有机酸混合物可改善坏死性肠炎发病肉鸡的肠道完整性,调节肠道中短链脂肪酸组成,并改变肠道微生物区系
阿里普·库马尔、迈赫迪·托赫亚尼、萨巴斯特·k·赫拉维等
摘要:控制肉鸡肠道疾病对确保鸡的健康和获得最佳生产性能至关重要。在众多添加剂中,有机酸(organic acids,OA)及其混合物在后抗生素时代的疾病防治中越来越多地受到人们的关注。本研究评估了在暴发坏死性肠炎(necrotic enteritis,NE)后,短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)和中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFA)和/或酚类化合物的混合物,对肉鸡肠道完整性、肠道内环境pH、盲肠微生物菌群组成和盲肠SCFA指数的影响。使用的添加剂包括:(A)由SCFA、MCFA和一种酚类化合物组成的混合物(SCFA, MCFA, and a phenolic compound,SMP);(B)游离和缓冲SCFA与MCFA的混合物(SMF);(C)游离和缓冲SCFA与高浓度MCFA的混合物(SHM)。在出壳当日,将总共1 404羽罗斯308肉鸡的父系父母代雏鸡,随机分入6个处理组中,每个处理设13个重复(以一栏为一个重复),合计78栏,每栏18羽。6个处理分别为:UCC组,即无NE感染对照组;CHC组,即NE感染对照组;BAC组,NE感染+杆菌肽锌(zinc bacitracin)添加组;SMP组,NE感染+ SMP添加剂组;SMF组,即NE感染+ SMF添加剂组;SHM组,NE感染+ SHM添加剂组。在第9天(9日龄)和第14天(14日龄),试验肉鸡分别接受野毒(菌)株的艾美耳球虫和产气荚膜梭菌的攻毒。NE发病肉鸡血清中异硫氰酸葡聚糖(fluorescein isothiocyanate dextran,ITC-d)浓度增加,乙酸盐和丁酸盐浓度降低,盲肠中乳酸杆菌和产气荚膜梭菌的含量增加(P<0.05)。与CHC组肉鸡相比,饲喂添加剂(即SMP组、SMF组、SHM组)的肉鸡从肠道到血清FITC-d含量减少,肠道中的拟杆菌和产气荚膜棱菌的含量减少(第16天,P<0.05)。补充了SHM(SHM组)的肉鸡肠道中乙酸盐和丁酸盐浓度高于CHC组肉鸡的(第21天、P<0.05),但与SMP组和SMF组肉鸡的没有差异。从血清FITC-d的浓度、盲肠中乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的浓度,以及盲肠细菌组成来看,所有添加剂对NE发病肉鸡肠道表现出类似的保护作用,但在对抗梭状芽孢杆菌感染危害上除外(P>0.05)。与BAC组肉鸡相比,SMP组肉鸡有更高的(P<0.05)。这些结果表明,作为BAC(抗生素)的替代品,OA混合物可改善肉鸡肠道健康,从而减轻NE对肉鸡的影响。
关键词:有机酸;坏死性肠炎;杆菌肽锌;酚类化合物;肉鸡
1 简介
