摘要:随着现代集约化畜牧业快速发展,饲用促生长抗生素(AGPs)广泛应用于动物生产,并导致了细菌耐药性和动物源食品中抗生素残留等问题。20世纪以来,全球主要国家和地区相继禁止在饲料中使用饲用促生长抗生素。自此,寻找安全、高效的AGPs替代品已成为养殖业可持续发展的迫
ABSTRACT
“血根碱促生长机制研究取得新进展”
随着现代集约化畜牧业快速发展,饲用促生长抗生素(AGPs)广泛应用于动物生产,并导致了细菌耐药性和动物源食品中抗生素残留等问题。20世纪以来,全球主要国家和地区相继禁止在饲料中使用饲用促生长抗生素。自此,寻找安全、高效的AGPs替代品已成为养殖业可持续发展的迫切需求,并成为畜牧研究领域的重要热点。
近年来,植物提取物因其来源天然、功能多样、安全性高等特点受到广泛关注。其中,博落回提取物及其制剂博落回散成为我国首个饲用替抗兽用中药产品,并广泛应用于商品饲料和动物养殖。
2018年,湖南农业大学曾建国教授团队揭示了博落回散与金霉素差异性作用于肠道菌群、调控菌群代谢产物合成及降低肠道炎性水平的促生长机制,构建了 “整肠、抗炎、促生长”的饲用替抗技术[1]。
血根碱(Sanguinarine, SAN)作为博落回散的主要药效成分,表现出显著抗炎、调控肠道菌群、增强免疫功能等活性。近期,湖南农业大学曾建国教授团队以肉鸡为试验对象系统揭示了血根碱及其代谢产物二氢血根碱(Dihydrosanguinarine, DHSA)通过调控肠道菌群,增强肠道免疫功能的促生长机制。
不仅从整体动物水平验证了血根碱的促生长效果,并且从分子层面解析了血根碱通过"微生物-代谢-免疫"轴调控肠道健康与生长性能的作用机制。研究成果分别发表于Animal Nutrition和Journal of Animal Science and Biotechnology国际知名学术期刊。
一、饲粮添加血根碱通过增强肠道免疫功能,调控肠道菌群,维持肠道健康,提升肉鸡生长性能
本研究通过将200只肉鸡分为四组,分别饲喂不同剂量的SAN(0、0.225、0.75、2.25 mg/kg),系统评估了血根碱对肉鸡生长性能、血清生化指标、肠道形态、免疫功能和微生物群落的影响。
1.1
饲粮添加血根碱显著提高肉鸡生长性能
试验肉鸡在22–42日龄和1–42日龄阶段,所有剂量SAN组(0.225、0.75、2.25 mg/kg)的饲料转化率(FCR)均显著降低,日均增重(ADG)也有提升趋势,说明SAN能有效提高饲料利用率,促进肉鸡生长。
1.2
饲粮添加血根碱改善血清生化指标
0.225 mg/kg SAN组血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、肌酐(CREA)和血尿素氮(BUN)水平显著下降(P
1.3
饲粮添加血根碱增强肉鸡肠道屏障功能
SAN处理组肉鸡回肠绒毛高度显著增加,隐窝深度减小,绒毛高度/隐窝深度(V/C)比值提高。回肠紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1)的mRNA和蛋白表达水平均显著上调,表明SAN能增强肠道物理屏障功能。
1.4
饲粮添加血根碱增强肉鸡免疫功能
血清和回肠中免疫球蛋白(IgA、IgM、IgG)和抗炎细胞因子(IL-4、IL-10、IFN-γ)水平显著升高,炎症因子(TLR2、TLR4、NF-κB、IL-1β)表达下降,说明SAN具有显著的免疫调节和抗炎作用。
1.5
饲粮添加血根碱优化肉鸡肠道菌群结构
SAN增加了盲肠中产短链脂肪酸(SCFA)菌属(如拟杆菌属、乳杆菌属、罗姆布茨菌属)的丰度,降低了潜在致病菌比例。SCFA(乙酸、丙酸、丁酸等)含量显著增加,且与肠道免疫指标呈正相关,进一步证实SAN通过调控菌群-代谢物-免疫轴促进肠道健康。
二、血根碱关键活性代谢物二氢血根碱(DHSA)通过激活芳香烃受体(AhR)通路增强肉鸡的色氨酸代谢和肠道免疫功能
本研究在肉鸡饲粮添加等浓度的血根碱和二氢血根碱,通过16S rRNA基因扩增子测序和色氨酸代谢组学方法,系统评估了血根碱及其代谢产物对肉鸡肠道菌群、肠道免疫功能和促生长影响。
2.1
肉鸡肠道肠道中血根碱及其代谢物的结构鉴定
基于质谱峰保留时间、分子量和质谱裂解规律等信息,证明了血根碱在肉鸡肠道内代谢为二氢血根碱。
2.2
血根碱和二氢血根碱提高肉鸡生长性能
与对照组相比,DHSA组肉鸡的平均日增重(ADG)显著提升,而SAN组和DHSA组的饲料转化率(FCR)均显著改善。在22-42天龄和1-42天龄阶段,补充DHSA不仅显著提高ADG,还大幅降低FCR值。
