熱應(yīng)激對家禽腸道健康的影響及營養(yǎng)性修復(fù)研究進(jìn)展

張瑜，張叁保，高小童，申玉建，蔣欽楊

（廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004）

1 熱應(yīng)激對腸道微生物區(qū)系的影響

腸道是機(jī)體與外界接觸面積最廣的消化道器官，寄居腸道的微生物通過積極參與宿主養(yǎng)分的消化吸收和新陳代謝的調(diào)節(jié)，刺激腸道的發(fā)育、增殖和成熟，實現(xiàn)與宿主相互依存、共同進(jìn)化。熱應(yīng)激會改變腸道微生物的群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而誘導(dǎo)其功能特性發(fā)生變化，最終影響宿主的表型。家禽腸道中的優(yōu)勢菌門有厚壁菌門、擬桿菌門和變形菌門，其中厚壁菌門約是細(xì)菌總數(shù)的60%～70%。雞群在遭受熱應(yīng)激之后，厚壁菌門的豐富度下降，擬桿菌門和放線桿菌門的水平升高。隨著熱應(yīng)激的持續(xù)，乳酸桿菌和雙歧桿菌受到腸道缺氧環(huán)境的影響，豐度降低，但梭狀芽孢桿菌和總大腸菌群的數(shù)量上升［1］。研究發(fā)現(xiàn)，生長在30 ℃條件下的肉雞，回腸中微生物的豐富度降低，而沙門氏桿菌的粘附和定植增多［2］。當(dāng)環(huán)境溫度超過30 ℃時，盲腸菌群的多樣性降低，胃腸道分泌黏液的水平和成分會改變，丁酸鹽的產(chǎn)量下降，腸道pH 升高，共生菌和致病菌的生存環(huán)境改變，從而擾亂優(yōu)勢菌與致病菌之間的穩(wěn)態(tài)［3］。如果雞群長期生長在34～38 ℃的高溫環(huán)境下，腸道中以大腸桿菌、沙門氏菌、鏈球菌屬和葡萄球菌屬為主的病原微生物開始大量繁殖，有益菌的繁殖和定植受到抑制；高溫還會造成腸絨毛斷裂嚴(yán)重，腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用能力減弱，腸道環(huán)境進(jìn)一步惡化［4］。

熱應(yīng)激通過直接破壞胃腸道的黏膜結(jié)構(gòu)去削弱微生物群落的定植能力。李永洙等［5-6］分析了16周齡熱應(yīng)激蛋雞腸道菌群的變化，發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激后敏感乳桿菌、約氏乳桿菌和擬桿菌屬消失，潰瘍擬桿菌、卵圓擬桿菌、索氏志賀氏菌的水平升高，說明熱應(yīng)激環(huán)境下蛋雞消化道菌群的平衡遭到破壞。李永洙等［7］還發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激會破壞嗜酸乳桿菌、螺旋鏈霉菌、羅伊氏乳桿菌的平衡，削弱機(jī)體的消化吸收功能。楊梅梅［8］發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激會導(dǎo)致擬桿菌屬、柔嫩梭菌屬、顫螺菌屬、梭菌屬、考拉桿菌屬和薩特氏菌屬的豐度比例降低，而毛螺旋菌科和瘤胃菌科的瘤胃球菌屬、厭氧原體屬和優(yōu)桿菌屬的豐度比例增加。

