热应激对家禽肠道健康的影响及营养性修复研究进展

张瑜，张叁保，高小童，申玉建，蒋钦杨

（广西大学动物科学技术学院，广西 南宁 530004）

1 热应激对肠道微生物区系的影响

肠道是机体与外界接触面积最广的消化道器官，寄居肠道的微生物通过积极参与宿主养分的消化吸收和新陈代谢的调节，刺激肠道的发育、增殖和成熟，实现与宿主相互依存、共同进化。热应激会改变肠道微生物的群落结构，进而诱导其功能特性发生变化，最终影响宿主的表型。家禽肠道中的优势菌门有厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门，其中厚壁菌门约是细菌总数的60%～70%。鸡群在遭受热应激之后，厚壁菌门的丰富度下降，拟杆菌门和放线杆菌门的水平升高。随着热应激的持续，乳酸杆菌和双歧杆菌受到肠道缺氧环境的影响，丰度降低，但梭状芽孢杆菌和总大肠菌群的数量上升［1］。研究发现，生长在30 ℃条件下的肉鸡，回肠中微生物的丰富度降低，而沙门氏杆菌的粘附和定植增多［2］。当环境温度超过30 ℃时，盲肠菌群的多样性降低，胃肠道分泌黏液的水平和成分会改变，丁酸盐的产量下降，肠道pH 升高，共生菌和致病菌的生存环境改变，从而扰乱优势菌与致病菌之间的稳态［3］。如果鸡群长期生长在34～38 ℃的高温环境下，肠道中以大肠杆菌、沙门氏菌、链球菌属和葡萄球菌属为主的病原微生物开始大量繁殖，有益菌的繁殖和定植受到抑制；高温还会造成肠绒毛断裂严重，肠道对营养物质的吸收和利用能力减弱，肠道环境进一步恶化［4］。

热应激通过直接破坏胃肠道的黏膜结构去削弱微生物群落的定植能力。李永洙等［5-6］分析了16周龄热应激蛋鸡肠道菌群的变化，发现热应激后敏感乳杆菌、约氏乳杆菌和拟杆菌属消失，溃疡拟杆菌、卵圆拟杆菌、索氏志贺氏菌的水平升高，说明热应激环境下蛋鸡消化道菌群的平衡遭到破坏。李永洙等［7］还发现，热应激会破坏嗜酸乳杆菌、螺旋链霉菌、罗伊氏乳杆菌的平衡，削弱机体的消化吸收功能。杨梅梅［8］发现热应激会导致拟杆菌属、柔嫩梭菌属、颤螺菌属、梭菌属、考拉杆菌属和萨特氏菌属的丰度比例降低，而毛螺旋菌科和瘤胃菌科的瘤胃球菌属、厌氧原体属和优杆菌属的丰度比例增加。

2 热应激对肠道形态结构的影响

肠绒毛是肠道吸收营养物质的主要部位，绒毛高度、隐窝深度和绒隐比是衡量动物肠道健康的指标。宁章勇等［9］报道，肉鸡暴露于热应激环境后，盲肠的肠绒毛出现长度变短、排序紊乱以及炎性细胞数量增加等明显损伤情况。Chen等［10］发现，热应激后小肠绒毛长度降低，黏膜厚度、肠壁厚度及隐窝深度减少。Al-Fataflah 等［11］发现，热应激条件下家禽肠道绒毛长度、表面积和吸收区上皮细胞面积都有显著减少；热应激还会诱导机体产生大量的自由基，引发脂质过氧化反应，损伤肠道结构，减短机体肠绒毛高度，加深隐窝深度，降低绒隐比，损伤肠道的消化吸收功能。宁章勇等［12］发现，热应激可诱导肉仔鸡肠道发生一系列器质性病变，如小肠黏膜上皮细胞脱落、肠绒毛断裂及黏膜固有层水肿等。总之，热应激会通过减短肠道绒毛高度，加深隐窝深度，降低绒隐比来损伤肠道结构，使肠道通透性增加，从而削弱机体的消化吸收功能。

3 热应激对肠道功能的影响

3.1 热应激对肠道消化吸收功能的影响 肠道是动物消化吸收养分的关键部位，而肠道微生物的重要生理功能就是协助宿主分解和消化营养物质，尤其是复杂多糖这类大分子物质，为机体提供自身新陈代谢得不到的小分子，提高饲料的消化率和吸收率，保证机体的生长代谢有充足的物质基础。