坏死性肠炎(Necrotic enteritis,NE)是一种在经济上非常重要的肠道细菌性疾病,主要由产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)以及一种或多种易感因子联合作用后引起的(M'Sadeq等,2015;Prescott等,2016),该病对肉鸡业的经济影响估计为每年损失60亿美元(Wade和Keyburn,2015)。产气荚膜杆菌是一种厌氧、革兰阳性、杆状细菌,是健康家禽肠道菌群中的正常菌种之一,但在一定条件下可以成为能够产NetB毒素的致病菌,从而引起感染家禽出现NE的亚临床或临床感染(Keyburn等,2008;Wu等,2010)。坏死性肠炎会损害家禽肠黏膜和肠上皮细胞(Van Immerseel等,2004a;Palliyeguru和Rose,2019),引发肠道炎症、病变、肠道微生物菌群组成的改变和短链脂肪酸的产生(Gharib-Naseri,2019)。NE还会损害肠道的紧密连接蛋白,降低肠道的屏障功能(Latorre等,2018),因此,患有NE的肉鸡会表现出肠道通透性受损和生长性能低下(Awad等,2017)。几十年来,包括NE在内的肠道疾病一直通过使用抗生素生长促进剂(antibiotic growth promoters,AGP)进行控制。然而,由于细菌会对抗生素产生耐药性,从而对动物和人类健康构成威胁(Seal等,2013),肉鸡业已限制或禁止在饲料中添加AGP,导致NE再次发生(Kaldhusdal等,2016)。因此,由于动物饲料中不再使用AGP,人们开始探索控制NE和其他疾病的替代性生产策略。
作为AGP潜在的替代品,有机酸(OA)已在饲料行业,尤其是在肉鸡行业应用了数十年,以防止饲料遭到微生物和真菌的污染(Adil等,2010;Polycarpo等,2017)。OA由短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)、中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFA)和长链脂肪酸(long-chain fatty acids LCFA)组成,它的功效主要取决于化学成分、形态、分子量、pKa值和控制的目标病原体或微生物(Patten和Waldroup,1988)。OA的作用模式被认为是OA分子拥有的亲脂性能力,使其能够进入细菌细胞膜,并在内部碱性区域脱离,未脱离的OA会降低细胞质的pH,从而破坏细菌的新陈代谢,导致细菌生长受阻和死亡(Van Immerseel等,2006;Papatsiros等;2013)。日粮中添加SCFA,可通过杀灭细菌和抑制细菌活性调节肉鸡肠道菌群组成,调节肠上皮细胞的生长和增殖,从而增强动物机体对疾病的抵抗力,提高肉鸡的生产性能(Corrêa-Oliveira等,2016;Dittoe等,2018)。另一方面,日粮中添加MCFA,可通过其强大的抗菌活性,抑制肠道中病原菌的过度生长,从而增加有益菌的数量,改善营养物质的消化和吸收,进而提高动物的生长性能(Zentek等,2011;Khan和Iqbal,2016)。SCFA和MCFA的不同组合已被证明可有效改善肉鸡肠道感染对肠道健康的不利影响,并有报道称它们具有协同作用(Onrust等,2018;Adhikari等,2020;Aljumaah等,2020;McKnight等,2020;Sun等,2020)。然而,许多研究报道了OA混合物对肠道健康有积极的影响,但结果并不一致,因此需要进一步研究。
本研究假设,SCFA与MCFA的不同组合,可促进肉鸡肠道中有益菌群的增殖,并在疾病暴发的情况下,保护肉鸡的肠道屏障功能。本研究旨在通过分析肠道渗透性参数和盲肠菌群组成,结合感染NE(即接受NE挑战)的肉鸡盲肠中SCFA产生情况,评估OA和/或酚类化合物的混合物的功效,并与AGP相比,探讨它们在改善NE对肠道健康影响方面的潜力。
