、NOD1、NF-κB和RIPK2等炎症标志基因的表达均呈负相关。

## 讨论与结论

本研究初步表型检测证实常规日粮BA补充对肉鸡无毒性或不良反应，表明BA在家禽应用中具有高生物安全性。中剂量BA补充显著改善肠道形态结构、增强抗氧化能力、抑制过度炎症反应并强化肠道屏障结构完整性。在LPS诱导的病理损伤模型中，BA有效缓解了肠道屏障结构损伤和功能障碍，验证了其显著的肠道保护活性。机制研究表明，BA通过负调控LYG2/NOD1/NF-κB先天免疫信号级联反应，减轻LPS诱导的肠道炎症损伤。同时，BA通过富集有益菌属重塑LPS诱导的肠道菌群失调，进而抑制LYG2/NOD1/NF-κB炎症通路的过度激活，维持肠道屏障稳态。

研究结论指出，日粮BA补充可改善肉鸡肠道形态结构、增强抗氧化能力、维持免疫稳态并降低基础肠道炎症水平。BA预处理有效缓解LPS诱导的肠道屏障功能障碍、炎症损伤和肠道菌群失调。在机制上，BA通过富集有益肠道菌属（Ruminococcus_torques和Enterococcus）并抑制LYG2/NOD1/NF-κB先天免疫信号轴的激活发挥肠道保护作用。本研究阐明了BA对抗肉鸡肠道炎症损伤的多靶点保护机制，为BA作为安全、绿色的功能性饲料添加剂改善家禽肠道健康、促进可持续家禽养殖中抗生素替代提供了坚实的实验证据和新的理论基础。