高精日粮中添加苦豆子对蒙古羔羊瘤胃微生态及免疫机能的影响机制

High concentrate diets are normally fed in feedlot animals to increase the productivity of the ruminants. Subacute ruminal acidosis (SARA) is a common health problem happened in ruminant during high concentrate diet feeding. Researchers are trying to develop various feed additives to improve the rumen and the body health of the ruminant with SARA. Sophora alopecuroides are normally used as traditional medicine to cure the inflammation in the gastro-intestinal diseases in human. In our previously study, we found adding 0.1% of Sophora alopecuroides in high concentrate diet could increase the average daily gain and enhance the immunity of the lamb fed on high concentrate diet. The efficiency of Sophora alopecuroides were comparable to monensin. However, the related mechanism are still unclear. In current program, we intend to investigate the influence of the Sophora alopecuroides as feed additive on lamb plasma immunity and inflammatory parameters, rumen micro-ecology and metabolites, gastro-intestinal epithelium health, and liver metabolism and inflammation. The lipopolysaccharide (LPS) related signaling pathways (TLRs/MAPK) in gastro-intestinal epithelium and liver will also be studied. An in vitro experiment will be carried out before the in vivo mechanism study to determine the proper adding doses of Sophora alopecuroides in the feed. The results will provide guidance for properly using Sophora alopecuroides as feed additive.

为了充分发挥反刍动物的生产性能，生产中经常使用高精日粮进行饲养，随之而来的营养代谢问题频发。尤其是亚急性酸中毒症状隐晦，不易发现，失衡的瘤胃微生态系统不能得到及时纠正，损害动物健康，给生产造成极大损失。如何有效的预防SARA的发生是生产上持续需要解决的问题。通过课题组前期生产调研和饲养试验发现，在肉羊高精料日粮中，微量添加苦豆子即产生了类似于莫能菌素的调节作用，但机制尚不明确。苦豆子作为一种天然植物，绿色安全，如能作为饲料添加使用，前景广阔。为此本试验以蒙古羔羊为研究对象，通过体内与体外相结合的试验方法，结合分子生物学、高通量测序、蛋白印记分析等技术手段，通过瘤胃微生物区系、动物消化能力、胃肠道上皮结构、血液代谢组分、炎性信号通路及免疫分子的检测，探讨苦豆子是否通过营养-瘤胃微生物-TLRs/MAPK-免疫机能的作用途径影响羔羊的健康和生产性能。为苦豆子作为绿色饲料添加剂开发提供科学依据。

本课题以探究高精日粮中添加苦豆子（Sophora alopecuroides L.）对改善羔羊机体健康状况并提高生产性能的机制为研究目的，通过体内外相结合的试验方法，结合分子生物学（Molecular biology）、高通量测序（High-throughput sequencing）、蛋白印记分析（Western-blot）等技术手段进行立题研究。试验结果表明：适量苦豆子显著影响了羔羊瘤胃微生物区系和瘤胃内环境。试验组瘤胃球菌（Ruminococcus）和拟杆菌属（Phocaeicola）丰度显著增加（P＜0.05）；0.1%~0.3%剂量组瘤胃反刍兽新月形菌（S-ruminantium）、白色瘤胃球菌（R-albus）数量显著增加（P＜0.05)，牛链球菌（Streptococcus bovis）显著降低（P＜0.01)。适量苦豆子有利于保持胃肠道上皮形态结构的完整，增加胃肠道上皮闭锁小带蛋白-1（zo-1）、闭锁蛋白（occludin）、封闭蛋白-1（claudin-1）紧密连接蛋白的mRNA及蛋白表达水平（P＜0.05），促进细胞间紧密连接结构的形成，降低胃肠道黏膜通透性，增强了胃肠道上皮的屏障功能。苦豆子可能通过抑制NF-κB激活，MAPK相关蛋白激酶的磷酸化水平（P＜0.05），调控促炎胞因子白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和抗炎细胞因子白细胞介素-10（IL-10）的mRNA表达水平及浓度（P＜0.05），缓解高精料对绵羊胃肠道带来的损伤。适量苦豆子显著提高了血清T淋巴细胞亚群CD3+和CD4+的水平、免疫球蛋白IgM、IgG浓度（P＜0.05）；血清超氧化物歧化酶（SOD）活性极显著升高（P＜0.01），丙二醛（MDA）极显著降低（P＜0.01）。结论：适量苦豆子通过“瘤胃微生物-内环境-胃肠道上皮-TLRs-免疫”途径增强了羔羊的免疫机能和抗应激能力，提高了生产性能。0.1%～0.3%苦豆子可以作为添加剂来使用。但苦豆子中具体是哪些活性物质起到作用有待进一步研究。