肉鸡肠道微生物在玉米赤霉烯酮代谢及毒性缓解中的作用

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玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是种雌激素性真菌毒素,广泛存在于谷物及饲料原料中,ZEN及其代谢产物会与雌二醇竞争结合动物体内雌激素受体(ERs),引发动物雌激素亢进症,还会造成动物肝肾等损伤。不同物种对ZEN存在敏感性差异,鸡对ZEN不甚敏感,在高剂量下才会出现严重的生殖毒性。探明鸡对ZEN不敏感的原因对有针对性地实施ZEN危害防控有重要参考价值。造成鸡对ZEN不敏感的原因是多方面的,其中肠道微生物的作用可能是重要原因。本试验从体外和体内两个方面开展研究,初步探究了肉鸡肠道微生物对ZEN代谢的作用及对ZEN毒性的缓解作用,研究结果可为饲料中ZEN危害防控和饲料原料的合理利用提供参考依据。主要试验研究如下:试验一 肉鸡肠道微生物在体外对ZEN的代谢作用选健康的42日龄肉鸡6只,屠宰后取十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠中段内容物约1 g,用DPBS溶液稀释10倍制成试液。从中取部分试液,加入ZEN标准溶液配成含量为3μg/m L ZEN-肠道食糜溶液,在39℃下厌氧孵育6 h。另取部分试液,加氯化镉灭活微生物后,同样配成3μg/m L ZEN-肠道食糜溶液,在39℃下厌氧孵育6 h,作为对照组。用HPLC检测反应体系中ZEN及其代谢产物含量,以对照组为基础,计算ZEN降解率。试验结果表明,肉鸡空肠微生物对ZEN无明显降解作用,而十二指肠、回肠、盲肠和结肠微生物对ZEN均存在不同程度的降解,降解率分别为56%、12%、15%和17%。在十二指肠、盲肠和结肠肠道微生物的作用下,ZEN可被代谢产生玉米赤霉烯醇,且在十二指肠和结肠微生物作用下,ZEN代谢生成β-ZOL的比例大于α-ZOL。说明,肉鸡肠道微生物具有降解及生物转化ZEN的能力,其中十二指肠微生物对ZEN的降解活性最高。试验二 肉鸡肠道微生物在体内对ZEN的代谢及毒性缓解作用体外试验说明肉鸡的肠道微生物可以降解及生物转化ZEN,而体内肠道微生物是否有同样效果,尚不确定。为此,本试验通过抗生素处理抑制微生物活性,以探究肉鸡肠道微生物在体内对ZEN代谢及毒性缓解作用。将120只1日龄AA+肉鸡,随机分为4组,重复数为6。各处理组分别是:1)对照组:基础日粮;2)ZEN组:2.5 mg/kg ZEN日粮;3)微生物抑制组:链霉素(1g/kg)+氨苄西林(1 g/kg)+新霉素(1 g/kg)日粮;4)“微生物抑制+ZEN”组:链霉素(1 g/kg)+氨苄西林(1 g/kg)+新霉素(1 g/kg)+2.5 mg/kg ZEN日粮。从试验开始后第10天起,收集当天新鲜粪便,第21天时屠宰取样。试验结果如下:1.ZEN对肉鸡肠道微生物的影响日粮中2.5 mg/kg ZEN的暴露量,在门分类水平上,使肉鸡盲肠厚壁菌门相对丰度显著增加,拟杆菌门的相对丰度显著降低(P<0.05)。在属分类水平上,ZEN显著增加了十二指肠和盲肠中Roboutisa和盲肠中肠球菌的相对丰度,显著降低了链球菌在回肠(P<0.05)和盲肠(P<0.01)中的相对丰度。说明,2.5 mg/kg ZEN会改变肉鸡肠道微生物构成。