《Poultry Science》：ANTIBIOTIC-FREE WENCHANG CHICKENS MAY PROMOTE BLOOD LEVELS OF B VITAMINS BY MODULATING THE GUT MICROBIOTA: AN INTEGRATED ANALYSIS OF CECAL CONTENT METAGENOMICS AND SERUM METABOLOMICS
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本研究针对如何通过选育提升文昌鸡抗病力这一关键问题，开展了无抗品系（AFS）与常规品系（NS）文昌鸡的肠道健康、盲肠微生物群及血清代谢组的整合分析。研究发现AFS品系具有更强的肠道抗氧化能力（T-AOC、T-SOD、GSH-PX活性显著升高，MDA含量降低）和差异化的免疫调节状态（RORyt/FoxP3比值显著降低）。通过宏基因组学和代谢组学关联分析，鉴定出Blautia、Lachnoclostridium等有益菌与叶酸、生物素等B族维生素的显著正相关。该研究为选育高抗病力文昌鸡提供了潜在的微生物和代谢物标志物，对促进健康养殖具有重要意义。
在追求高效、健康的畜禽养殖业发展中，如何通过遗传选育提升动物自身的抗病能力，减少抗生素的使用，已成为一个亟待解决的核心问题。文昌鸡作为海南省独具特色的地方鸡种，不仅承载着地方文化与饮食传统，更以其肉质鲜嫩、风味独特而享有较高的市场认可度。然而，保障其健康生长、提升疾病抵抗力，是确保其肉质品质与养殖效益的关键。在这一背景下，深入研究其内在的生理调控机制，特别是与健康密切相关的肠道微生态与全身代谢状态，显得尤为重要。
以往的研究表明，动物的肠道就像一个复杂的生态系统，里面居住着数量庞大、种类繁多的微生物，这些肠道微生物群在宿主的生长发育、免疫功能和营养物质代谢中扮演着至关重要的角色。它们产生的代谢产物，例如短链脂肪酸和维生素，可以被吸收进入血液，循环至全身，从而影响宿主的整体健康状态。因此，将肠道微生物组与血液中的代谢物组联系起来进行分析，即进行“微生物组-代谢组”的整合分析，能够更深入地揭示微生物如何通过其代谢活动调控宿主的生理功能。尽管已有不少关于家禽肠道菌群和代谢物的研究，但针对文昌鸡这类特定地方品种的深入研究仍相对缺乏。
为了更全面地了解抗病育种品系与常规品系文昌鸡在肠道健康方面的差异，来自天津农学院的研究团队在《Poultry Science》上发表了他们的研究成果。他们分别选取了抗病选育品系（AFS，无抗品系）和常规品系（NS）的文昌鸡，进行了一项整合性的研究。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，他们通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测了回肠组织中与肠道屏障功能（如ZO-1、OCCLUDIN、CLAUDIN-1）、抗氧化能力（如NRF2、HO-1、SOD-1）以及免疫调节（如FoxP3、RORyt）相关的基因的mRNA表达水平。同时，利用商业试剂盒测定了回肠组织匀浆中的抗氧化指标，包括总抗氧化能力（T-AOC）、总超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性和丙二醛（MDA）的含量。其次，他们对采集的盲肠内容物进行了宏基因组测序（使用Illumina NovaSeq平台），以全面分析盲肠微生物群的组成、多样性和功能差异。再者，他们采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对血清样本进行了非靶向代谢组学分析，以鉴定两组鸡只血清中的差异代谢物。最后，他们运用皮尔逊相关性分析，深入探究了显著差异的盲肠微生物群（属水平）与显著差异的血清代谢物之间的潜在关联。本研究的实验动物为120日龄的雌性文昌鸡，样本量每组6个重复。
回肠肠道屏障、抗氧化能力和免疫力的分析
研究人员首先关注了肠道本身的健康状态。在肠道屏障功能方面，发现AFS品系文昌鸡回肠中CLAUDIN-1的mRNA表达水平极显著高于NS品系，而OCCLUDIN的mRNA表达水平则显著低于NS品系，ZO-1的表达有升高趋势但不显著。在抗氧化能力方面，AFS品系中抗氧化相关转录因子NRF2及其下游基因HO-1、SOD-1的mRNA表达水平均显著高于NS品系。相应的生化指标检测结果与此一致：AFS品系回肠中的T-AOC、T-SOD和GSH-PX活性均显著更高，而代表氧化损伤程度的MDA含量则显著更低。在免疫调节方面，AFS品系中调节性T细胞（Treg）的关键转录因子FoxP3的mRNA表达水平显著高于NS品系，而促炎性的Th17细胞关键转录因子RORyt与FoxP3的表达比值（RORyt/FoxP3）则显著降低。这些结果提示，AFS品系文昌鸡可能具有更强的肠道抗氧化能力和不同的免疫调节状态。
