鄧沛杰 宋澤和 羅國(guó)升 劉亞力 蔣小豐 劉自逵* 賀 喜*
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410128;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南家禽安全生產(chǎn)工程技術(shù)中心,長(zhǎng)沙 410128;3.湖南普菲克生物科技有限公司,長(zhǎng)沙 410128)
壞死性腸炎(necrotic enteritis,NE)也被稱(chēng)為腸毒血癥,主要由A型產(chǎn)氣莢膜梭菌引起,在生產(chǎn)中常與球蟲(chóng)病相伴或相繼發(fā)生,嚴(yán)重降低家禽養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1-3]。近年來(lái),越來(lái)越多的國(guó)家與地區(qū)開(kāi)始限制、禁止在畜禽飼料中使用抗生素,為了控制日益提高的雞壞死性腸炎發(fā)病率,抗生素理想替代品的研發(fā)迫在眉睫。目前,抗生素的替代品很多,如益生菌、益生元、多酚、多糖、中草藥等。其中,益生菌具有尤其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),如價(jià)格低廉、容易獲取、安全無(wú)污染等。枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)作為我國(guó)允許在飼料端直接飼喂的飼用益生菌之一,具有極強(qiáng)的抗逆性及較高的穩(wěn)定性,能很好的在腸道中存活、定植[4]。研究表明,枯草芽孢桿菌進(jìn)入腸道后,能通過(guò)分泌抗菌素、營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方式抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌的增殖,調(diào)節(jié)腸道菌群,改善生長(zhǎng)性能,促進(jìn)腸道健康,對(duì)壞死性腸炎也有一定的治療效果,被廣泛運(yùn)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)[5-8]。因此,本試驗(yàn)旨在研究飼糧中添加枯草芽孢桿菌對(duì)球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒肉雞生長(zhǎng)性能及腸道健康的影響,以期為雞壞死性腸炎的防治和抗生素替代品的研發(fā)提供理論依據(jù)。
枯草芽孢桿菌(PFK1702)由湖南某生物科技有限公司提供,活菌數(shù)為1×1010CFU/g。恩拉霉素由湖南某生物科技有限公司提供,有效含量為95%。A型產(chǎn)氣莢膜梭菌(CVCC2030)于中國(guó)獸醫(yī)微生物菌種保藏管理中心采購(gòu)。
選用1日齡雄性愛(ài)拔益加(AA)肉雞720只,隨機(jī)分成8個(gè)組,每組6個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)15只雞。試驗(yàn)采用2×4因子設(shè)計(jì),在攻毒與不攻毒的基礎(chǔ)下,分別設(shè)置4個(gè)飼糧處理,即基礎(chǔ)飼糧、基礎(chǔ)飼糧+300 mg/kg枯草芽孢桿菌、基礎(chǔ)飼糧+500 mg/kg枯草芽孢桿菌、基礎(chǔ)飼糧+12 mg/kg恩拉霉素,具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。14日齡時(shí),攻毒組肉雞每只灌喂1 mL卵囊數(shù)為104個(gè)/mL的混合型艾美爾球蟲(chóng)孢子化卵囊磷酸鹽緩沖溶液(PBS),非攻毒組肉雞每只灌喂1 mL滅菌PBS。19~21日齡時(shí),攻毒組肉雞連續(xù)3 d經(jīng)口接種培養(yǎng)時(shí)間為16 h的A型產(chǎn)氣莢膜梭菌新鮮菌液(1×108CFU/mL),每只雞每天接種1 mL,同時(shí)非攻毒組肉雞每只灌喂液體硫乙醇酸鹽培養(yǎng)基(FTG培養(yǎng)基)1 mL。試驗(yàn)期42 d。肉雞籠養(yǎng),每籠15只。試驗(yàn)前將雞舍、料槽、飲水器等徹底清洗、熏蒸消毒。定期打掃并消毒,持續(xù)光照,自由飲水和采食,常規(guī)程序接種。試驗(yàn)開(kāi)始雞舍溫度控制在32~34 ℃,第2周降低2 ℃,第3周至試驗(yàn)結(jié)束雞舍溫度控制在25 ℃左右。雞舍相對(duì)濕度為50%~60%。
基礎(chǔ)飼糧采用玉米-豆粕型飼糧,參考《雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 33—2004)配制,其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。
1.4.1 生長(zhǎng)性能
