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丁酸钠对肉鸡免疫反应和抗氧化功能调控作用研究

张卫辉  
【摘要】:家禽免疫应激和氧化损伤往往会导致机体营养代谢消耗增加、生长发育受阻以及肉品质下降,严重时还会引发各种疾病,给家禽业带来严重的经济损失。通过营养调控手段,缓解各种应激引发的负面影响,使家禽遗传潜力得到更大程度的发挥,已受到各国学者的关注。 研究证实饲料添加剂丁酸钠可以促进动物胃肠道发育,改善其生产性能,但其机理尚不明确。本研究利用脂多糖(LPS)和皮质酮(CORT)分别制作肉鸡免疫应激和氧化损伤模型,研究无包被或油脂包被丁酸钠对肉鸡机体免疫应答、抗氧化功能、营养物质代谢、各种激素变化以及肉品质的影响,分析丁酸钠是否可以通过缓解炎症反应和提高抗氧化功能,进而维持机体正常生长发育,并改善其肉品质。另外,通过对肉鸡肠道发育、肠黏膜免疫和细胞凋亡以及相关基因表达的研究,探讨丁酸钠对炎症反应和细胞凋亡的作用机制,同时分析丁酸钠是否可以通过调节肠黏膜免疫应答和细胞凋亡维持肠道结构和功能的完整性。这些问题的解决将为推动丁酸钠的合理应用提供科学依据,同时为研究绿色有效的抗生素替代品、促进家禽健康养殖模式的建立提供理论依据。 1.初步研究日粮中添加不同水平的丁酸钠对肉鸡生产性能、免疫应答和抗氧化功能的影响。选用1日龄Arbor Acres肉鸡(简称AA肉鸡)240只(公雏),随机分为4个处理,每处理分别在基础日粮基础上添加0 g/kg、0.25 g/kg、0.50 g/kg和1.00 g/kg的丁酸钠,试验期为42d。试验结果显示:对照组和各试验组间肉鸡的体增重(BWG)、采食量(FI)和料重比(F/G)均无显著差异(P0.05);1.00 g/kg丁酸钠显著提高了21d肉鸡胸腺指数(P0.05)、14d新城疫抗体效价(P0.05),降低了21d肉鸡血清中IL-6、TNF-α和CORT (P0.05)含量;42d时,所有丁酸钠组肉鸡IL-6水平均显著低于对照组(P0.01),同时1.00 g/kg丁酸钠极显著降低了血清中CORT的含量(P0.001);另外,21d时,与对照组相比,0.50 g/kg和1.00 g/kg日粮丁酸钠均显著提高了血清中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)(P0.05)的活性,同时显著降低了丙二醛(MDA)水平(P0.05);42d时,与对照组相比,饲喂1.00g/kg丁酸钠肉鸡血清中CAT含量极显著升高(P0.001),而MDA含量极显著降低(P0.01)。但是,丁酸钠对机体外周血淋巴细胞转化率(LTR)和血清中IL-1β、前列腺素E2 (PGE2)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的含量没有影响(P0.05)。 2.在上一部分研究结果的基础上,利用LPS腹腔注射AA肉鸡,引起机体免疫应激,研究免疫应激和日粮中添加丁酸钠对机体免疫反应的影响。另外通过对肉鸡肠道结构和功能、肠黏膜促炎症因子mRNA表达以及核因子-κB (NF-κB)的激活-核移位等指标的测定,探讨日粮丁酸钠缓解炎症反应的作用机制。试验采用2×2因子试验设计,即选用120只1日龄健康AA肉鸡,分为两个处理,每个处理12个重复,每个重复5只鸡,分别饲喂基础日粮和在基础日粮的基础上添加1.00 g/kg的丁酸钠日粮。分别在16、18和20日龄早晨,从每个日粮处理组中随机选取半数肉鸡,腹腔注射相同剂量的细菌LPS (0.5mg/Kg-BW),另一半注射等量的生理盐水。饲养期为21d。试验结果显示: (1)LPS刺激显著降低了肉鸡的生产性能,而丁酸钠显著缓解了由于LPS注射造成的肉鸡生产性能下降(P0.05)。另外,LPS显著增加了肉鸡16d和20d血清中IL-1β、IL-6、TNF-α、CORT、α-酸性糖蛋白(AGP)、胰高血糖素(PG)和总蛋白的含量(P0.01),同时显著降低了胰岛素(Ins)、葡萄糖和甘油三酯的含量(P0.05)。日粮丁酸钠有效抑制了由于LPS刺激引起的16d血清中IL-6、CORT和α1-酸性糖蛋白(AGP)水平升高(P0.05),部分抑制了TNF-a和甘油三酯含量的增加;在20d时,丁酸钠有效缓解了血清中TNF-α、AGP、Ins、PG、葡萄糖和总蛋白水平的改变(P0.05)。注射LPS和日粮丁酸钠对16d血清中CORT和20d AGP、葡萄糖和总蛋白的含量存在互作效应(P0.05)。 (2)LPS显著降低了肉鸡十二指肠绒毛长度,增加了其隐窝深度(P0.05),同时降低了绒毛高度与隐窝深度的比值(V/C)(P0.001)。丁酸钠显著增加了肉鸡十二指肠和空肠绒毛长度以及十二指肠隐窝深度(P0.05),同时还增加了十二指肠和空肠的V/C值(P0.05)。