熱應激對家禽腸道健康的影響及營養性修復研究進展

張瑜，張叁保，高小童，申玉建，蔣欽楊

（廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530004）

1 熱應激對腸道微生物區系的影響

腸道是機體與外界接觸面積最廣的消化道器官，寄居腸道的微生物通過積極參與宿主養分的消化吸收和新陳代謝的調節，刺激腸道的發育、增殖和成熟，實現與宿主相互依存、共同進化。熱應激會改變腸道微生物的群落結構，進而誘導其功能特性發生變化，最終影響宿主的表型。家禽腸道中的優勢菌門有厚壁菌門、擬桿菌門和變形菌門，其中厚壁菌門約是細菌總數的60%～70%。雞群在遭受熱應激之后，厚壁菌門的豐富度下降，擬桿菌門和放線桿菌門的水平升高。隨著熱應激的持續，乳酸桿菌和雙歧桿菌受到腸道缺氧環境的影響，豐度降低，但梭狀芽孢桿菌和總大腸菌群的數量上升［1］。研究發現，生長在30 ℃條件下的肉雞，回腸中微生物的豐富度降低，而沙門氏桿菌的粘附和定植增多［2］。當環境溫度超過30 ℃時，盲腸菌群的多樣性降低，胃腸道分泌黏液的水平和成分會改變，丁酸鹽的產量下降，腸道pH 升高，共生菌和致病菌的生存環境改變，從而擾亂優勢菌與致病菌之間的穩態［3］。如果雞群長期生長在34～38 ℃的高溫環境下，腸道中以大腸桿菌、沙門氏菌、鏈球菌屬和葡萄球菌屬為主的病原微生物開始大量繁殖，有益菌的繁殖和定植受到抑制；高溫還會造成腸絨毛斷裂嚴重，腸道對營養物質的吸收和利用能力減弱，腸道環境進一步惡化［4］。

熱應激通過直接破壞胃腸道的黏膜結構去削弱微生物群落的定植能力。李永洙等［5-6］分析了16周齡熱應激蛋雞腸道菌群的變化，發現熱應激后敏感乳桿菌、約氏乳桿菌和擬桿菌屬消失，潰瘍擬桿菌、卵圓擬桿菌、索氏志賀氏菌的水平升高，說明熱應激環境下蛋雞消化道菌群的平衡遭到破壞。李永洙等［7］還發現，熱應激會破壞嗜酸乳桿菌、螺旋鏈霉菌、羅伊氏乳桿菌的平衡，削弱機體的消化吸收功能。楊梅梅［8］發現熱應激會導致擬桿菌屬、柔嫩梭菌屬、顫螺菌屬、梭菌屬、考拉桿菌屬和薩特氏菌屬的豐度比例降低，而毛螺旋菌科和瘤胃菌科的瘤胃球菌屬、厭氧原體屬和優桿菌屬的豐度比例增加。

2 熱應激對腸道形態結構的影響

腸絨毛是腸道吸收營養物質的主要部位，絨毛高度、隱窩深度和絨隱比是衡量動物腸道健康的指標。寧章勇等［9］報道，肉雞暴露于熱應激環境后，盲腸的腸絨毛出現長度變短、排序紊亂以及炎性細胞數量增加等明顯損傷情況。Chen等［10］發現，熱應激后小腸絨毛長度降低，黏膜厚度、腸壁厚度及隱窩深度減少。Al-Fataflah 等［11］發現，熱應激條件下家禽腸道絨毛長度、表面積和吸收區上皮細胞面積都有顯著減少；熱應激還會誘導機體產生大量的自由基，引發脂質過氧化反應，損傷腸道結構，減短機體腸絨毛高度，加深隱窩深度，降低絨隱比，損傷腸道的消化吸收功能。寧章勇等［12］發現，熱應激可誘導肉仔雞腸道發生一系列器質性病變，如小腸黏膜上皮細胞脫落、腸絨毛斷裂及黏膜固有層水腫等?？傊瑹釕ㄟ^減短腸道絨毛高度，加深隱窩深度，降低絨隱比來損傷腸道結構，使腸道通透性增加，從而削弱機體的消化吸收功能。