2.ZEN对肉鸡机体健康的影响2.5 mg/kg的ZEN显著提高了平均日增重,并减少了料重比(P<0.05),同时肉鸡肠道组织未见明显损失。但2.5 mg/kg ZEN暴露显著降低了血清中BUN和ALP的含量(P<0.05),血清中T-AOC的含量有降低趋势(P<0.1);同时肝脏GSH酶活性显著降低(P<0.05),T-SOD含量有下降趋势(0.05<P<0.1);而血清中GSH酶活性显著上升(P<0.05)。且ZEN组的肝脏组织出现炎症细胞浸润、血管淤血、血管外围水肿和细胞空泡化情况,卵巢有少量淤血,睾丸组织出现胞质嗜酸性增强的情况。说明,2.5 mg/kg ZEN的暴露对肉鸡生长性能及肠道健康未造成影响,但会对肉鸡机体抗氧化能力、肝脏及生殖器官造成一定损伤。3.肉鸡肠道微生物对ZEN代谢的影响与ZEN组相比,“微生物抑制+ZEN”组的粪便中ZEN和β-ZOL的含量显著升高(P<0.05),升高了约55%,且ZEN的排出率升高了9%。“微生物抑制+ZEN”组中,回肠厚壁菌门与变形菌门的相对丰度以及盲肠拟杆菌门和放线菌门的相对丰度与ZEN组相比有显著差异(P<0.05)。属水平上,许多菌的相对丰度出现显著差异,值得注意的是,肠球菌在十二指肠和盲肠的相对丰度显著降低,乳球菌在回肠中的相对丰度显著降低,瘤胃球菌属的相对丰度出现显著差异(P<0.05)。说明,肉鸡的肠道微生物在体内也对ZEN有吸附或降解及生物转化作用,且在其中起作用的可能是肠球菌、乳球菌和瘤胃球菌属。4.肉鸡肠道微生物对ZEN毒性的缓解作用“微生物抑制+ZEN”组血清中TG、BUN和ALP含量显著降低(P<0.05),血清抗氧化指标T-AOC含量显著下降(P<0.05),肝脏GSH活性和T-SOD含量显著下降(P<0.05),同时血清GSH含量和GSH-Px活性显著上升(P<0.05)。且与其他组相比,“微生物抑制+ZEN”组肝脏组织及血管内部出现大量蛋白黏液,有严重的炎症细胞浸润和血管外围水肿现象,肝细胞出现圆形空泡化,卵巢组织有少量淤血和严重细胞浸润情况,睾丸组织出现被膜偏厚,胞质嗜酸性增强和细微空泡化情况。肉鸡机体健康指标与肠道中链球菌、norank_f_Muribaculaceae、Alistipes及Bilophila和unclassified_o_Lactobacillales的相对丰度显著相关。且粪便中ZEN及其代谢产物的含量与norank_f_Muribaculaceae、链球菌、Bacteroides,Alistipes和Bilophila的相对丰度呈显著负相关,与Faecalibacterium和部分Ruminococcaccae呈显著正相关。说明,肉鸡肠道微生物通过代谢作用可以缓解ZEN对肉鸡抗氧化能力、肝脏及生殖器官造成的损伤。综上所述,本研究得出结论:(1)不同肠段微生物对ZEN的代谢能力有差异,空肠微生物对ZEN无明显降解作用,而十二指肠、回肠、盲肠和结肠的微生物对ZEN有降解和生物转化能力,其中以十二指肠微生物降解活性最强。(2)2.5 mg/kg ZEN会导致肉鸡肠道微生物失调,引起机体抗氧化能力下降,并造成肝脏、生殖器官的组织形态学损伤。(3)肠道微生物影响了肉鸡ZEN的代谢且缓解了ZEN对肉鸡血清及肝脏的抗氧化能力、肝脏及生殖器官造成的损伤。(4)在肉鸡肠道微生物中对ZEN起重要代谢作用的可能是乳酸杆菌、链球菌、肠球菌和瘤胃球菌属等有益菌。
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