2 熱應(yīng)激對腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

腸絨毛是腸道吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要部位，絨毛高度、隱窩深度和絨隱比是衡量動物腸道健康的指標(biāo)。寧章勇等［9］報道，肉雞暴露于熱應(yīng)激環(huán)境后，盲腸的腸絨毛出現(xiàn)長度變短、排序紊亂以及炎性細(xì)胞數(shù)量增加等明顯損傷情況。Chen等［10］發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激后小腸絨毛長度降低，黏膜厚度、腸壁厚度及隱窩深度減少。Al-Fataflah 等［11］發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激條件下家禽腸道絨毛長度、表面積和吸收區(qū)上皮細(xì)胞面積都有顯著減少；熱應(yīng)激還會誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生大量的自由基，引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，損傷腸道結(jié)構(gòu)，減短機(jī)體腸絨毛高度，加深隱窩深度，降低絨隱比，損傷腸道的消化吸收功能。寧章勇等［12］發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激可誘導(dǎo)肉仔雞腸道發(fā)生一系列器質(zhì)性病變，如小腸黏膜上皮細(xì)胞脫落、腸絨毛斷裂及黏膜固有層水腫等。總之，熱應(yīng)激會通過減短腸道絨毛高度，加深隱窩深度，降低絨隱比來損傷腸道結(jié)構(gòu)，使腸道通透性增加，從而削弱機(jī)體的消化吸收功能。

3 熱應(yīng)激對腸道功能的影響

3.1 熱應(yīng)激對腸道消化吸收功能的影響 腸道是動物消化吸收養(yǎng)分的關(guān)鍵部位，而腸道微生物的重要生理功能就是協(xié)助宿主分解和消化營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是復(fù)雜多糖這類大分子物質(zhì)，為機(jī)體提供自身新陳代謝得不到的小分子，提高飼料的消化率和吸收率，保證機(jī)體的生長代謝有充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。

機(jī)體腸道結(jié)構(gòu)的完整性是衡量腸道消化吸收能力的重要指標(biāo)。腸絨毛是腸道吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要部位，絨毛高度與腸道的吸收能力呈正比，隱窩深度與消化功能呈反比。熱應(yīng)激發(fā)生后，胃腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的損傷，應(yīng)激激素分泌水平的改變，胃腸道微生物區(qū)系的失衡及消化酶活性的降低都會抑制養(yǎng)分的消化吸收。在熱應(yīng)激條件下，由中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腸道內(nèi)分泌系統(tǒng)共同參與控制畜禽的采食和腸道的消化過程。熱應(yīng)激刺激機(jī)體交感神經(jīng)興奮，甲狀腺激素分泌降低，胃腸道蠕動減慢，使得飼料在消化道中的停留時間變長，從而抑制胃排空過程和采食中樞，降低采食量和削弱消化功能，最終減慢畜禽的生長速度；同時，胃壁細(xì)胞分泌胃酸受到抑制，飼料消化率降低，腸道吸收能力減弱。熱應(yīng)激除了會降低營養(yǎng)物質(zhì)的消化率外，還會引起肝臟、胰腺和膽囊等消化器官的損傷。

3.2 熱應(yīng)激對腸道屏障功能的影響 腸道是熱應(yīng)激反應(yīng)的中心器官，腸道的屏障功能包括機(jī)械屏障、免疫屏障和生物屏障。在高溫高濕環(huán)境下，機(jī)體散熱受阻引起體內(nèi)血液重新分配流向四肢及體表，造成內(nèi)臟和腸道嚴(yán)重缺氧缺血。腸道在缺氧條件下會破壞有益菌的生存環(huán)境，抑制其定植和繁殖能力，使有害菌占據(jù)優(yōu)勢地位，產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)和炎癥因子，不斷攻擊腸道上皮細(xì)胞膜；另一方面，腸道上皮細(xì)胞的生長和增殖對于生存環(huán)境和營養(yǎng)物質(zhì)的要求較嚴(yán)格，腸道一旦缺氧缺血，上皮細(xì)胞更新速度減慢或?qū)е聯(lián)p傷、脫落，膜的通透性也因此增加，有害分子進(jìn)入血液循環(huán)引起血液代謝和循環(huán)的紊亂，嚴(yán)重者還會導(dǎo)致敗血癥和毒血癥。熱應(yīng)激發(fā)生后，腸道內(nèi)血液供應(yīng)和飼料攝入量減少，使腸道可獲得性的營養(yǎng)物質(zhì)減少，誘發(fā)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)損傷腸道黏膜，進(jìn)而改變腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)。另外，熱應(yīng)激會引起糖皮質(zhì)激素水平上升，從而降低胃腸道黏液的分泌，使胃腸道上皮細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成受阻和分解加速，減緩上皮細(xì)胞的更新再生速度，使胃腸道黏膜屏障出現(xiàn)功能障礙。