2 材料和方法
2.1 有机酸混合物
本研究的目的是在NE的亚临床感染模型中,评估由纽瑞科集团旗下Trouw Nutrition公司提供的3种商用饲料添加剂对肉鸡肠道健康和生产性能的作用潜力。混合添加剂包括:
A)SCFA、MCFA(靶向释放丁酸盐、缓释月桂酸)和酚类化合物的混合物(SMP组;添加剂含有丁酸的钙盐和钠盐、山梨酸、纯蒸馏椰子/棕榈脂肪酸、金合欢、麦芽糊精、大豆植物油、玉米淀粉、棕榈植物脂肪、硅酸、混合芳香化合物和海泡石);
B)游离和缓冲SCFA与MCFA的混合物(SMF组;添加剂含有甲酸、乙酸、丙酸、甲酸铵、乳酸、柠檬酸、硅酸、山梨酸和椰子/棕榈仁脂肪酸);
C)游离和缓冲SCFA与高浓度(3倍)MCFA的混合物(SHM组;添加剂含有甲酸、丙酸、乙酸、甲酸铵、硅酸、山梨酸和纯蒸馏椰子/棕榈脂肪酸)。
2.2 试验设计、饲养和日粮
从商用孵化场(澳大利亚新南威尔士州Goulburn的安伟捷孵化场)获得1 404羽罗斯308肉鸡的父系父母代雏鸡。雏鸡到达鸡场后称重,并按完全随机设计法,将它们分配到78层的鸡栏(鸡栏饲养面积为0.85 m2)中。鸡舍的环境可控,鸡栏内铺有新鲜的硬木刨花,雏鸡自由采食和饮水。光照、温度和湿度按照罗斯308生产指南设置(Aviagen,2014)。
本研究共设6个处理,每个处理有13个重复(栏),每个重复(栏)作为一个实验单位,饲养18羽鸡。处理分为UCC组,即NE未感染对照组,肉鸡不进行NE攻毒,日粮无添加剂或杆菌肽锌(BAC);CHC组,即NE感染对照组,肉鸡进行NE攻毒,日粮中不补充添加剂或杆菌肽锌;BAC组,即NE感染BAC添加组,肉鸡进行NE攻毒,并在育雏期、生长期和育成期饲料中添加0.05 g/kg的杆菌肽锌;SMP组,即NE感染SMP添加剂组,肉鸡进行NE攻毒,并在育雏期、生长期和育成期饲料中添加1.5、1.5、0.5 g/kg的SMP;SMF组,即NE感染SMF添加剂组,肉鸡进行NE攻毒,日粮中添加浓度分别为2.5、2.0、1.0 g/kg的SMF;SHM组,即NE感染SHM添加剂组,肉鸡进行NE攻毒,日粮中添加浓度分别为2.0、1.5、1.0 g/kg的SHM(表1)。试验以小麦-豆粕型日粮为基础日粮,按照罗斯308饲养手册的建议,使用制造商推荐的植酸酶基质值,添加木聚糖酶和植酸酶,以满足肉鸡的营养需求(表2)。在配制饲料前,使用近红外光谱仪(NIRS)AminoPro估算饲料原料的营养成分含量。日粮在65 ℃下进行冷制粒,颗粒大小为2.5 mm,育雏期日粮为颗粒粉碎后的饲料;按照罗斯308肉鸡商业饲养方案分3个不同阶段饲养:育雏期(0~10日龄)、生长期(10~12日龄)、育成期(10~15日龄)(表2)。
2.3 坏死性肠炎的挑战
坏死性肠炎挑战模型按照Wu等(20145)、罗杰斯等(2015)报道的方法执行。在第9天,给NE感染组的肉鸡口服1 mL含巨型艾美球虫(5000)、堆型艾美球虫(5000)和布氏艾美球虫(2500)的艾美尔球虫野毒株卵囊。在第14天,给NE感染组肉鸡口服接种约108CFU/mL的产气荚膜杆菌EHE-NE18菌株。与此同时,未感染组每羽肉鸡,在第9天口服1 mL磷酸盐缓冲盐水,第14天口服无菌肉汤。
2.4 样本采集、血清FITC-d和胃肠道肉容物pH测定
