《Microbiology Spectrum》：Integrated metabolome and microbiome analysis deciphers the effects of resveratrol and β-hydroxy-β-methylbutyric acid on jejunal function under different protein levels in Tibetan sheep
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本研究通过整合代谢组与微生物组分析，揭示了白藜芦醇（RES）和β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）在不同蛋白水平下对藏羊空肠功能的协同增效作用。结果表明，12.69%蛋白日粮添加RES/HMB可显著提升空肠消化酶（α-淀粉酶、糜蛋白酶）活性、抗氧化能力（CAT、GSH-PX、SOD）及免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）水平，同时降低氧化应激标志物（MDA）和促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α），并通过调节菌群结构（厚壁菌门、芽孢杆菌属）和代谢谱（γ-氨基丁酸、琥珀酸、L-精氨酸）显著提高丁酸浓度，从而强化肠道屏障功能。
摘要
本研究采用2×2因子设计，将120只藏羊羔羊随机分为4组，探究11.19%与12.69%蛋白日粮添加RES（1.50 g/天）和HMB（1.25 g/天）对空肠功能的影响。结果表明，高蛋白日粮（12.69%）联合RES/HMB（H-RES-HMB组）可显著提升空肠消化酶活性（α-淀粉酶、糜蛋白酶）、抗氧化指标（CAT、GSH-PX、SOD、T-AOC）及免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM），同时降低促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）和氧化应激标志物MDA（P< 0.05）。组织形态学显示H-RES-HMB组隐窝深度（CD）显著降低，屏障基因（OCLN、Muc-2、ZO-1）表达上调。微生物组分析发现H-RES-HMB组厚壁菌门（Firmicutes）、芽孢杆菌属（Bacillus）和甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）丰度增加，而变形菌门（Proteobacteria）和埃希氏菌-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）丰度降低。代谢组学进一步揭示H-RES-HMB组丁酸、L-精氨酸和His-Lys含量升高，且与菌群变化呈正相关。结论表明，12.69%蛋白日粮添加RES/HMB可通过微生物-代谢物互作调控丁酸代谢，进而改善空肠功能。
引言
反刍动物肠道微生物群在宿主营养代谢、免疫调节和健康中起核心作用。藏羊作为高原特有畜种，其肠道功能受日粮蛋白水平与添加剂调控。白藜芦醇（RES）作为天然多酚，具有抗炎、抗氧化及调节肠道菌群功能；β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）作为亮氨酸代谢物，可改善肠道形态与免疫功能。然而，蛋白水平与RES/HMB联合添加对藏羊空肠功能的影响尚不明确。本研究通过多组学联用，系统解析其作用机制。
材料与方法
实验选取60日龄藏羊羔羊（体重16.87 ± 0.31 kg），分为低蛋白无添加（L）、低蛋白添加RES/HMB（L-RES-HMB）、高蛋白无添加（H）和高蛋白添加RES/HMB（H-RES-HMB）四组，实验期90天。采集空肠组织与食糜，检测消化酶、抗氧化指标、免疫因子、组织形态、短链脂肪酸（SCFAs）、菌群结构及代谢物。
结果
- 1.
消化酶活性：H-RES-HMB组α-淀粉酶与糜蛋白酶活性显著高于其他组（P< 0.05），且蛋白水平与添加剂存在交互作用（P< 0.05）。
- 2.
抗氧化能力：H-RES-HMB组CAT、GSH-PX、SOD和T-AOC活性最高，MDA含量最低（P< 0.05）。
- 3.
免疫响应：H-RES-HMB组IgA、IgG、IgM水平显著提升，IL-1β、IL-6、TNF-α含量降低（P< 0.05）。
- 4.
空肠形态：H-RES-HMB组隐窝深度（CD）显著降低，黏膜厚度（TM）与肌层厚度（MT）呈上升趋势。
- 5.
屏障基因表达：H-RES-HMB组紧密连接蛋白基因（OCLN、Muc-2、ZO-1）表达上调，炎症因子基因（IL-6、IL-1β）下调。
- 6.
短链脂肪酸：H-RES-HMB组丁酸浓度显著高于其他组（P< 0.05），且与菌群及代谢物变化正相关。
- 7.
微生物组：H-RES-HMB组厚壁菌门（93.09%）、芽孢杆菌属（29.41%）和甲烷短杆菌属（3.48%）丰度增加，变形菌门（2.63%）和埃希氏菌-志贺氏菌属（2.79%）丰度降低。
- 8.
代谢组学：差异代谢物富集于氨基酸生物合成、ABC转运体及丁酸代谢通路。H-RES-HMB组L-精氨酸、His-Lys、γ-氨基丁酸（GABA）和琥珀酸含量升高，而异戊酸、D-木糖和双乙酰含量降低。
讨论
本研究发现12.69%蛋白日粮添加RES/HMB可通过调控空肠菌群（如厚壁菌门、芽孢杆菌属）和代谢物（如丁酸、L-精氨酸），协同增强消化酶活性、抗氧化能力与免疫响应。丁酸作为关键代谢物，与屏障基因表达正相关，并通过抑制NF-κB通路降低炎症因子表达。此外，RES/HMB通过促进有益菌增殖和有害菌抑制，维持肠道微生态平衡，从而改善空肠屏障功能。
结论
12.69%蛋白日粮联合RES/HMB添加可通过微生物-代谢物互作提升丁酸浓度，优化空肠形态与功能，为藏羊健康养殖提供理论依据。