緊密連接是腸道上皮屏障的重要組成部分。在正常情況下，緊密連接具有允許離子及小分子可溶性物質(zhì)通過，阻止毒性大分子和細(xì)菌等微生物通過的選擇性滲透作用，能夠維持相鄰上皮細(xì)胞間的正常結(jié)構(gòu)和功能，有效地阻止腸腔內(nèi)有害物質(zhì)的旁細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)，從而維持腸上皮屏障功能的完整性。熱應(yīng)激會損傷上皮細(xì)胞間的緊密連接，增加腸道上皮的通透性而破壞腸道屏障，使腸腔中細(xì)菌進(jìn)入血液循環(huán)誘發(fā)機(jī)體炎癥或器官功能衰竭。熱應(yīng)激激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸（HPA 軸），促使糖皮質(zhì)激素分泌增多，兒茶酚胺水平上升，進(jìn)一步破壞腸道上皮細(xì)胞的緊密連接。熱應(yīng)激對腸道黏膜造成損傷可能與肥大細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞間的緊密連接蛋白表達(dá)有關(guān)，Deng 等［13］研究表明，熱應(yīng)激條件下蛋雞腸道內(nèi)的肥大細(xì)胞數(shù)量增加，肥大細(xì)胞可以分泌增強(qiáng)上皮細(xì)胞通透性的活性物質(zhì)。

3.3 熱應(yīng)激對腸道免疫功能的影響 腸黏膜上存在著致密的免疫和非免疫防御系統(tǒng)，能有效地抑制有害微生物進(jìn)入體內(nèi)，而由熱應(yīng)激引起的腸道形態(tài)和完整性的損傷會引發(fā)腸黏膜中的炎癥反應(yīng)，進(jìn)而損害機(jī)體的免疫系統(tǒng)。研究表明，熱應(yīng)激誘導(dǎo)腸道微生態(tài)發(fā)生紊亂，破壞腸道上皮的完整性，使腸道物理屏障受損而發(fā)生腸道滲漏，內(nèi)毒素和脂多糖等有害物質(zhì)的滲透系數(shù)增加，引發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)臟器官病變和功能失調(diào)，最終出現(xiàn)機(jī)體代謝表型障礙。健康的腸道菌群不僅可以參與消化吸收，受到刺激后還會激活宿主免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生非特異性調(diào)節(jié)因子，維持腸道微生態(tài)平衡。反之，動物腸道菌群結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生變化會使得腸道黏膜受損、免疫力下降。熱應(yīng)激會引起機(jī)體的免疫應(yīng)答，降低巨噬細(xì)胞的吞噬功能，減少循環(huán)中淋巴細(xì)胞的數(shù)量，而炎性滲透物中存在的大量異嗜性細(xì)胞反映了細(xì)菌從腸上皮到固有層的侵襲，生物體的抗病能力被削弱，致病致死率升高。熱應(yīng)激還能通過神經(jīng)內(nèi)分泌影響免疫功能。高溫環(huán)境會導(dǎo)致皮質(zhì)醇分泌增加，抑制機(jī)體免疫器官的發(fā)育和淋巴組織蛋白質(zhì)的合成，從而促進(jìn)免疫器官的細(xì)胞凋亡和免疫系統(tǒng)的損傷。有研究表明，環(huán)境應(yīng)激會阻礙胸腺、脾臟、肝臟和淋巴器官等免疫器官的發(fā)育分化，引起免疫抑制［14］。另有研究表明，熱應(yīng)激導(dǎo)致功能菌群的免疫系統(tǒng)增加，表明機(jī)體可以增加腸道內(nèi)與免疫相關(guān)的微生物，從而提升機(jī)體抵抗應(yīng)激的能力。