在试验的第16天和第21天,在安乐死前约2.5h,从每个鸡栏中随机选择2羽肉鸡,称重,用颜色进行标记,每羽肉鸡接种1 mL含4.17 mg/kg的异硫氰酸荧光素葡聚糖(FITC-d;平均分子量:4 000,随后这些肉鸡被放回原来的鸡栏中。用电击晕器击晕这些接种的肉鸡,用斩首法从颈静脉采集血样于凝块活化剂Vacutainer试管中。为了测定血清FITC-d,将血样在室温下保存约3h使其凝固,然后在3 000×g下离心10min,将血清样本与全血分离,并立即保存在-20 ℃的冰箱中,直到进行测量。
在多模式微孔板阅读器SpectraMax M2e上,在485 nm的激发波长和528 nm的发射波长下检测稀释血清(1∶1磷酸盐缓冲溶液)的荧光浓度,并根据已知FITC-d浓度构建的标准曲线,计算每毫升血清FITC-d浓度。
在第16天,从挑选出的肉鸡中采集粪便样本,随后进行细菌定量分析;在第21天,测定盲肠中的SCFA,并保存在-20 ℃冰箱中以备分析。
胃肠道内容物pH的测量按照Gharib-Naseri等(2019)的方法进行。简言之,在第16天和第21天,从每栏中选择2羽肉鸡后立即安乐死,采集肉鸡胃肠道切片。使用数字pH计、EcoScan探针测量pH,将探针插入前嗉囊、肌胃、十二指肠、空肠、回肠和盲肠切片,确保每次测量之间用纯净水(超纯水)冲洗探针。
2.5 盲肠内容物微生物区系分析
使用PowerFecal
QIAcube HT试剂盒,将约100
mg粪便样本和300
mg玻璃珠(0.1
mm)置于2
mL Eppendorf试管中。然后,将500
mL预热的PW1移液器移至装有样本的Eppendorf管中,并以每秒30次的频率将其放入Tissuelyser
II中5min,以破坏细菌细胞。样本在90
℃下孵育15min,然后在20
000×g离心机中离心1min。取400
mL上清液与150
mL缓冲液C3混合。将混合物置于4
℃冰箱中孵育5min,然后以20
000×g 离心1min。将上清液转移至含有20
mL蛋白酶K的上样块(S-block)中,室温下孵育10
min。然后使用QIAcube
HT按照产品说明书进行提取。用Nanodrop
8000分光光度计测定DNA样本的数量和质量。标准比率A260/A280大于1.8的DNA被认定为高纯度DNA,保存在-20
℃下备用。
按照Wise和Siragusa(2007)、Kheravii等(2017)提出的盲肠细菌DNA定量方法,将储存的盲肠DNA解冻,并用无核酸水稀释(20倍),用Rotorgene 6000进行定量聚合酶链反应(qPCR),每个样本重复进行qPCR。反应液为10 mL,包含2 mL稀释的盲肠DNA、300 mmol/L正向和反向引物以及5 mL SensiMix。用SYBR-Green的混合液检测乳酸杆菌属、双歧杆菌属、乳杆菌属、芽孢杆菌属、反刍球菌属和肠杆菌属的细菌、总厌氧菌的基因组DNA拷贝,用SensiFAST Probe SYBR No-ROX检测产气荚膜杆菌的基因组DNA拷贝。表3列出了用于定量分析这些细菌群的16S rRNA引物,计算目标DNA拷贝数,细菌数量用log10(基因组DNA拷贝数)/g消化液表示。
2.6 盲肠内容物的SCFA分析