分別于1、21、42日齡時(shí),以重復(fù)為單位稱(chēng)重(稱(chēng)重前8 h斷料),并統(tǒng)計(jì)耗料量,計(jì)算各階段平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。每天早、晚觀察試驗(yàn)雞的健康狀況,一旦發(fā)現(xiàn)死亡,記錄并計(jì)算死雞耗料。
1.4.2 血清二胺氧化酶(DAO)活性和脂多糖(LPS)含量
分別于28、35日齡時(shí),每重復(fù)隨機(jī)抽取1只肉雞,體重接近該重復(fù)的平均體重,靜脈采血后分離血清,將血清置于-80 ℃冰箱內(nèi)冷凍保存。采用試劑盒檢測(cè)血清LPS含量和DAO活性,試劑盒購(gòu)自江蘇酶標(biāo)生物科技有限公司。
表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))
1.4.3 腸道形態(tài)
取空腸、回腸各1.5 cm,漂洗干凈后固定于4%多聚甲醛中24 h,按照常規(guī)的方法制備成石蠟塊后,切4 μm薄片后蘇木精-伊紅(HE)染色,光學(xué)顯微鏡下觀察腸道絨毛高度(VH)和隱窩深度(CD),并計(jì)算絨毛高度/隱窩深度(V/C)。
1.4.4 腸道炎癥因子mRNA相對(duì)表達(dá)量
測(cè)定空腸組織中炎癥因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-12(IL-12)、干擾素-γ(IFN-γ)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)的mRNA相對(duì)表達(dá)量。按照Steady Pure通用型RNA提取試劑盒(購(gòu)自湖南艾科瑞生物工程有限公司)說(shuō)明書(shū)操作進(jìn)行空腸組織RNA提取。得到RNA后,按照Evo M-MLV反轉(zhuǎn)錄試劑盒(購(gòu)自湖南艾科瑞生物工程有限公司)說(shuō)明書(shū)操作進(jìn)行,反轉(zhuǎn)錄得到cDNA,采用SYBR Green(購(gòu)自湖南艾科瑞生物工程有限公司)嵌合熒光法進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR(RT-qPCR)檢測(cè)。RT-qPCR引物序列見(jiàn)表3,內(nèi)參基因?yàn)棣?肌動(dòng)蛋白(β-actin),采用2-ΔΔCt法對(duì)定量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2016軟件進(jìn)行初步處理后,采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件中的一般線性模型(GLM)進(jìn)行雙因素方差分析(two-factor ANOVA),對(duì)差異顯著者進(jìn)行Turkey多重比較,以P<0.05為差異顯著判斷標(biāo)準(zhǔn),主效應(yīng)包括攻毒和飼糧以及二者之間的交互作用。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值和均值標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)表示。
如表4所示,1~21日齡時(shí),與基礎(chǔ)飼糧相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞的ADG、FBW(P<0.05);與添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞的ADG、FBW(P<0.05)。22~42日齡時(shí),攻毒顯著提高了肉雞的F/G(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧和添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞的ADG、FBW(P<0.05),顯著降低了F/G(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)肉雞22~42日齡F/G的影響存在交互效應(yīng)(P<0.05)。
如表5所示,28日齡時(shí),攻毒顯著提高了肉雞的血清DAO活性(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧相比,添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著降低了肉雞的血清LPS含量(P<0.05)。35日齡時(shí),攻毒顯著提高了肉雞35日齡的血清DAO活性和LPS含量(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)肉雞28、35日齡血清LPS含量和DAO活性的影響不存在交互效應(yīng)(P>0.05)。
表3 RT-qPCR引物序列