2.3
血根碱和二氢血根碱改善肉鸡回肠形态和屏障功能
与对照组相比,饲喂含SAN和DHSA的饲料显著增加了肉鸡回肠绒毛高度。此外,SAN组的ZO- 1和Claudin-1mRNA水平显著升高,Occludin的mRNA水平也有所增加。DHSA组肉鸡回肠中ZO- 1的mRNA表达量呈现极显著性增长。SAN和DHSA组肉鸡回肠组织中的IL-1β含量均较对照组显著降低,而IL-22和SIgA水平则显著升高。补充DHSA饲料后,肉鸡回肠中促炎因子IL-6浓度显著下降,而抗炎因子IL-10含量则显著增加。SAN组和DHSA组肉鸡回肠中IL-10的mRNA表达水平均显著升高,同时SAN饲料还显著提升了肉鸡回肠中MUC2的表达量。
2.4
血根碱和二氢血根碱调节肠道色氨酸代谢
色氨酸代谢组检测分析表明,添加SAN和DHSA能有效调控肉鸡肠道色氨酸代谢。SAN和DHSA进入肠道后对吲哚色氨酸代谢具有显著影响。具体而言,SAN显著提高了回肠中的血清素水平,同时在盲肠中显著提升了吲哚-3-乳酸、吲哚丙烯酸和吲哚丙酸的水平。DHSA补充剂则显著提高了回肠中的吲哚乙酸水平(P= 0.022)以及盲肠中的血清素水平。
2.5
血根碱和二氢血根碱激活肠道芳香烃受体(AhR)通路
血根碱和二氢血根碱可通过调节肉鸡肠道中的色氨酸代谢,激活AhR通路并调控该通路中相关基因的表达。血根碱和二氢血根碱与芳香烃受体关键蛋白TPH1和CYP1A2受体蛋白的特定氨基酸残基形成氢键相互作用。此外,相较于血根碱,二氢血根碱与受体蛋白结合所需的能量更低,暗示其具有更强的结合能力。与对照组相比,SAN组和DHSA组肉鸡盲肠中芳香烃受体关键蛋白TPH1和SLC3A1的相对mRNA表达水平显著升高。此外,血根碱还显著提升了盲肠中芳香烃受体关键蛋白CYP1A1的mRNA表达水平。二氢血根碱对肉鸡肠道中的AhR通路具有更显著的作用,可大幅提高回肠中CYP1A2、CYP1B1和IDO2的mRNA相对表达水平。
2.6
血根碱和二氢血根碱调节肠道菌群结构和丰度
血根碱和二氢血根碱具有调节肉鸡肠道菌群结构作用,与对照组(CON)相比,SAN和DHSA均显著影响回肠微生物群组成,SAN组肉鸡回肠和盲肠微生物群的Chao指数及Shannon指数均有所下降,饲粮添加DHSA显著提升了盲肠微生物群的Chao指数和Shannon指数。在属水平上,SAN和DHSA均增加了肉鸡回肠和盲肠中乳杆菌的相对丰度。此外,DHSA补充剂不仅显著增加了回肠中乳酸菌的丰度,还显著降低了大肠杆菌-志贺氏菌的相对丰度。在盲肠中,SAN和DHSA均显著提高了乳酸菌的相对丰度。在回肠中,乳酸菌相对丰度与血清素、2-氨基苯甲酸和β-吲哚-3-乙酸呈正相关,但与犬尿氨酸呈负相关;大肠杆菌-志贺氏菌的相对丰度则与3-吲哚乙醛酸和L-犬尿氨酸呈正相关。在盲肠中,乳酸菌相对丰度与吲哚-3-乳酸、吲哚丙酸和吲哚-3-β-丙烯酸呈正相关,但与2-酮己二酸呈负相关。
三、结论与展望
研究系统阐明了血根碱/二氢血根碱通过调控肠道菌群,调节肠道代谢,增强肠道免疫功能,改善动物肠道健康和生长性能的作用机制,即“菌群-代谢-免疫”轴的调控机制。此外,DHSA作为高活性代谢物的发现,解释了血根碱“前药”特性,为其高效应用提供了新方向。AhR通路的关键作用则提供了新的作用靶点,为未来产品开发提供了新思路。血根碱及其代谢产物二氢血根碱促生长机制研究,不仅丰富了“整肠、抗炎、促生长”饲用替抗理论和应用实践,并可为植物提取物(天然产物)在动物生产中应用提供重要的借鉴经验。
参考文献
Yue Su, Guanyu Chang, Jingyu Liu, Peng Huang, Jianguo Zeng,Dietary sanguinarine supplementation improves the growth performance and intestinal immunity of broilers,Animal Nutrition,Volume 19,2024,Pages 76-89.
Su, Y., Wang, M., Wu, Z. et al. Dihydrosanguinarine enhances tryptophan metabolism and intestinal immune function via AhR pathway activation in broilers. J Animal Sci Biotechnol 16, 94 (2025). https://doi.org/10.1186/s40104-025-01220-x
来源:行走的婧婧