3 熱應激對腸道功能的影響

3.1 熱應激對腸道消化吸收功能的影響 腸道是動物消化吸收養分的關鍵部位，而腸道微生物的重要生理功能就是協助宿主分解和消化營養物質，尤其是復雜多糖這類大分子物質，為機體提供自身新陳代謝得不到的小分子，提高飼料的消化率和吸收率，保證機體的生長代謝有充足的物質基礎。

機體腸道結構的完整性是衡量腸道消化吸收能力的重要指標。腸絨毛是腸道吸收營養物質的主要部位，絨毛高度與腸道的吸收能力呈正比，隱窩深度與消化功能呈反比。熱應激發生后，胃腸道黏膜形態結構的損傷，應激激素分泌水平的改變，胃腸道微生物區系的失衡及消化酶活性的降低都會抑制養分的消化吸收。在熱應激條件下，由中樞神經系統和腸道內分泌系統共同參與控制畜禽的采食和腸道的消化過程。熱應激刺激機體交感神經興奮，甲狀腺激素分泌降低，胃腸道蠕動減慢，使得飼料在消化道中的停留時間變長，從而抑制胃排空過程和采食中樞，降低采食量和削弱消化功能，最終減慢畜禽的生長速度；同時，胃壁細胞分泌胃酸受到抑制，飼料消化率降低，腸道吸收能力減弱。熱應激除了會降低營養物質的消化率外，還會引起肝臟、胰腺和膽囊等消化器官的損傷。

3.2 熱應激對腸道屏障功能的影響 腸道是熱應激反應的中心器官，腸道的屏障功能包括機械屏障、免疫屏障和生物屏障。在高溫高濕環境下，機體散熱受阻引起體內血液重新分配流向四肢及體表，造成內臟和腸道嚴重缺氧缺血。腸道在缺氧條件下會破壞有益菌的生存環境，抑制其定植和繁殖能力，使有害菌占據優勢地位，產生大量有毒有害物質和炎癥因子，不斷攻擊腸道上皮細胞膜；另一方面，腸道上皮細胞的生長和增殖對于生存環境和營養物質的要求較嚴格，腸道一旦缺氧缺血，上皮細胞更新速度減慢或導致損傷、脫落，膜的通透性也因此增加，有害分子進入血液循環引起血液代謝和循環的紊亂，嚴重者還會導致敗血癥和毒血癥。熱應激發生后，腸道內血液供應和飼料攝入量減少，使腸道可獲得性的營養物質減少，誘發氧化應激和炎癥反應損傷腸道黏膜，進而改變腸道的形態結構。另外，熱應激會引起糖皮質激素水平上升，從而降低胃腸道黏液的分泌，使胃腸道上皮細胞的蛋白質合成受阻和分解加速，減緩上皮細胞的更新再生速度，使胃腸道黏膜屏障出現功能障礙。

緊密連接是腸道上皮屏障的重要組成部分。在正常情況下，緊密連接具有允許離子及小分子可溶性物質通過，阻止毒性大分子和細菌等微生物通過的選擇性滲透作用，能夠維持相鄰上皮細胞間的正常結構和功能，有效地阻止腸腔內有害物質的旁細胞轉運，從而維持腸上皮屏障功能的完整性。熱應激會損傷上皮細胞間的緊密連接，增加腸道上皮的通透性而破壞腸道屏障，使腸腔中細菌進入血液循環誘發機體炎癥或器官功能衰竭。熱應激激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸（HPA 軸），促使糖皮質激素分泌增多，兒茶酚胺水平上升，進一步破壞腸道上皮細胞的緊密連接。熱應激對腸道黏膜造成損傷可能與肥大細胞和腸上皮細胞間的緊密連接蛋白表達有關，Deng 等［13］研究表明，熱應激條件下蛋雞腸道內的肥大細胞數量增加，肥大細胞可以分泌增強上皮細胞通透性的活性物質。

