《Poultry Science》：Mult omics reveal the mechanism of solid dispersion of genistein in alleviating fatty liver hemorrhagic syndrome in laying hens
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本研究针对高能低蛋白（HELP）日粮诱导的蛋鸡脂肪肝出血综合征（FLHS）这一严重危害禽类健康的代谢性疾病，创新性地制备了金雀异黄素（GEN）固体分散体（SDG），并通过多组学技术揭示了其通过重塑肠道菌群（如增加Akkermansia等）、调节回肠代谢物（如增加磷酸甘油酯）、调控肝脏基因表达（如上调PCK2、PC、ACAT2，下调ME1）等多途径改善FLHS的作用机制。结果表明SDG疗效显著优于GEN，为开发改善家禽肝脏健康的新型饲料添加剂提供了理论依据。
在集约化养殖模式推动全球蛋白质供应增长的背后，蛋鸡产业正面临着一个日益严峻的挑战——脂肪肝出血综合征（Fatty Liver Hemorrhagic Syndrome, FLHS）。这是一种在产蛋高峰期和后期高发的代谢性疾病，以肝脏脂肪代谢紊乱为主要特征，患病蛋鸡出现肝脏肿大、质地变脆、表面出血性病变，严重时甚至死亡，给全球家禽业造成巨大经济损失。其发病与日粮组成、应激、激素、遗传、环境等多种因素相关，特别是高能量低蛋白（High-Energy Low-Protein, HELP）日粮的广泛使用加剧了FLHS的发生。近年来，随着“肠-肝轴”理论的深入，肠道屏障功能在FLHS发生发展中的关键作用日益受到关注。FLHS会导致肠道通透性增加、紧密连接蛋白水平降低，使得脂多糖（LPS）、游离脂肪酸等肠道来源的代谢产物更容易进入肝脏，加剧肝损伤。同时，FLHS也会引起肠道菌群结构失衡，例如厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）比值升高。因此，通过外源性补充功能性添加剂来调节肠道微环境已成为改善FLHS的研究热点。
金雀异黄素（Genistein, GEN）作为一种大豆异黄酮，具有抗炎、抗氧化和调节脂代谢等多种药理活性。研究表明，GEN可通过激活GPER-AMPK信号通路增强肝脏抗氧化能力，从而缓解HELP日粮诱导的蛋鸡脂代谢紊乱。然而，GEN属于生物药剂学分类系统II类化合物，存在水溶性差、口服生物利用度低等固有缺陷，限制了其临床应用。为了克服这些局限性，固体分散体（Solid Dispersion）技术作为一种简单、方便、高效的递送策略显示出巨大潜力。先前研究已成功制备了金雀异黄素固体分散体（SDG），并在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中证实了其调节脂代谢的作用，但SDG是否对蛋鸡FLHS具有同样疗效尚不清楚。
为此，研究人员在《Poultry Science》上发表了一项研究，旨在通过组织病理学评估、血脂生化、肠道通透性测定，并结合代谢组学、转录组学和16S rRNA测序技术，系统阐明SDG改善蛋鸡FLHS的药理特性和分子网络。
本研究主要应用了以下关键技术方法：建立了HELP饮食诱导的蛋鸡FLHS模型，并设置了对照组、模型组、GEN干预组、SDG干预组和物理混合物（PMG）干预组。通过评估生产性能、蛋品质、血清生化指标、肝脏和肠道组织病理学变化来评价疗效。采用16S rRNA扩增子测序分析回肠内容物菌群组成，非靶向代谢组学分析回肠内容物代谢谱，以及转录组学分析肝脏基因表达谱，并结合实时荧光定量PCR（RT-qPCR）等技术进行验证。
生产性能、采食量和蛋品质评估
结果发现，与对照组相比，FLHS模型组蛋鸡的平均日采食量（ADFI）显著降低，而料蛋比（FCR）显著升高。SDG干预改善了FLHS导致的FCR升高。在蛋品质方面，模型组蛋重降低，但蛋白高度和哈氏单位升高。各干预组对蛋品质参数均无显著改善。
生长性能、肝脏组织病理学和血脂分析
