棕榈仁粕来源含甘露寡糖水解产物对生长山羊免疫及瘤胃发酵指标的量效关联研究

《Veterinary Sciences》：Dose-Related Associations of a Palm Kernel Meal-Derived Mannan-Oligosaccharide-Containing Hydrolysate with Selected Immune and Ruminal Fermentation Measures in Growing Goats

　　

甘露寡糖（MOS）可能影响微生物及免疫相关过程，但关于棕榈仁粕（PKM）来源的含MOS产品在山羊中的证据仍然有限。实验产品为一种化学性质异质的PKM来源水解产物，其中通过高效液相色谱-示差折光检测（HPLC–RID）鉴定了M₂–M₆低聚糖；产物中还存在残余糖类及其他可溶性组分。20只生长中公羊每日接受0、2.5、5.0或10.0 g水解产物/只（每组n = 5），持续90天。研究人员评估了采食量、生长、血液学和血清生化指标、循环免疫指标、外周血白细胞基因表达以及部分瘤胃发酵指标。免疫和基因表达指标在第90天喂食前采集的血液中测定。瘤胃pH值及乙酸、丙酸和丁酸在第90天喂食后3小时采集的单次瘤胃液样本中测定。血清IgA与补充水平呈正线性关联，而IL-1β和IL-6呈负线性关联；这些关联在错误发现率校正后仍然显著（q值分别为0.036、0.012和0.012）。所选的免疫相关转录本在各处理组间也存在差异，但这些终点模式并不能确立协调的免疫调节或特定机制。丙酸和丁酸呈名义上的正线性关联，而乙酸/丙酸比值呈名义上的负线性关联（原始p值分别为0.028、0.021和0.018）；三者在校正后均不再显著（q值均为0.056）。瘤胃pH值、三种所测挥发性脂肪酸（VFA）浓度总和、采食量及生长均未检测到显著差异。研究人员未观察到需要兽医干预的明显临床异常，但该研究在统计学上不足以确立安全性。这些初步的组间终点关联涉及完整异质水解产物，不能特异性地归因于M₂–M₆低聚糖。需要更大规模、统计效能充足、包含处理前及重复测量的研究。

棕榈仁粕来源含甘露寡糖水解产物对生长山羊免疫及瘤胃发酵指标的量效关联研究

一、研究背景与目的

生长山羊常面临营养、管理及环境等多重因素，这些因素可影响其胃肠道功能、免疫状态和生产性能。在反刍动物中，瘤胃微生物发酵产生挥发性脂肪酸（VFA），对宿主能量代谢具有重要贡献；胃肠道同时是日粮组分、微生物和免疫系统之间相互作用的关键界面。甘露寡糖（MOS）因此被作为可能影响胃肠道及免疫相关指标的饲料成分进行研究。然而，已有研究在山羊和绵羊中报道的结果因研究设计和结局指标不同而存在差异。关于棕榈仁粕（PKM）来源含MOS产品在山羊中的证据仍十分有限。

棕榈仁粕是棕榈仁油生产的副产品，含有大量富含甘露糖的细胞壁多糖，是制备含甘露寡糖水解产物的潜在原料。然而，已有产品化学组成复杂，且不同研究中的动物年龄、基础日粮、产品成分、剂量及试验条件差异较大，导致结果难以直接比较。此外，MOS发挥作用的机制尚未明确，如甘露糖结构可能通过结合I型菌毛FimH黏附素干扰细菌附着，但该机制并未在本研究中直接验证。因此，研究人员开展了一项探索性剂量-反应研究，以评估分级补充完整PKM来源水解产物（0、2.5、5.0和10.0 g/只/天）与生长山羊的免疫指标、外周血白细胞基因表达及终点瘤胃发酵指标之间的关联，并同时监测采食量、生长性能及血液学指标。该研究的新颖之处在于同时评价了四个补充水平下的循环免疫指标、基因表达和瘤胃发酵终点指标，但研究设计本身不能将观察到的关联特异性地归因于所鉴定的M₂–M₆低聚糖。

二、主要技术方法

研究人员从泰国素叻他尼府Palmtongkham公司获得单一生产批次的PKM，经碱性预处理和酶解制备水解产物，平均干粉得率为12.58±0.42%。通过HPLC–RID以保留时间匹配鉴定了M₂–M₆低聚糖。动物实验在泰国甲米府Phakphum农场进行，选用20只雄性生长杂交山羊（约4个月20日龄，初始体重17.50±3.10 kg），按初始体重随机区组设计分为4组，每组5只，分别每日补充0、2.5、5.0和10.0 g水解产物，持续90天。研究采用开放标签设计。血清免疫球蛋白和细胞因子通过ELISA测定，外周血白细胞基因表达通过一步RT-qPCR测定，瘤胃液中乙酸、丙酸和丁酸通过气相色谱-火焰离子化检测（GC–FID）测定。统计分析采用线性混合效应模型，并按照预设结局族进行Benjamini–Hochberg错误发现率（FDR）校正。

三、研究结果

3.1 水解产物得率及特征

生产过程中每100 g初始PKM干物质获得12.58±0.42 g冻干水解产物。干物质中总碳水化合物和还原糖含量分别为72.46±1.83%和58.27±1.46%，粗蛋白和灰分分别为6.35±0.32%和5.18±0.27%。水解产物水溶性为93.64±1.12%，1%水溶液pH为5.62±0.08。结果表明该水解产物总碳水化合物含量高且主要呈水溶性，但比色法未能区分具体糖类。