3.3 熱應激對腸道免疫功能的影響 腸黏膜上存在著致密的免疫和非免疫防御系統，能有效地抑制有害微生物進入體內，而由熱應激引起的腸道形態和完整性的損傷會引發腸黏膜中的炎癥反應，進而損害機體的免疫系統。研究表明，熱應激誘導腸道微生態發生紊亂，破壞腸道上皮的完整性，使腸道物理屏障受損而發生腸道滲漏，內毒素和脂多糖等有害物質的滲透系數增加，引發機體炎癥反應，導致內臟器官病變和功能失調，最終出現機體代謝表型障礙。健康的腸道菌群不僅可以參與消化吸收，受到刺激后還會激活宿主免疫系統，產生非特異性調節因子，維持腸道微生態平衡。反之，動物腸道菌群結構和多樣性發生變化會使得腸道黏膜受損、免疫力下降。熱應激會引起機體的免疫應答，降低巨噬細胞的吞噬功能，減少循環中淋巴細胞的數量，而炎性滲透物中存在的大量異嗜性細胞反映了細菌從腸上皮到固有層的侵襲，生物體的抗病能力被削弱，致病致死率升高。熱應激還能通過神經內分泌影響免疫功能。高溫環境會導致皮質醇分泌增加，抑制機體免疫器官的發育和淋巴組織蛋白質的合成，從而促進免疫器官的細胞凋亡和免疫系統的損傷。有研究表明，環境應激會阻礙胸腺、脾臟、肝臟和淋巴器官等免疫器官的發育分化，引起免疫抑制［14］。另有研究表明，熱應激導致功能菌群的免疫系統增加，表明機體可以增加腸道內與免疫相關的微生物，從而提升機體抵抗應激的能力。

4 營養物質對熱應激的修復作用

緩解熱應激刺激的營養修復措施可以通過添加抗熱應激營養物質如益生菌、酵母培養物和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）等，來恢復腸道微生物的生態平衡和修復受損的腸道屏障。

4.1 益生菌 益生菌是一種活性微生物，通過與致病菌競爭附著位點達到阻止其粘附宿主細胞，降低病原微生物水平的目的，從而增加有益菌的比例，豐富腸道微生物的多樣性，緩解腸黏膜的損傷，調節機體的腸黏膜免疫功能，防止腸道感染，進而改善宿主的生產性能。據報道［15］，熱應激條件下，給肉雞日糧中添加乳酸桿菌，可以增加空腸盲腸乳酸桿菌數量，有效抑制致病性大腸桿菌的繁殖生長。楊梅梅［8］發現，通過添加中藥復方與益生素可以緩解熱應激對擬桿菌屬、顫螺菌屬、柔嫩梭菌屬、梭菌屬、瘤胃球菌屬豐度的影響，可以減緩高溫反應，防止熱應激損傷腸道，使腸黏膜保持完整。此外，中藥復方和益生素還可以增加乳酸桿菌屬、芽孢桿菌屬、腸球菌屬、薩特氏菌屬的比例。

益生菌不僅改變腸道微生物的菌群結構，還能緩解損傷的腸道屏障結構，降低機體感染外源病原體的風險。張相偉［16］試驗發現，食用芽孢桿菌能恢復熱應激引起的絨毛、黏膜損傷。Deng 等［13］研究發現，地衣芽孢桿菌可以改善熱應激造成的雞蛋生產障礙，提高產蛋率、維護腸道健康。Al-Fataftah 等［11］報道，枯草芽孢桿菌可以增加熱應激下肉雞的日增重、日采食量、腸道絨毛高度、隱窩深度、絨毛表面積、上皮細胞面積以及乳酸桿菌與雙歧桿菌數量。徐基利等［17］發現在飼糧中添加乳酸菌制劑可以使肉仔雞小腸絨毛長度增長，隱窩變淺，提高小腸消化吸收功能。4.2 酵母培養物 酵母培養物（YC）含有豐富的蛋白質和B 族維生素等機體必需的營養元素，還有大量的酵母細胞代謝產物及酵母細胞壁，極大地促進了胃腸道微生物區系的平衡。酵母細胞壁中的甘露寡糖作為動物腸道內有益菌生長代謝的營養物質，可被雙歧桿菌和乳酸桿菌選擇性發酵利用，并促進其生長繁殖，而大腸桿菌、沙門氏菌、產氣莢膜梭菌等致病菌卻因無法利用而死亡。還有研究認為，在高溫高濕的氣候下，酵母能提高雞群對腸道細菌的免疫能力和降低死亡率，顯著影響雞群的生產性能。

