Nrf2-线粒体途径和肠道菌群在厚朴酚调控肉鸡內源抗氧化中的作用及机制研究

Oxidative stress is an important factor in broiler production that affects broiler performance, product quality, and immune function. The Nrf2-mitochondrial pathway is the key to regulate the redox homeostasis, while the intestinal microbiota not only participates in the regulation of redox homeostasis through the Nrf2-mitochondrial pathway, but also affects the metabolic activation of plant polyphenols. magnolol is a natural active substance with high antioxidant properties. We previously found that magnolol has a significant effect on the antioxidant properties of broilers, but the mechanism of its antioxidant activity is not yet clear. Based on this, the project intends to use in vitro and in vivo experiments to elucidate molecular mechanism of magnolol regulating endogenous antioxidant in broiler chickens using proteomics, metabolomics, and metagenomic combined with molecular biological techniques such as Western blotting (WB). To illustrate the endogenous antioxidant mechanism of magnolol mediated by the interaction of "Nrf2-mitochondrial-intestinal microbiota" and the metabolism of honokiol by gut microflora. To clarifying its underlying mechanism on regulating endogenous antioxidation will provide a theoretical basis for the study of magnolol application. These will open up a new approach for attenuating oxidative stress of broiler, which has an important theoretical meaning and application value.

氧化应激是肉鸡生产中普遍存在的影响肉鸡生产性能、产品质量及免疫机能的重要因素。Nrf2-线粒体途径是调控机体氧化还原稳态的关键，而肠道菌群不仅可通过Nrf2-线粒体途径参与机体氧化还原稳态调控，同时还影响植物多酚物质的代谢活化。厚朴酚是一种具有高效抗氧化特性的天然活性物质。我们前期发现厚朴酚调控肉鸡抗氧化性能功效显著，但其抗氧化的机制尚不明确。基于此，本项目拟通过体内和体外试验，运用蛋白组学、代谢组学、宏基因组学的多组学联合分析结合蛋白免疫印迹（WB）等分子生物学技术，解析厚朴酚调控肉鸡内源抗氧化的分子机制，阐明"Nrf2-线粒体-肠道菌群"互作介导厚朴酚调控肉鸡内源抗氧化的机制以及肠道菌群对厚朴酚的代谢活化规律，解析其发挥作用的关键靶点，为厚朴酚在肉鸡生产中的应用研究提供理论依据，为缓解肉鸡氧化应激开辟一条新思路，具有重要的理论意义和应用价值。

厚朴酚是从厚朴的根和树皮中提取的主要酚类物质，由于其含有特殊的酚羟基结构，具有广泛的抗氧化作用和抗真菌作用。本课题逐步深入探讨了厚朴酚的抗氧化的机制：（1）首先研究了厚朴中厚朴总酚对肉鸡的作用效果，结果表明厚朴总酚在肉鸡饲粮中添加不会影响其生产性能，同时可以改善肉品质，提高胸肌和腿肌肉色a*值，减少胸肌的失水率和滴水损失，提高肉鸡血清CAT和SOD活性，降低肝脏的MDA含量，提高肉鸡的抗氧化能力；（2）继而单独选用厚朴酚添加至肉鸡饲粮中发现可以提高肉鸡的平均日增重、肉鸡胸肌肌肉嫩度、血清免疫球蛋白IgA、IgM和IgG的水平、肠道的IL-2、IL-12、IFN-γ和sIgA的含量和血清谷胱甘肽含量，并且可以改善肉鸡肠道微生物区系结构，其中Nrf2信号通路可能是厚朴酚提高黄羽肉鸡抗氧化能力的重要分子机制；（3）随后通过代谢组与微生物组联合分析，解析了肠道微生物与氧化应激之间的互作关系及对肉鸡宿主的影响：氧化应激能够导致肉鸡肌肉中脂质代谢紊乱，而肠道微生物可以通过驱动一些诸如谷氨酰胺和谷氨酸代谢及精氨酸合成的动态变化来对鸡胸肉肉品质的改变做出调控反应；（4）基于上述研究结果，最后分别通过鱼藤酮和敌草快对肉鸡作急性氧化应激损伤模型，验证厚朴酚对这两种诱导模型下的保护作用，结果表明厚朴酚能够通过MAPK/mTOR/Nrf2信号通路来调控肉鸡体内抗氧化酶和因子的基因表达，来保护鱼藤酮诱导后的肉鸡，缓解了肉鸡的生长迟缓和肝脏损伤，并且厚朴酚通过调节PI3K和AKt蛋白表达以及NF-κB信号通路来增强肉鸡抗氧化能力来减轻敌草快诱导之后肉鸡的肠道损伤。本课题研究结果表明了厚朴酚能够作为一种保护性抗氧化活性物质来减轻肉鸡的急性氧化应激损伤，且不会影响肉鸡的生产性能，可以对肉鸡生产提供一定的理论基础。