4 營養(yǎng)物質(zhì)對熱應(yīng)激的修復(fù)作用

緩解熱應(yīng)激刺激的營養(yǎng)修復(fù)措施可以通過添加抗熱應(yīng)激營養(yǎng)物質(zhì)如益生菌、酵母培養(yǎng)物和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）等，來恢復(fù)腸道微生物的生態(tài)平衡和修復(fù)受損的腸道屏障。

4.1 益生菌 益生菌是一種活性微生物，通過與致病菌競爭附著位點達(dá)到阻止其粘附宿主細(xì)胞，降低病原微生物水平的目的，從而增加有益菌的比例，豐富腸道微生物的多樣性，緩解腸黏膜的損傷，調(diào)節(jié)機(jī)體的腸黏膜免疫功能，防止腸道感染，進(jìn)而改善宿主的生產(chǎn)性能。據(jù)報道［15］，熱應(yīng)激條件下，給肉雞日糧中添加乳酸桿菌，可以增加空腸盲腸乳酸桿菌數(shù)量，有效抑制致病性大腸桿菌的繁殖生長。楊梅梅［8］發(fā)現(xiàn)，通過添加中藥復(fù)方與益生素可以緩解熱應(yīng)激對擬桿菌屬、顫螺菌屬、柔嫩梭菌屬、梭菌屬、瘤胃球菌屬豐度的影響，可以減緩高溫反應(yīng)，防止熱應(yīng)激損傷腸道，使腸黏膜保持完整。此外，中藥復(fù)方和益生素還可以增加乳酸桿菌屬、芽孢桿菌屬、腸球菌屬、薩特氏菌屬的比例。

益生菌不僅改變腸道微生物的菌群結(jié)構(gòu)，還能緩解損傷的腸道屏障結(jié)構(gòu)，降低機(jī)體感染外源病原體的風(fēng)險。張相偉［16］試驗發(fā)現(xiàn)，食用芽孢桿菌能恢復(fù)熱應(yīng)激引起的絨毛、黏膜損傷。Deng 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌可以改善熱應(yīng)激造成的雞蛋生產(chǎn)障礙，提高產(chǎn)蛋率、維護(hù)腸道健康。Al-Fataftah 等［11］報道，枯草芽孢桿菌可以增加熱應(yīng)激下肉雞的日增重、日采食量、腸道絨毛高度、隱窩深度、絨毛表面積、上皮細(xì)胞面積以及乳酸桿菌與雙歧桿菌數(shù)量。徐基利等［17］發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加乳酸菌制劑可以使肉仔雞小腸絨毛長度增長，隱窩變淺，提高小腸消化吸收功能。4.2 酵母培養(yǎng)物 酵母培養(yǎng)物（YC）含有豐富的蛋白質(zhì)和B 族維生素等機(jī)體必需的營養(yǎng)元素，還有大量的酵母細(xì)胞代謝產(chǎn)物及酵母細(xì)胞壁，極大地促進(jìn)了胃腸道微生物區(qū)系的平衡。酵母細(xì)胞壁中的甘露寡糖作為動物腸道內(nèi)有益菌生長代謝的營養(yǎng)物質(zhì)，可被雙歧桿菌和乳酸桿菌選擇性發(fā)酵利用，并促進(jìn)其生長繁殖，而大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等致病菌卻因無法利用而死亡。還有研究認(rèn)為，在高溫高濕的氣候下，酵母能提高雞群對腸道細(xì)菌的免疫能力和降低死亡率，顯著影響雞群的生產(chǎn)性能。