肠道微生物群组成与多样性
通过对盲肠内容物的宏基因组学分析，研究人员发现AFS和NS品系文昌鸡的盲肠微生物群在组成和多样性上存在明显差异。在门的水平上，两组中最主要的菌门均为拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）。α多样性分析（反映群落内多样性）表明，在属水平上，AFS品系的辛普森指数（Simpson index）和香农指数（Shannon index）均极显著高于NS品系，说明AFS品系盲肠微生物的物种多样性更高，分布更均匀。β多样性分析（反映群落间差异）的主成分分析（PCA）和相似性分析（ANOSIM）结果均显示，两个品系间的微生物群落结构存在显著分离。
盲肠微生物群的差异
为了找出具体的差异微生物，研究人员进行了LEfSe分析和MetaStat分析。结果显示，NS品系的标志性微生物包括Muribaculum和Brachyspira（后者包含一些可致病的螺旋体）。而在AFS品系中，多种有益菌或与健康促进相关的菌属相对丰度显著更高，包括Blautia、Enterocloster、Lachnoclostridium、Hydrogenoanaerobacterium、Ruminococcus、Subdoligranulum等。其中，Blautia和Massilistercora timonensis被确定为AFS品系的标志性微生物。
微生物群的KEGG功能注释分析
对微生物基因功能进行KEGG数据库注释分析发现，注释到的基因主要富集在碳水化合物代谢、氨基酸代谢、膜转运以及辅因子和维生素代谢等通路。进一步比较两组的功能差异发现，AFS品系中ABC转运蛋白（ko02010）的相对丰度显著高于NS品系，而嘧啶代谢（ko00240）和核糖体（ko03010）的相对丰度则显著较低。
血清代谢组学的多样性与差异
通过LC-MS非靶向代谢组学分析，研究人员从正负离子模式下共鉴定出204种差异血清代谢物。在AFS品系中显著上调的代谢物包括叶酸（Folinic acid）、生物素（Biotin）、3-羟基-3-甲基丁酸（3-Hydroxy-3-methylbutanoic acid）、3-羟基丁酸（3-Hydroxybutyric acid）和Chaetocin等。而多种溶血磷脂酸（LPA，如LPA20:5, LPA20:4等）则在AFS品系中显著下调。KEGG通路富集分析显示，这些差异代谢物主要富集在缝隙连接、糖脂代谢和脂肪酸生物合成等通路上。
代谢组-宏基因组关联分析
最关键的一步是将微生物与代谢物联系起来。皮尔逊相关性分析发现，盲肠中的特定微生物与血清中的特定代谢物之间存在显著的相关性。例如，有益菌Blautia与叶酸和生物素呈显著正相关；Lachnoclostridium与生物素呈极显著正相关；Ruminococcus与生物素、叶酸以及3-羟基丁酸均呈显著正相关。相反，NS品系中相对富集的Muribaculum则与这些有益的代谢物呈显著负相关。这提示AFS品系文昌鸡血液中较高的B族维生素水平可能与其盲肠中特定的有益菌群丰度较高有关。
综合以上研究结果，可以得出以下结论：通过多代抗病选育的无抗生素品系（AFS）文昌鸡，与其常规品系（NS）相比，在肠道健康方面展现出显著优势，包括增强的抗氧化防御体系、差异化的免疫调节平衡以及更为有益和多样化的盲肠微生物群落结构。更为重要的是，整合宏基因组学与血清代谢组学的分析揭示了二者之间的内在联系：AFS品系盲肠中显著富集的Blautia、Lachnoclostridium和Ruminococcus等有益菌属，与血清中叶酸、生物素和3-羟基丁酸等具有免疫增强、抗炎和肠道屏障保护作用的代谢物水平呈显著正相关。
这项研究的意义在于，它不仅从表型（肠道抗氧化、免疫指标）、微生物组和代谢组多个层面揭示了抗病选育文昌鸡的生理特征，更重要的是通过关联分析，提出了“肠道有益微生物可能通过调控宿主血液中B族维生素等活性物质的水平，进而增强其抗病能力”的潜在机制。这为未来在文昌鸡乃至其他家禽的育种中，利用特定的微生物或其相关的代谢物作为生物标志物，来选育具有更强内在抗病能力的品种提供了重要的科学依据和新的思路。尽管该机制尚需进一步的功能实验（如粪菌移植、代谢物补充试验）来验证其因果关系，但本研究无疑为理解宿主-微生物互作在家禽健康育种中的作用提供了宝贵的数据和深刻的见解。