按照Jensen等(1995)的方法分析盲肠中SCFA的组成和浓度。简言之,称取约1 g的盲肠内容物(保存在-20 ℃的冰箱中),放入离心管中,置于冰上,加入1 mL内标物0.01甲基丁酸。将1 mL上清液转移至8 mL容量瓶中,然后加入0.5 mL浓盐酸(36%)和2.5 mL二乙醚,涡旋搅拌,在1 000× g下离心15 min。离心后,将400 mL上清液转移至2 mL气相色谱仪(GC)小瓶中,然后加入40 mL N-叔丁基二甲基硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺并混合。随后,将样本轻轻涡旋后放入加热箱(80 ℃)中加热20 min。将气相色谱瓶适当拧紧,随后在室温下保存48 h,然后用Varian CP3400 CX气相色谱仪进行分析。粪便中SCFA的浓度以每克消化糜中的μmol值(即μmol/g)表示。
2.7 数据分析
使用SAS Vol.9.3统计分析软件中的单因素方差模型分析所得数据,将鸡栏作为一个研究单位(n=78)。通过最小显著性差异(LSD)检验平均值之间的显著性,P<0.05为差异有统计学意义,其中P<0.10为差异有统计学趋近。
3 结果
3.1 生产性能
详细的生产性能结果已在之前的一篇论文中报告(Kumar等,2021)。简言之,与CHC组和BAC组肉鸡相比,肉鸡采食添加了SHM的日粮后,增重(BWG)更大(P<0.05;第10天至第24天),所有3个添加剂组肉鸡的饲料转化率(FCR)均低于CHC组肉鸡的(P<0.05;第0天至第35天)。UCC组肉鸡的增重和采食量(FI)显著高于所有NE感染组肉鸡的(P<0.001;第0天至第35天)。各处理组肉鸡在存活率上无显著的差异(P>0.05;第0天至第35天)。
3.2血清FITC-d浓度
NE感染和混合添加剂对肉鸡血清FITC-d的影响见表4。经单因素方差分析发现,血清FITC-d浓度在第16天和第21天有显著差异(分别为P<0.001和P<0.001)。与CHC组肉鸡相比,UCC组肉鸡在第16天和第21天的血清FITC-d含量较低。在第16天,与CHC组肉鸡相比,饲喂混合添加剂的SMP组、SMF组和SHM组肉鸡血清FITC-d浓度较低。在第16天和第21天,饲喂添加剂的肉鸡血清FITC-d浓度与BAC组肉鸡的相似,但高于UCC组肉鸡的。在第21天,饲喂添加剂SMF的肉鸡血清FITC-d浓度低于CHC组肉鸡的,但与SMP组和SHM组肉鸡之间无显著的差异。
3.3 胃肠道内容物pH
NE感染和混合添加剂对肉鸡第16天和第21天胃肠内容物pH的影响见表5。采用单因素方差分析表明,第16天肉鸡回肠内容物pH和第21天盲肠内容物pH差异显著(分别为P=0.001和P=0.017)。与CHC组肉鸡相比,UCC组肉鸡第16天的回肠内容物pH较高,第21天的盲肠内容物pH较低。与CHC组和BAC组肉鸡相比,添加剂组肉鸡第16天肌胃、十二指肠、空肠、回肠和盲肠内容物pH相似,第21天的嗉囊、肌胃、空肠、回肠和盲肠内容物pH相似;然而,嗉囊内容物pH在第16天有下降的趋势(P=0.084),添加剂SMP组肉鸡(5.11)的pH最高,而CHC组肉鸡的pH最低(4.72)。此外,与UCC组肉鸡(5.92)、CHC组肉鸡(5.97)、BAC组肉鸡(5.92)和SMF组肉鸡(5.94)相比,在第21天,饲喂添加剂的SHM组肉鸡(5.73)肌胃内容物pH有降低的趋势(P=0.069)。
3.4 粪便细菌定量