机体肠道结构的完整性是衡量肠道消化吸收能力的重要指标。肠绒毛是肠道吸收营养物质的主要部位，绒毛高度与肠道的吸收能力呈正比，隐窝深度与消化功能呈反比。热应激发生后，胃肠道黏膜形态结构的损伤，应激激素分泌水平的改变，胃肠道微生物区系的失衡及消化酶活性的降低都会抑制养分的消化吸收。在热应激条件下，由中枢神经系统和肠道内分泌系统共同参与控制畜禽的采食和肠道的消化过程。热应激刺激机体交感神经兴奋，甲状腺激素分泌降低，胃肠道蠕动减慢，使得饲料在消化道中的停留时间变长，从而抑制胃排空过程和采食中枢，降低采食量和削弱消化功能，最终减慢畜禽的生长速度；同时，胃壁细胞分泌胃酸受到抑制，饲料消化率降低，肠道吸收能力减弱。热应激除了会降低营养物质的消化率外，还会引起肝脏、胰腺和胆囊等消化器官的损伤。

3.2 热应激对肠道屏障功能的影响 肠道是热应激反应的中心器官，肠道的屏障功能包括机械屏障、免疫屏障和生物屏障。在高温高湿环境下，机体散热受阻引起体内血液重新分配流向四肢及体表，造成内脏和肠道严重缺氧缺血。肠道在缺氧条件下会破坏有益菌的生存环境，抑制其定植和繁殖能力，使有害菌占据优势地位，产生大量有毒有害物质和炎症因子，不断攻击肠道上皮细胞膜；另一方面，肠道上皮细胞的生长和增殖对于生存环境和营养物质的要求较严格，肠道一旦缺氧缺血，上皮细胞更新速度减慢或导致损伤、脱落，膜的通透性也因此增加，有害分子进入血液循环引起血液代谢和循环的紊乱，严重者还会导致败血症和毒血症。热应激发生后，肠道内血液供应和饲料摄入量减少，使肠道可获得性的营养物质减少，诱发氧化应激和炎症反应损伤肠道黏膜，进而改变肠道的形态结构。另外，热应激会引起糖皮质激素水平上升，从而降低胃肠道黏液的分泌，使胃肠道上皮细胞的蛋白质合成受阻和分解加速，减缓上皮细胞的更新再生速度，使胃肠道黏膜屏障出现功能障碍。

紧密连接是肠道上皮屏障的重要组成部分。在正常情况下，紧密连接具有允许离子及小分子可溶性物质通过，阻止毒性大分子和细菌等微生物通过的选择性渗透作用，能够维持相邻上皮细胞间的正常结构和功能，有效地阻止肠腔内有害物质的旁细胞转运，从而维持肠上皮屏障功能的完整性。热应激会损伤上皮细胞间的紧密连接，增加肠道上皮的通透性而破坏肠道屏障，使肠腔中细菌进入血液循环诱发机体炎症或器官功能衰竭。热应激激活下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴（HPA 轴），促使糖皮质激素分泌增多，儿茶酚胺水平上升，进一步破坏肠道上皮细胞的紧密连接。热应激对肠道黏膜造成损伤可能与肥大细胞和肠上皮细胞间的紧密连接蛋白表达有关，Deng 等［13］研究表明，热应激条件下蛋鸡肠道内的肥大细胞数量增加，肥大细胞可以分泌增强上皮细胞通透性的活性物质。

3.3 热应激对肠道免疫功能的影响 肠黏膜上存在着致密的免疫和非免疫防御系统，能有效地抑制有害微生物进入体内，而由热应激引起的肠道形态和完整性的损伤会引发肠黏膜中的炎症反应，进而损害机体的免疫系统。研究表明，热应激诱导肠道微生态发生紊乱，破坏肠道上皮的完整性，使肠道物理屏障受损而发生肠道渗漏，内毒素和脂多糖等有害物质的渗透系数增加，引发机体炎症反应，导致内脏器官病变和功能失调，最终出现机体代谢表型障碍。健康的肠道菌群不仅可以参与消化吸收，受到刺激后还会激活宿主免疫系统，产生非特异性调节因子，维持肠道微生态平衡。反之，动物肠道菌群结构和多样性发生变化会使得肠道黏膜受损、免疫力下降。热应激会引起机体的免疫应答，降低巨噬细胞的吞噬功能，减少循环中淋巴细胞的数量，而炎性渗透物中存在的大量异嗜性细胞反映了细菌从肠上皮到固有层的侵袭，生物体的抗病能力被削弱，致病致死率升高。热应激还能通过神经内分泌影响免疫功能。高温环境会导致皮质醇分泌增加，抑制机体免疫器官的发育和淋巴组织蛋白质的合成，从而促进免疫器官的细胞凋亡和免疫系统的损伤。有研究表明，环境应激会阻碍胸腺、脾脏、肝脏和淋巴器官等免疫器官的发育分化，引起免疫抑制［14］。另有研究表明，热应激导致功能菌群的免疫系统增加，表明机体可以增加肠道内与免疫相关的微生物，从而提升机体抵抗应激的能力。

4 营养物质对热应激的修复作用

缓解热应激刺激的营养修复措施可以通过添加抗热应激营养物质如益生菌、酵母培养物和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）等，来恢复肠道微生物的生态平衡和修复受损的肠道屏障。