如表7所示,28日齡時(shí),攻毒顯著降低了肉雞的空腸和回腸VH、V/C(P<0.05),顯著提高了肉雞的空腸和回腸CD(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞的回腸VH(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)肉雞28日齡腸道形態(tài)的影響不存在交互效應(yīng)(P>0.05)。
如表7所示,35日齡時(shí),攻毒顯著降低了肉雞的空腸和回腸VH、V/C(P<0.05),顯著提高了肉雞的空腸和回腸CD(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞的回腸VH(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)35日齡肉雞腸道形態(tài)(除空腸CD)的影響存在交互效應(yīng)(P<0.05)。
如表8所示,28日齡時(shí),攻毒顯著提高了肉雞的空腸TNF-α、IFN-γ、NF-κB、IL-6和IL-12 mRNA相對(duì)表達(dá)量(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧相比,添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著降低了肉雞的空腸NF-κBmRNA相對(duì)表達(dá)量(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)肉雞28日齡空腸NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量的影響存在交互效應(yīng)(P<0.05)。35日齡時(shí),攻毒顯著提高了肉雞的空腸TNF-α、IFN-γ、NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量(P<0.05);與基礎(chǔ)飼糧相比,添加12 mg/kg恩拉霉素、300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著降低了肉雞的空腸TNF-α、NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量(P<0.05)。攻毒與飼糧對(duì)肉雞35日齡空腸TNF-α、NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量的影響存在交互效應(yīng)(P<0.05)。
在實(shí)際生產(chǎn)中,本試驗(yàn)所用AA肉雞一般于42日齡時(shí)出欄;球蟲(chóng)攻毒時(shí)間常選擇14日齡,在球蟲(chóng)攻毒后第3~5天進(jìn)行產(chǎn)氣莢膜梭菌攻毒。研究表明,產(chǎn)氣莢膜梭菌攻毒后第5~9天腸道病變程度逐漸加劇,并在第9天時(shí)達(dá)到巔峰時(shí),攻毒后第11~14天較第9天有所恢復(fù),在第21天基本恢復(fù)完成[9]。因此,本試驗(yàn)選擇于1、21、42日齡檢測(cè)生長(zhǎng)性能,于21、35日齡(產(chǎn)氣莢膜梭菌攻毒后第7、14天)檢測(cè)腸道相關(guān)指標(biāo)。
表4 枯草芽孢桿菌對(duì)球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒肉雞生長(zhǎng)性能的影響
表5 枯草芽孢桿菌對(duì)球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒肉雞血清DAO活性和LPS含量的影響
表6 枯草芽孢桿菌對(duì)球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒肉雞28日齡腸道形態(tài)的影響
表7 枯草芽孢桿菌對(duì)球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒肉雞35日齡腸道形態(tài)的影響
續(xù)表7項(xiàng)目Items組別 GroupsBDLBSHBSENRABDLBSHBSENRA----++++SEM飼糧 DietsBDLBSHBSENRA攻毒 Attack-+P值 P-value飼糧Diet攻毒Attack交互效應(yīng)Interactioneffect絨毛高度/隱窩深度 V/C20.27a20.40a16.24ab17.13ab11.67b17.41a15.66ab16.04ab0.5815.9718.915.9516.5818.51a15.20b0.111 0.001 0.020 回腸 Ileum絨毛高度 VH/μm1 064.44a1 068.43a981.77ab1 028.92ab902.43b1 057.65a981.96ab1 011.47a12.70983.44b1 063.04a981.86b1 020.20ab1 035.89a988.38b0.040 0.036 0.039 隱窩深度 CD/μm56.25b59.23b65.66b62.36b85.79a61.06b71.44ab59.39b2.1571.0260.1468.5560.8860.87b69.42a0.108 0.005 0.018 絨毛高度/隱窩深度 V/C20.08a19.06a15.47ab17.06ab10.69b17.72a13.96ab17.43a0.6315.3818.3914.7117.2517.92a14.95b0.062 0.007 0.009
