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肠道微生物与宿主的健康密切相关。肠道微生物结构紊乱可导致许多疾病的发生,包括肥胖、炎症、神经系统疾病等。饮食,如膳食纤维、益生菌、益生元、抗生素等均能影响肠道菌群的结构和丰度。肠道微生物的代谢产物如短链脂肪酸(Short chain fatty acids,SCFAs)、胆汁酸等在有机体的代谢活动中发挥着至关重要的作用。在三种主要的SCFAs中,丁酸对健康的有益作用在哺乳动物中研究最多。包被丁酸钠(Sodium butyrate,SB)作为一种饲料添加剂,可在后肠段释放丁酸,参与调控动物的生长发育与代谢。哺乳动物上的研究表明,丁酸可影响机体的脂肪代谢。鸡的脂肪代谢与哺乳动物有较大差异。然而,丁酸钠对肉鸡脂肪沉积的影响及其分子机制尚不清楚。本论文通过动物试验和体外细胞试验探究了丁酸钠对肉鸡脂肪沉积的作用及分子机制。动物试验分为两个组,对照组:基础日粮添加聚丙烯酸树脂II(包被材料),丁酸钠组:基础日粮添加1.0g/kg包被丁酸钠(70%的丁酸钠被聚丙烯酸树脂II包被),试验自1日龄开始,在21日龄和42日龄时采集样品。体外培养鸡肝脏和脂肪细胞,添加不同浓度的丁酸钠,阐明了低浓度和高浓度丁酸钠的作用机制。本研究发现,丁酸钠能够降低肉鸡腹脂率和肝脏指数,减少肝脏和脂肪组织中脂肪的沉积,显著降低血清中谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)、甘油三酯(Triglyceride,TG)和总胆固醇(Total cholesterol,TCH)含量。16S rRNA测序结果显示,丁酸钠使肠道菌群的结构在门和属水平上发生了改变。在日粮中添加丁酸钠,可显著增加Megamonas,Coprococcus和Coprobacter的丰度,使Bacteroides和Lactobacillus和富集。Helicobacter,Campylobacter,Butyricicoccus,Barnesiella和Bifidobacterium的丰度显著降低。气质联用(Gas chromatograph mass spectrometer,GC-MS)分析表明,与对照组相比,丁酸钠组盲肠内容物中丁酸含量有升高趋势。体外细胞试验表明,低剂量或高剂量丁酸钠分别抑制或增强了鸡肝细胞和脂肪细胞的脂肪沉积。丁酸钠对脂肪沉积的影响在脂肪细胞中比在肝细胞中更为明显。从油红O和Bodipy染色以及甘油三酯测定结果可以观察到,在较低的浓度(0.01mM)丁酸钠处理下,脂滴减少,甘油三酯有降低的趋势,在较高的浓度(1mM)丁酸钠处理下,细胞数目明显减少,脂滴变大。EdU和CCK-8实验表明,丁酸钠剂量依赖性地降低了脂肪细胞的增殖和细胞活力。SiRNAs下调短链脂肪酸受体的表达,在较低浓度(0.01mM)丁酸钠下,短链脂肪酸受体2(Free fatty acid recepter2,FFAR2)和FFAR3(Free fatty acid recepter 3,FFAR3)介导了丁酸钠对脂肪前体细胞/脂肪细胞脂肪积累的抑制作用。在较高浓度(1mM)丁酸钠处理下,丁酸钠部分通过降低组蛋白脱乙酰化酶(Histone deacetylase,HDAC)活性,组蛋白去乙酰化酶活性促进脂肪沉积,但由于其对细胞增殖的抑制作用而同样使得脂肪的总积累减少。细胞外调节蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases,ERK)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)信号通路均未参与丁酸钠在脂肪沉积中的作用。总而言之,丁酸钠在较低或较高浓度下通过不同的分子机制对鸡的脂肪沉积起着双刃剑的作用。脂肪过度沉积会降低肉鸡的饲料转化率,影响鸡肉品质,严重的会增加鸡的死亡率。本论文揭示了肠道微生物的代谢产物丁酸对肉鸡脂肪沉积的作用及其分子机制。此研究成果可丰富家禽脂肪代谢调控理论,并为丁酸钠作为一种饲料添加剂在家禽生产中的应用提供理论支持。