3.2 HPLC–RID鉴定及定量MOS组成

HPLC–RID检测到与甘露二糖（M₂）、甘露三糖（M₃）、甘露四糖（M₄）、甘露五糖（M₅）和甘露六糖（M₆）标准品保留时间对应的峰，差异仅0.24–0.33%。M₂–M₆总鉴定浓度为534.6±8.6 mg/g水解产物，占冻干产品的53.46±0.86%。其中M₂为主要组分（205.0±4.1 mg/g，占总MOS的38.35%），M₃次之（145.0±3.8 mg/g，占27.12%），M₂和M₃合计占鉴定MOS的65.47%。结果表明水解产物以短链MOS为主。

3.3 采食量与生长性能

所有20只山羊均完成90天试验，无动物达到退出标准或需要与补充相关的兽医干预。最终体重、总增重、平均日增重（ADG）、干物质采食量（DMI）、增重/饲料比（G:F）以及有机物、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采食量均未检测到显著的线性或二次剂量-反应关联。中性洗涤纤维采食量呈名义正线性趋势（原始p=0.056），但未达显著水平，且FDR校正后不显著。尽管MOS5和MOS10组最终体重和ADG数值高于对照组，但差异不具有统计学意义。

3.4 血液学和血清生化指标

第90天喂食前及喂食后4小时的血常规分析显示，平均红细胞体积（MCV）与补充水平呈负线性关联（原始p<0.001），平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）呈名义二次关联（原始p=0.030）。红细胞计数和白细胞计数无显著剂量-反应关联。中性粒细胞和淋巴细胞百分比在喂食后4小时与喂食前存在差异，且处理×采样时间交互作用显著（q≤0.012），表明不同处理组间的差异程度不一致。血清总蛋白、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）均未检测到显著的FDR校正后处理效应或剂量-反应关联。喂食后AST和ALP呈名义升高，但校正后不显著。

3.5 循环免疫球蛋白和细胞因子

第90天终点血清IgA与补充水平呈显著正线性关联（原始p=0.018，q=0.036）；IL-1β和IL-6呈显著负线性关联（q值分别为0.012和0.012）。IL-10的正线性关联未达显著（原始p=0.061，q=0.091）。IgG和IgM无显著线性关联，所有二次对比在FDR校正后均不显著。由于未进行处理前免疫指标测量，这些结果仅代表第90天终点组间差异，不能说明个体内随时间的变化。

3.6 免疫相关基因表达

外周血白细胞中，天然免疫识别及NF-κB信号相关基因TLR4、NFKB1、NFKBIA的相对表达量与补充水平呈显著负线性关联（q值分别为0.004、0.005和0.005）。促炎基因TNF、IL1B、IL6同样呈显著负线性关联（q值均为0.004）。调节性基因IL10和TGFB1则呈显著正线性关联（q值分别为0.008和0.006）。所有二次对比在FDR校正后均不显著。基因表达结果同样为第90天终点组间差异，未测量处理前表达水平，且混合白细胞群的结果可能受细胞组成变化影响，不能确立协调的免疫调节机制。

3.7 瘤胃pH及所测VFA谱

在单次瘤胃液样本中，瘤胃pH值、乙酸浓度及三种所测VFA浓度总和均未检测到显著线性或二次关联。未经多重校正时，丙酸和丁酸与补充水平呈名义正线性关联（原始p分别为0.028和0.021），乙酸/丙酸比值呈名义负线性关联（原始p=0.018）；但上述关联在瘤胃结局族内FDR校正后均不显著（q值均为0.056）。配对比较显示MOS2.5组丙酸高于对照组，MOS10组丁酸高于对照组，但均属探索性结果。由于仅在一次采食后时间点采集样本，这些数据不能反映个体内变化或持续的发酵改变。

四、讨论与结论

讨论部分指出，本次研究在循环免疫指标和外周血白细胞转录水平上观察到剂量相关的组间差异，且部分关联在FDR校正后仍显著。然而，由于缺乏处理前测量、样本量较小、开放标签设计、ELISA和色谱方法未经独立验证，以及水解产物为化学异质混合物，这些发现不能证明治疗效果、安全性、具体机制或推荐剂量。循环蛋白与白细胞转录本属于不同生物学层面，未进行相关、中介或通路分析。TLR4/NF-κB通路的受体激活、核转位、蛋白磷酸化及下游蛋白丰度均未测定。瘤胃丙酸和丁酸的升高及乙酸/丙酸比值降低仅呈名义关联，校正后不显著，不能确证瘤胃发酵的持续改变。采食量和生长性能未受显著影响，所有山羊均耐受补充，但研究效能不足，无法确立安全性。此外，PKM水解产物的实验室制备过程涉及碱处理、酶解和冻干，未进行质量平衡、成本分析或工业化规模评估，因此不能支持商业应用。

研究结论可翻译为：在这项每处理组5只山羊的初步研究中，分级补充PKM来源含MOS水解产物与第90天血清IgA升高及IL-1β和IL-6降低相关，同时伴有部分免疫相关转录本的差异；这些关联在FDR校正后仍然显著。单次第90天采食后采样中丙酸、丁酸及乙酸/丙酸比值仅呈名义关联，校正后不再显著。各处理组间采食量和生长性能无显著差异。由于样本量小、缺乏处理前免疫和瘤胃测量、开放标签设计、检测验证有限及水解产物化学组成异质，这些发现不能确立有效性、安全性、特定机制或推荐剂量。需要在更大规模、统计效能充足、预先指定主要结局并进行重复测量的研究中加以确认。目前，该水解产物更适合作为受控研究或试验性饲喂评估的候选成分，而非推荐用于常规促生长或农场应用。