4.3 EGCG 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）是茶多酚中最活躍的物質，也是一種天然抗氧化劑，具有很強的抗氧化活性和抗炎能力。EGCG主要是通過降低促炎因子和趨化因子的表達水平來發揮抗炎作用。在日糧中添加EGCG 后，能顯著增加肉雞空腸Nrf2、Claudin-1 和Muc2 基因表達量，Muc2 和Claudin-1 是腸上皮重要的屏障組分，可防止有害物質到達上皮表面，還能顯著降低NF-κB 和LITAF 的基因表達量。NF-κB 是炎癥、先天免疫和腸屏障功能的調節中樞，在腸上皮炎癥細胞因子和緊密連接通透性的調節中起關鍵作用，它的過表達會導致家禽發生腸道炎癥；而LITAF 是炎癥反應中產生的促炎細胞因子，會破壞腸道緊密連接?？傊?，EGCG能夠提高熱應激肉雞的抗氧化和抗炎能力，預防腸道發生炎癥損傷，從而保護腸道結構的完整性和相關功能。

4.4 其他物質 腸道是機體中極易受到熱應激影響的器官之一，會通過產生大量自由基來損害腸道細胞結構。而維生素C和黃芪多糖均有緩解氧化應激的作用，促進腸道抗氧化基因的表達，提高抗氧化能力，降低腸上皮細胞凋亡基因的表達，干預脂質過氧化反應，對于維持腸道形態的完整性，提高生產性能及免疫力具有重要效果，且黃芪多糖的作用優于維生素C［18］。

另外，Song等［19］通過在飼料中添加纖維寡糖發現可進一步增加乳酸桿菌的豐富程度，改善熱應激給肉雞帶來的不良影響?？道诘龋?0］在日糧中添加谷氨酰胺顯著提高了熱應激肉雞盲腸內乳酸桿菌、雙歧桿菌的數量，降低了產氣莢膜梭菌、大腸桿菌的數量。王玨等［21］在熱應激條件下添加鉻發現蛋雞空腸絨毛和腸腺的長度增加，淋巴組織發達，消化管的組織結構得到有效改善。Costa 等［22］報道指出，飼糧中添加L-精氨酸可有效緩解熱應激，降低腸上皮的滲透性，防止出現細菌移位。

5 小結與展望

熱應激擾亂了腸道微生物區系的生態平衡，破壞了腸道的形態結構和滲透性功能，極大地損害了家禽的生長和繁殖性能，嚴重影響了動物福利及家禽健康狀況。因此，找到能有效修復熱應激下家禽腸道損傷的營養性措施成為研究重點，相關學者針對營養性添加劑的修復作用已開展了部分研究。但是，關于熱應激影響家禽腸道健康的作用機理及如何通過營養調控有針對性地緩解腸道損傷，還需進一步深入和系統地研究。

一是《條例》針對太湖流域的特點及新情況、新問題，綜合國家、地方涉水法律法規的有關規定，將水資源保護規劃與水污染防治規劃、水功能區水質目標、納污能力、限制排污總量意見、水污染物排放總量控制等水法和水污染防治法中有關制度予以有效銜接，實現了法律制度的綜合與協調。