NE感染和混合添加剂对第16天肉鸡盲肠微生物群的影响见表6。单因素方差分析表明,回肠内容物中拟杆菌属细菌(P=0.013)、瘤胃球菌属细菌(P=0.025)、肠杆菌科(P<0.001)和产气荚膜杆菌(P<0.001)的数量明显受日粮处理方式的影响。与CHC组肉鸡相比,UCC组肉鸡盲肠内容物中拟杆菌属细菌、肠杆菌科、产气荚膜杆菌的含量较低,瘤胃球菌属细菌的含量较高;BAC组肉鸡回肠内容物中产气荚膜杆菌的含量高于CHC组肉鸡的。与CHC组肉鸡相比,饲喂混合添加剂(SMP、SMF和SHM)的肉鸡,回肠内容物具有较低浓度的拟杆菌属细菌。添加剂组和CHC组肉鸡在回肠产气荚膜杆菌含量上没有明显差别,但所有添加剂组肉鸡在数量上有所减少。添加剂组和BAC组肉鸡在盲肠内容物的乳酸杆菌属细菌、双歧杆菌属细菌、拟杆菌属细菌、芽孢杆菌属细菌、瘤胃球菌属细菌、肠杆菌、产气荚膜梭菌上没有明显的差异。此外,与BAC组肉鸡相比,SMF组和SHM组肉鸡在盲肠内容物中产气荚膜梭菌含量上没有显著差异,而SMP组肉鸡显著高于BAC组肉鸡的,但与SMF组和SHM组肉鸡的没有明显差异。与UCC组(9.31)、CHC组(9.36)和SHM组(9.38)肉鸡相比,SMP(9.82)组肉鸡回肠内容物中乳杆菌属细菌的含量有增加的趋势(P=0.058)。
3.4 盲肠SCFA组成
NE感染和混合添加剂对21日龄肉鸡盲肠SCFA的影响见表7。单因素方差分析表明,盲肠内容物中乙酸(P=0.017)、异丁酸(P=0.019)和丁酸盐(P=0.002)的浓度显示出显著的差异。与CHC组肉鸡相比,UCC组肉鸡盲肠内容物中乙酸盐和丁酸盐的浓度较高,异丁酸盐的浓度较低。在SCFA组成上,除了异丁酸盐之外,所有添加剂组肉鸡的盲肠浓度与BAC组肉鸡的相比没有不同,其中日粮中添加了SHM的肉鸡,盲肠异丁酸盐浓度高于补充了BAC的肉鸡的。与CHC组肉鸡相比,喂食添加剂SHM的肉鸡盲肠中具有更高浓度的乙酸盐和丁酸盐,但与UCC组肉鸡的没有区别。此外,除了丁酸盐之外,各添加剂组在盲肠SCFA浓度上没有显著的差异,其中饲喂添加剂SHM的肉鸡的浓度高于补充添加SMP的肉鸡的。乳酸盐浓度有一种升高的趋势(P=0.076),其中添加SMP组肉鸡的浓度最高(3.50),而UCC组肉鸡的浓度最低(2.40)。然而,丙酸盐(P=0.098)和总SCFA(P=0.066)的浓度高于CHC组肉鸡的。
4 讨论
有机酸(OA)和它们的组合被证明对家禽肠道健康有益,已被用作AGP的潜在替代品来控制肉鸡的肠道感染。然而,在商业性生产环境中,OA改善肠道疾病对肠道健康影响的机制仍不十分明确。本研究评估了SCFA与MCFA和/或酚类化合物的不同组合对肉鸡肠道通透性、盲肠微生物菌群和SCFA组成的影响,并探讨了这些混合添加剂在NE亚临床感染下调节肠道内环境的潜力。结果表明,与CHC组肉鸡的相比,饲喂混合添加剂的肉鸡肠道通透性降低,致病性嗜酸乳杆菌减少,产气荚膜杆菌数量上减少,盲肠乙酸盐及丁酸盐浓度均有所增加。添加剂组肉鸡的肠道负荷也与BAC组肉鸡的相似。此外,所有3种添加剂都能够改善肉鸡感染NE时的肠道健康状况。这些结果支持了这样的假设:日粮中添加SCFA与MCFA和/或酚类化合物的混合物,可通过改变肉鸡感染NE时的肠道细菌负荷,增加其盲肠SCFA浓度,来改善肠道通透性和促进肠道健康。