4.3 EGCG 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）是茶多酚中最活躍的物質(zhì)，也是一種天然抗氧化劑，具有很強(qiáng)的抗氧化活性和抗炎能力。EGCG主要是通過降低促炎因子和趨化因子的表達(dá)水平來發(fā)揮抗炎作用。在日糧中添加EGCG 后，能顯著增加肉雞空腸Nrf2、Claudin-1 和Muc2 基因表達(dá)量，Muc2 和Claudin-1 是腸上皮重要的屏障組分，可防止有害物質(zhì)到達(dá)上皮表面，還能顯著降低NF-κB 和LITAF 的基因表達(dá)量。NF-κB 是炎癥、先天免疫和腸屏障功能的調(diào)節(jié)中樞，在腸上皮炎癥細(xì)胞因子和緊密連接通透性的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，它的過表達(dá)會導(dǎo)致家禽發(fā)生腸道炎癥；而LITAF 是炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子，會破壞腸道緊密連接?？傊?，EGCG能夠提高熱應(yīng)激肉雞的抗氧化和抗炎能力，預(yù)防腸道發(fā)生炎癥損傷，從而保護(hù)腸道結(jié)構(gòu)的完整性和相關(guān)功能。

4.4 其他物質(zhì) 腸道是機(jī)體中極易受到熱應(yīng)激影響的器官之一，會通過產(chǎn)生大量自由基來損害腸道細(xì)胞結(jié)構(gòu)。而維生素C和黃芪多糖均有緩解氧化應(yīng)激的作用，促進(jìn)腸道抗氧化基因的表達(dá)，提高抗氧化能力，降低腸上皮細(xì)胞凋亡基因的表達(dá)，干預(yù)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，對于維持腸道形態(tài)的完整性，提高生產(chǎn)性能及免疫力具有重要效果，且黃芪多糖的作用優(yōu)于維生素C［18］。

另外，Song等［19］通過在飼料中添加纖維寡糖發(fā)現(xiàn)可進(jìn)一步增加乳酸桿菌的豐富程度，改善熱應(yīng)激給肉雞帶來的不良影響?？道诘龋?0］在日糧中添加谷氨酰胺顯著提高了熱應(yīng)激肉雞盲腸內(nèi)乳酸桿菌、雙歧桿菌的數(shù)量，降低了產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌的數(shù)量。王玨等［21］在熱應(yīng)激條件下添加鉻發(fā)現(xiàn)蛋雞空腸絨毛和腸腺的長度增加，淋巴組織發(fā)達(dá)，消化管的組織結(jié)構(gòu)得到有效改善。Costa 等［22］報道指出，飼糧中添加L-精氨酸可有效緩解熱應(yīng)激，降低腸上皮的滲透性，防止出現(xiàn)細(xì)菌移位。

5 小結(jié)與展望

熱應(yīng)激擾亂了腸道微生物區(qū)系的生態(tài)平衡，破壞了腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)和滲透性功能，極大地?fù)p害了家禽的生長和繁殖性能，嚴(yán)重影響了動物福利及家禽健康狀況。因此，找到能有效修復(fù)熱應(yīng)激下家禽腸道損傷的營養(yǎng)性措施成為研究重點，相關(guān)學(xué)者針對營養(yǎng)性添加劑的修復(fù)作用已開展了部分研究。但是，關(guān)于熱應(yīng)激影響家禽腸道健康的作用機(jī)理及如何通過營養(yǎng)調(diào)控有針對性地緩解腸道損傷，還需進(jìn)一步深入和系統(tǒng)地研究。

一是《條例》針對太湖流域的特點及新情況、新問題，綜合國家、地方涉水法律法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，將水資源保護(hù)規(guī)劃與水污染防治規(guī)劃、水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)、納污能力、限制排污總量意見、水污染物排放總量控制等水法和水污染防治法中有關(guān)制度予以有效銜接，實現(xiàn)了法律制度的綜合與協(xié)調(diào)。