枯草芽孢桿菌作為非致病性益生菌,具有安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)、分泌能力強(qiáng)、易于培養(yǎng)等特點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域[10-12]。研究表明,枯草芽孢桿菌的孢子具有強(qiáng)大的抗逆性和較高的穩(wěn)定性,進(jìn)入動(dòng)物胃腸道后被激活而發(fā)揮作用[13],可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和預(yù)防疾病[14]。本試驗(yàn)中,與基礎(chǔ)飼糧相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌顯著提高了肉雞22~42日齡的ADG、FBW,同時(shí)顯著降低了F/G,這與齊博等[15]、張曉慧[16]的報(bào)道一致。與基礎(chǔ)飼糧相比,添加枯草芽孢桿菌對(duì)肉雞1~21日齡的ADFI有顯著影響,對(duì)22~42日齡的ADFI無(wú)顯著影響,這與Hadieva等[17]的結(jié)果不一致,可能與雞的品種、枯草芽孢桿菌制劑狀況、飼養(yǎng)條件等有關(guān)。本試驗(yàn)中,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的效果與添加12 mg/kg恩拉霉素差異不明顯,但優(yōu)于添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌:與添加500 mg/kg枯草芽孢桿菌相比,添加300 mg/kg枯草芽孢桿菌后肉雞具有更高的ADG和FBW,且22~42日齡時(shí)具有更低的F/G,具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。前人研究表明,壞死性腸炎降低肉雞生長(zhǎng)性能[18]。本試驗(yàn)中,攻毒提高了肉雞的F/G,對(duì)肉雞的FBW、ADFI無(wú)顯著影響,與夏億等[19]的報(bào)道有所不同,這或許與壞死性腸炎的嚴(yán)重程度、雞只品種、飼養(yǎng)條件等有關(guān)。雞壞死性腸炎分為臨床(急性)和亞臨床(亞急性)形式,其中亞臨床型雞壞死性腸炎在實(shí)際生產(chǎn)更為常見(jiàn),主要表現(xiàn)為生長(zhǎng)速率和飼料轉(zhuǎn)化率的降低[20]。此外,3~4周齡后,肉雞肌肉開(kāi)始快速生長(zhǎng),肉雞為了滿足體重的快速增長(zhǎng)和巨大的營(yíng)養(yǎng)需求而提高采食量,這可能掩蓋了攻毒對(duì)肉雞采食量及增重的影響。枯草芽孢桿菌可通過(guò)分泌多種細(xì)菌素和抗菌肽[21-22]、營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方式抑制有害菌的繁殖,從而緩解產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌對(duì)生產(chǎn)性能的降低[23]。本研究中,飼糧中添加枯草芽孢桿菌緩解了球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒對(duì)肉雞F/G的影響,與前人研究結(jié)果一致。
DAO是在動(dòng)物中廣泛存在的一種細(xì)胞內(nèi)酶,主要分布于腸道黏膜細(xì)胞中,在血液中含量很少。當(dāng)腸黏膜受損時(shí),DAO從細(xì)胞中釋放處出來(lái),進(jìn)入血液中,所以血清DAO活性的測(cè)定是反映腸道屏障完整性和受損程度的重要指標(biāo)[24]。LPS是革蘭氏陰性菌的一種結(jié)構(gòu)成分,雖然產(chǎn)氣莢膜梭菌是革蘭氏陽(yáng)性菌,但產(chǎn)氣莢膜梭菌感染會(huì)破壞腸道屏障完整性,引起大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等革蘭氏陰性菌的過(guò)度增殖,細(xì)菌通過(guò)受損的腸黏膜進(jìn)入血液中,引起血清LPS含量的提升[25-26]。所以血清LPS含量可以一定程度上反映細(xì)菌感染和腸黏膜損傷情況。本試驗(yàn)中,攻毒組肉雞血清DAO活性上升,LPS含量提高,說(shuō)明產(chǎn)氣莢膜梭菌感染,腸黏膜受損,腸道屏障的完整性被破壞,細(xì)菌及細(xì)菌成分進(jìn)入了血液中。