在本研究中,试验肉鸡在第9天和第14天分别用田间的艾美耳球虫卵囊和产气荚膜杆菌攻毒,并成功地诱发了NE亚临床感染,因为在以前的实验中观察到了NE的典型症状,如FCR受损,BWG、FI和消化率降低,肠道出现轻度病变,死亡率低(Kumar等)。业已证实,感染NE的肉鸡会表现出BWG、FI和FCR降低(Timbermont等,2011;M'Sadeq等,2015;Gharib-Naseri等,2019)。NE对肉鸡肠道健康的影响,尤其是对肠道微生物群和细菌代谢物的影响,此前已有报道(Stanley,2014;Wu等,2016;Kheravii等,2018)。此外,有研究表明,肉鸡发生NE后,其肠道的通透性会增加,血液FITC-d浓度会增加,这就是一个明证(Latorre等,218)。本研究表明,CHC组肉鸡的肠道渗透性增加,盲肠SCFA浓度降低,肠道微生物菌群组成发生变化,包括产气荚膜杆菌。这进一步证实,除了之前报道的生产性能和肠道病变外,还成功诱发了NE感染(Kumar等,2021年)。
本研究表明,在暴发NE的前提下,混合SCFA和MCFA可改善肉鸡肠道健康。本研究观察到致病性细菌减少,产气荚膜杆菌在数量上减少,这表明混合添加剂对肉鸡肠道具有杀菌和抑菌作用。同样,其他研究也表明,日粮中添加MCFA,对肠道中的革兰阳性菌和革兰氏阴性菌都有抗菌作用(Zentek等,2011;Onrust等,2018)。多项研究报道了OA对梭状芽孢杆菌(Timbermont等,2010;McKnight等,2020;Stefanello等,2020)和沙门菌(Van Immerseel等,2004b;Aljumaah等,2020)的抗菌作用。本研究显示,与CHC组肉鸡相比,添加剂组肉鸡肠道完整性得到了改善,这与之前观察到的免疫反应增强相一致(Kumar等,2021)以及本研究中致病菌数量减少。本研究表明,日粮中添加的OA,通过减少肉鸡肠道中有毒物质的产生来保护肠上皮细胞免受破坏,从而降低肠道黏膜的通透性(Adil Stefanello等,2010;Stefanello等,2020)。饲喂混合添加剂的肉鸡,其盲肠SCFA浓度与饲喂抗生素的肉鸡的相似。然而,与CHC组相比,饲喂添加剂SHM的肉鸡,肠道中的乙酸盐、丁酸盐浓度较高,丙酸盐、乳酸盐和总SCFA浓度也有升高的趋势。Aljumaah等(2020)也报道了类似的观察结果,发现与对照日粮相比,在感染沙门菌的提前下,饲喂添加OA混合饲料的肉鸡肠道中异丁酸、丁酸和乙酸浓度更高。总之,本研究的结果表明,正如早先报道的那样(Kumar等,2021),混合添加剂对肉鸡肠道健康有积极影响,有助于提高它们的FCR、消化率、免疫应答能力和足垫健康水平。
健康的肠道黏膜对于动物获得最佳的营养物质消化吸收率至关重要,并且是防止病原菌感染机体的屏障(Balda和Matter,2008;Sa nchez de Medina等,2014)。多项研究指出,肠道炎症会损害肠道黏膜和紧密连接,从而增加肠道的通透性((Vicuña等,2015;Barekatain等,2019)。在本研究中,与UCC组肉鸡相比,NE感染肉鸡在第16天的血清FITCd浓度更高,表明NE损害了肠道完整性。饲喂混合添加剂的肉鸡血清FITCd浓度降低,表明SCFA与MCFA和/或酚类化合物的混合添加剂对受到艾美耳球虫和产气荚膜杆菌挑战的肉鸡肠道完整性有好处。同样,最近的一项研究报道,饲喂OA和精油的肉鸡血清FITC-d浓度较低,而暴发NE的肉鸡肠道紧密连接蛋白上调(Stefanello等,2020)。