另外,给肉鸡注射LPS极显著增加了十二指肠和空肠黏膜中髓过氧化物酶(MPO)、细胞间粘附分子-1 (ICAM-1)及活化的NF-κB含量(P0.01)以及十二指肠黏膜中IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达量(P0.05),同时显著降低了十二指肠和空肠黏膜中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的水平(P0.05)。而丁酸钠可以显著降低十二指肠黏膜中MPO和活化的NF-κB含量和TNF-a的mRNA表达量以及空肠黏膜中活化的NF-κB含量(P0.05),同时,有效缓解了由于LPS注射引起的十二指肠ICAM-1含量和IL-6 mRNA表达量以及空肠MPO含量的增加(P0.05)。另外,日粮丁酸钠和LPS刺激对十二指肠MPO和ICAM-1存在互作效应(P0.05)。 3.利用30 mg/kg CORT饲喂AA肉鸡,研究包被丁酸钠对肠道抗氧化功能和细胞凋亡的影响,并探讨其机理。选用120只1日龄健康AA肉鸡,从肉鸡1d开始分为两个处理,每个处理12个重复,每个重复5只鸡,分别饲喂基础日粮和在基础日粮的基础上添加0.4 g/kg的包被丁酸钠日粮。第7d时选取每个处理中半数肉鸡改为饲喂添加CORT日粮,饲养期为21d。结果表明CORT可以极显著降低肉鸡FI和BWG,增加F/G(P0.001),日粮包被丁酸钠可以极显著降低F/G(P0.01),并且有效缓解了由于饲喂CORT引起的BWG下降(P0.05);另外,包被丁酸钠和CORT对F/G存在互作效应(P0.05)。此外,CORT极显著降低了十二指肠黏膜中SOD、GSH-Px和CAT(P0.01)活性以及空肠黏膜中SOD和CAT(P0.01)活性,显著增加了十二指肠和空肠黏膜中的MDA含量(P0.01);包被丁酸钠极显著增加十二指肠和空肠黏膜中CAT活性,降低十二指肠中MDA的含量(P0.01)。另外,CORT显著增加肉鸡十二指肠细胞凋亡指数(AI),降低了Bcl-2的mRNA表达量(P0.05),同时包被丁酸钠显著降低了十二指肠AI,提高了Bcl-2的mRNA表达量(P0.05)。 4.给AA肉鸡宰前皮下注射CORT,模拟宰前急性应激,诱导机体产生氧化损伤,进而研究CORT和日粮包被丁酸钠对肉鸡体重、屠宰性能及肉品质的影响。试验选用120只1日龄健康AA肉鸡,同样采用2×2因子设计,即日粮处理(基础日粮或基础日粮中添加0.4 g/kg包被丁酸钠)和应激处理(注射4 mg/kg BW CORT或等量玉米油),饲养期为42d,试验期为宰前3h。研究结果显示CORT显著增加了肉鸡的失重(P0.05),同时包被丁酸钠有效缓解了由于CORT注射引起的失重增加(P0.05)。包被丁酸钠和CORT对肉鸡失重存在互作效应(P0.05);CORT注射显著降低了胸肌中CAT的活性,增加了MDA的含量(P0.05),同时包被丁酸钠显著增加了胸肌中CAT的活性(P0.05),极显著降低了MDA的含量(P0.001);另外,CORT极显著降低了胸肌pH45min和pHu值(P0.01),显著增加了L*值和b*值(P0.05);包被丁酸钠可以显著降低饱和脂肪酸(SFA)和硬脂酸(C18:0)在总脂肪酸中的比例(P0.01),显著增加了花生酸(C20:0)和花生四烯酸(C20:4)在总脂肪酸中的百分含量(P0.01),同时显著增加了多不饱和脂肪酸(PUFA)和SFA以及不饱和脂肪酸和SFA的比值(P0.05),但是CORT对胸肌中脂肪酸的组成没有显著影响(P0.05)。综上所述,得出如下结论: (1)日粮中添加0.25~1.00 g/kg丁酸钠对正常生理状况下肉鸡的生产性能影响不显著,但从其可以调节机体免疫应答和提高抗氧化功能方面可知日粮中添加丁酸钠可以促进肉鸡机体健康,并且1.00g/kg丁酸钠添加组试验效果较好。 (2)LPS注射诱导的免疫应激导致了肉鸡机体营养物质消耗和生产性能下降,同时增加了肠黏膜中NF-κB核移位,提高了促炎症因子mRNA表达量,促进了肠黏膜炎症应答,对肠道形态结构产生了不良的影响。日粮中添加1.00g/kg丁酸钠有效缓解了由于LPS注射诱导的免疫应答,改善了肉鸡肠道的结构和功能,维持了肉鸡的生产性能,其机制可能与丁酸钠抑制NF-κB信号通路的激活有关。 (3)日粮中添加CORT导致了肠黏膜抗氧化功能下降,促进了肠上皮细胞凋亡,降低了凋亡相关基因Bcl-2 mRNA表达量。日粮中添加包被丁酸钠提高了肠黏膜的抗氧化水平,抑制了细胞的凋亡,同时提高了Bcl-2基因的表达,有利于维持肠道结构和功能的完整性。 (4)宰前皮下注射CORT显著增加了肉鸡的失重,降低了胸肌的抗氧化功能及其品质。日粮中添加包被丁酸钠可以部分缓解由于注射CORT造成的不良影响。同时日粮包被丁酸钠对胸肉中脂肪酸的组成有着良好的作用效果。


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