实验结束后，FLHS模型组蛋鸡的终体重、肝脏重量和腹脂重量均显著高于对照组。SDG干预缓解了FLHS引起的体重、肝重和腹脂重的增加。肝脏形态学和病理学检查显示，FLHS蛋鸡肝脏出现严重的脂肪沉积和包膜下出血，而GEN、SDG和PMG干预均能不同程度地减轻肝脂肪变性和脂质空泡数量，其中SDG效果最为显著。在血脂调节方面，FLHS显著升高了血清甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，降低了高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平。三种干预组均表现出治疗作用，但SDG能更全面地改善多项血脂生物标志物。
肠道病理学、通透性和功能标志物检测
FLHS破坏了回肠结构，模型组绒毛高度（VH）、隐窝深度（CD）和杯状细胞数量均显著降低。SDG干预能最有效地恢复肠道形态至健康状态。FLHS还降低了回肠中Occludin、ZO-1和Claudin-1等紧密连接蛋白的mRNA表达水平，SDG则能改善这种下调。此外，FLHS增加了血清二胺氧化酶（DAO）、血清LPS和肝脏LPS水平，表明肠道通透性增加。SDG能显著降低血清DAO、血清LPS和肝脏LPS水平，改善肠道屏障功能。
回肠内容物菌群组成和丰度
16S rRNA测序分析显示，在α多样性方面，各组间无显著差异。β多样性分析表明，SDG干预部分改善了FLHS诱导的肠道菌群失调。在门水平上，FLHS导致拟杆菌门减少、厚壁菌门增加，SDG干预逆转了这一趋势。线性判别分析（LEfSe）显示，对照组和SDG组中Akkermansia、UCG-008、Elusimicrobium和Zag_111的丰度显著增加，而模型组中Bifidobacterium丰度显著增加。Spearman相关性分析表明，这些差异菌群与脂质沉积、血脂生化、肠道结构和通透性指标显著相关。
回肠内容物代谢谱分析
非靶向代谢组学分析发现，SDG干预诱导的代谢特征与模型组显著偏离。与模型组相比，SDG组共有85种代谢物上调，61种代谢物下调。这些差异代谢物显著富集于甘油磷脂代谢、氨基酸糖和核苷酸糖代谢、丙酮酸代谢等通路。值得注意的是，在甘油磷脂代谢通路中，SDG干预后溶血磷脂（如LysoPC, LysoPE）水平显著下调，而磷酸甘油酯水平显著上调。
肝脏基因表达谱
转录组学分析显示，SDG干预显著改变了FLHS蛋鸡的肝脏基因表达谱。与模型组相比，SDG组有222个基因上调，585个基因下调。基因集富集分析（GSEA）表明，模型组中丙酮酸代谢通路下调，而SDG治疗促进了丙酮酸代谢。进一步分析发现，SDG特异性调控了该通路中的关键靶点：显著激活了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PCK2）、丙酮酸羧化酶（PC）和乙酰辅酶A乙酰转移酶2（ACAT2）的表达，同时抑制了苹果酸酶1（ME1）的表达。
讨论与结论
本研究首次提供了SDG对FLHS蛋鸡多方面有益作用的证据。其作用机制可能涉及：SDG通过改善肠道屏障完整性，重塑肠道菌群（增加Akkermansia等有益菌），调节回肠代谢物（降低溶血磷脂，升高磷酸甘油酯），从而减少肠道来源的毒素入肝。在肝脏层面，SDG通过抑制ME1表达，抑制肝内甘油糖异生，减少甘油三酯合成的前体供应；同时抑制ME1减少NADPH生成，影响脂肪酸的从头合成。SDG上调PC表达，促进草酰乙酸生成，进而促进乙酰辅酶A进入三羧酸（TCA）循环进行氧化降解，减少了用于脂肪酸合成的乙酰辅酶A底物。此外，SDG上调ACAT2，促进有毒的游离胆固醇转化为胆固醇酯，从而减轻肝损伤。
综上所述，该研究证实固体分散技术增强了GEN对蛋鸡FLHS的缓解作用，并通过多组学分析系统阐明了SDG通过“肠-肝轴”调控网络改善FLHS的机制，为SDG应用于改善家禽肝脏健康奠定了理论基础。该研究不仅为开发高效的金雀异黄素制剂提供了新策略，也为从肠道微生态角度防治代谢性肝病提供了新的见解。需要注意的是，本研究未设立单独的载体PVP K30对照组，且需进一步通过体外实验验证关键菌群、代谢物与肝脏基因表达之间的因果关系，这些将是未来研究的方向。