人们普遍认为,肉鸡肠道微生物菌群组成会受到肠道感染的显著影响(Wu等,2014;Clavijo和Florez,2018;Gharib-Naseri等,2019)。反过来,肠道微生物群组成可在很大程度上会影响肉鸡的生产性能和健康。本研究表明,感染NE的肉鸡会增加乳酸杆菌属细菌、肠杆菌科细菌和产气荚膜杆菌的数量,瘤胃球菌属细菌数量减少。类似的变化以前也有报道,感染NE的肉鸡盲肠有较高的产气荚膜杆菌和乳酸杆菌,瘤胃球菌属细菌的数量降低(Gharib-Naseri等,2021)。此外,有研究表明,梭状芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌的增殖可诱发肠道疾病的发生(Bondarenko等,2003;Loy,2005)。嗜酸乳杆菌是肉鸡肠道中的共生菌群,可对肉鸡产生致病性(Wexler,2007),当肉鸡感染病原体时,受损肠道中的病原体数量会增加(Phong等,2010)。较高水平的嗜酸乳杆菌可能是由于本研究中艾美耳球虫在处于NE感染背景下的肉鸡肠道中定植和/或产气荚膜杆菌含量增加所致。这些细菌具有蛋白分解和过度免疫刺激活性,会影响宿主的免疫应答反应,并破坏宿主的肠道健康(Wells等,1996;Kleessen等,2002;Wexler,2007)。因此,在本研究的肉鸡肠道NE感染背景下,日粮中添加混合添加剂减少了拟杆菌属细菌的数量,表明SCFA与MCFA和/或酚类化合物的混合物对病原菌有很好的抑制作用。
众所周知,肉鸡不能完全代谢饲料中的碳水化合物(Bedford,2002;Choct,2002)。肠道微生物菌群在整个肠道中发酵未消化的碳水化合物方面起着重要作用,由于细菌群的高密度和多样性,主要在盲肠中发酵。这种发酵会产生SCFA,包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐(Dunkley等,2007)。有报告显示,SCFA(即醋酸酯、丙酸酯和丁酸酯)可促进肉鸡肠道形态、紧密连接和免疫状态的改善(Wang等,2012;Corrêa-Oliveira等,2016)。它们还可用作能量来源,并通过改善肠上皮细胞的增殖增加肠道的吸收面(Dibner和Richards,2005;Hijova和Chmelarova,2007)。因此,盲肠中SCFA的浓度可作为肠道健康的指标,它是盲肠中有益菌富集的信号,也是提高肉鸡生产性能的能量贡献者(Rehman等,2007)。在本研究中,饲喂SHM的肉鸡中肠道中乙酸盐和丁酸盐浓度的增加以及所有添加剂组肉鸡肠道中丙酸盐、乳酸盐和总SCFA出现增加的趋势,显示了SCFA与MCFA的混合物会对肠道平衡产生有益的影响。此前Aljumaah等(2020)报道,在日粮中添加OA混合物,可提高肉鸡盲肠中乙酸盐和丁酸盐的浓度。据推测,日粮中添加脂肪酸的积极影响可能是通过增加盲肠中SCFA的浓度来实现的,至少部分是这样。事实上,Adil等(2010)的研究表明,日粮中的OA可以改善肉鸡的体重、FCR和健康水平;众多研究发现,日粮中添加丁酸可改善NE(Timbermont等,2010)、沙门菌感染(Van Immerseel等,2005)对肉鸡肠道健康的影响,增强肠道屏障功能(Wang等,2012)。
5 结论
日粮中添加OA和/或酚类化合物不同组合的混合物,可通过改善肉鸡肠道屏障功能、肠道微生物菌群组成和挥发性SCFA的产生,来减轻NE对肠道健康的不利影响。总之,这些研究结果表明,当AGP被限制用于饲料中时,OA混合物具有改善NE对肉鸡肠道健康和生产性能负面影响的潜力。
END
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