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要場(chǎng)所是小腸,小腸腸道形態(tài)直接影響家禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。腸道形態(tài)通常用VH、CD及V/C來(lái)衡量。VH越高,吸收面積越大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收效率越高,而CD代表腸道細(xì)胞的成熟率,CD越淺代表細(xì)胞成熟率越高,分泌能力越強(qiáng)。V/C整體衡量腸道的消化吸收能力,V/C越高,消化吸收能力越強(qiáng)。袁文菊等[27]在飼糧中添加枯草芽孢桿菌,顯著提高了肉雞空腸的VH和V/C,降低了CD。本試驗(yàn)中,與基礎(chǔ)飼糧相比,添加枯草芽孢桿菌提高了回腸的VH,也有降低回腸CD和提高V/C的趨勢(shì),說(shuō)明枯草芽孢桿菌可以改善腸道形態(tài),增強(qiáng)肉雞的營(yíng)養(yǎng)吸收功能。孟禹璇等[28]研究發(fā)現(xiàn),產(chǎn)氣莢膜梭菌感染顯著降低肉雞23日齡肉雞十二指腸的V/C和30日齡肉雞回腸VH。劉陽(yáng)等[29]用產(chǎn)氣莢膜梭菌感染肉雞,提高了23日齡肉雞十二指腸CD,并降低了肉雞十二指腸和回腸VH、十二指腸的V/C。本試驗(yàn)中,球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒降低了空腸和回腸的VH、V/C,提高了CD,說(shuō)明攻毒會(huì)降低肉雞的營(yíng)養(yǎng)吸收功能,這前人的研究結(jié)論不完全一致,可能是菌株種類(lèi)、攻毒方式、采樣時(shí)間及部位等有關(guān)。添加枯草芽孢桿菌后,攻毒肉雞35日齡的回腸的CD顯著降低,28、35日齡的空腸、回腸的VH、V/C顯著提高,與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異,說(shuō)明飼糧中添加枯草芽孢桿菌可以緩解球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒對(duì)肉雞腸道形態(tài)的不利影響。
炎癥因子即參與炎癥反應(yīng)的各種細(xì)胞因子??漳c是雞壞死性腸炎主要病變部位之一,空腸炎癥因子的表達(dá)可以一定程度上反映雞壞死性腸炎的情況。TNF-α、IL-6、IL-12是巨噬細(xì)胞分泌的炎癥因子。IFN-γ由巨噬細(xì)胞或自然殺傷(NK)細(xì)胞產(chǎn)生,常見(jiàn)于病毒、細(xì)菌感染,與炎性疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。NF-κB是重要轉(zhuǎn)錄因子,NF-κB信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)炎癥因子的表達(dá)[30]。倪學(xué)勤等[31]研究表明,產(chǎn)氣莢膜梭菌攻毒提高了肉雞回腸IL-6、IFN-γmRNA相對(duì)表達(dá)量。也有研究表明,產(chǎn)氣莢膜梭菌與球蟲(chóng)混合感染提高了回腸IFN-γmRNA相對(duì)表達(dá)量[32]。本試驗(yàn)中,產(chǎn)氣莢膜梭菌與球蟲(chóng)混合攻毒提高了空腸TNF-α、IFN-γ、NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量。有研究表明,LPS通過(guò)激活NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)炎癥因子TNF-α、IL-6等的表達(dá)[33]。本試驗(yàn)中,攻毒引起血清LPS含量的提升,與攻毒引起TNF-α、NF-κB和IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量提高相互印證。飼糧中添加枯草芽孢桿菌,攻毒肉雞TNF-α、IFN-γ、IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著降低,與對(duì)照組無(wú)顯著差異,說(shuō)明添加枯草芽孢桿菌緩解了攻毒對(duì)肉雞炎癥因子表達(dá)量的影響。這可能是枯草芽孢桿菌抑制了產(chǎn)氣莢膜梭菌的增殖,緩解了腸黏膜損傷,加速損傷的修復(fù)。
① 飼糧中添加枯草芽孢桿菌提高了肉雞生產(chǎn)性能,改善了腸道健康,緩解了球蟲(chóng)和產(chǎn)氣莢膜梭菌混合攻毒對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能、腸道健康的不良影響。
② 飼糧中添加300 mg/kg的枯草芽孢桿菌對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的效果優(yōu)于添加500 mg/kg枯草芽孢桿,與添加12 mg/kg恩拉霉素效果相近。