4.1 益生菌 益生菌是一种活性微生物，通过与致病菌竞争附着位点达到阻止其粘附宿主细胞，降低病原微生物水平的目的，从而增加有益菌的比例，丰富肠道微生物的多样性，缓解肠黏膜的损伤，调节机体的肠黏膜免疫功能，防止肠道感染，进而改善宿主的生产性能。据报道［15］，热应激条件下，给肉鸡日粮中添加乳酸杆菌，可以增加空肠盲肠乳酸杆菌数量，有效抑制致病性大肠杆菌的繁殖生长。杨梅梅［8］发现，通过添加中药复方与益生素可以缓解热应激对拟杆菌属、颤螺菌属、柔嫩梭菌属、梭菌属、瘤胃球菌属丰度的影响，可以减缓高温反应，防止热应激损伤肠道，使肠黏膜保持完整。此外，中药复方和益生素还可以增加乳酸杆菌属、芽孢杆菌属、肠球菌属、萨特氏菌属的比例。

益生菌不仅改变肠道微生物的菌群结构，还能缓解损伤的肠道屏障结构，降低机体感染外源病原体的风险。张相伟［16］试验发现，食用芽孢杆菌能恢复热应激引起的绒毛、黏膜损伤。Deng 等［13］研究发现，地衣芽孢杆菌可以改善热应激造成的鸡蛋生产障碍，提高产蛋率、维护肠道健康。Al-Fataftah 等［11］报道，枯草芽孢杆菌可以增加热应激下肉鸡的日增重、日采食量、肠道绒毛高度、隐窝深度、绒毛表面积、上皮细胞面积以及乳酸杆菌与双歧杆菌数量。徐基利等［17］发现在饲粮中添加乳酸菌制剂可以使肉仔鸡小肠绒毛长度增长，隐窝变浅，提高小肠消化吸收功能。4.2 酵母培养物 酵母培养物（YC）含有丰富的蛋白质和B 族维生素等机体必需的营养元素，还有大量的酵母细胞代谢产物及酵母细胞壁，极大地促进了胃肠道微生物区系的平衡。酵母细胞壁中的甘露寡糖作为动物肠道内有益菌生长代谢的营养物质，可被双歧杆菌和乳酸杆菌选择性发酵利用，并促进其生长繁殖，而大肠杆菌、沙门氏菌、产气荚膜梭菌等致病菌却因无法利用而死亡。还有研究认为，在高温高湿的气候下，酵母能提高鸡群对肠道细菌的免疫能力和降低死亡率，显著影响鸡群的生产性能。

4.3 EGCG 表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶多酚中最活跃的物质，也是一种天然抗氧化剂，具有很强的抗氧化活性和抗炎能力。EGCG主要是通过降低促炎因子和趋化因子的表达水平来发挥抗炎作用。在日粮中添加EGCG 后，能显著增加肉鸡空肠Nrf2、Claudin-1 和Muc2 基因表达量，Muc2 和Claudin-1 是肠上皮重要的屏障组分，可防止有害物质到达上皮表面，还能显著降低NF-κB 和LITAF 的基因表达量。NF-κB 是炎症、先天免疫和肠屏障功能的调节中枢，在肠上皮炎症细胞因子和紧密连接通透性的调节中起关键作用，它的过表达会导致家禽发生肠道炎症；而LITAF 是炎症反应中产生的促炎细胞因子，会破坏肠道紧密连接。总之，EGCG能够提高热应激肉鸡的抗氧化和抗炎能力，预防肠道发生炎症损伤，从而保护肠道结构的完整性和相关功能。

4.4 其他物质 肠道是机体中极易受到热应激影响的器官之一，会通过产生大量自由基来损害肠道细胞结构。而维生素C和黄芪多糖均有缓解氧化应激的作用，促进肠道抗氧化基因的表达，提高抗氧化能力，降低肠上皮细胞凋亡基因的表达，干预脂质过氧化反应，对于维持肠道形态的完整性，提高生产性能及免疫力具有重要效果，且黄芪多糖的作用优于维生素C［18］。

另外，Song等［19］通过在饲料中添加纤维寡糖发现可进一步增加乳酸杆菌的丰富程度，改善热应激给肉鸡带来的不良影响。康磊等［20］在日粮中添加谷氨酰胺显著提高了热应激肉鸡盲肠内乳酸杆菌、双歧杆菌的数量，降低了产气荚膜梭菌、大肠杆菌的数量。王珏等［21］在热应激条件下添加铬发现蛋鸡空肠绒毛和肠腺的长度增加，淋巴组织发达，消化管的组织结构得到有效改善。Costa 等［22］报道指出，饲粮中添加L-精氨酸可有效缓解热应激，降低肠上皮的渗透性，防止出现细菌移位。

5 小结与展望

热应激扰乱了肠道微生物区系的生态平衡，破坏了肠道的形态结构和渗透性功能，极大地损害了家禽的生长和繁殖性能，严重影响了动物福利及家禽健康状况。因此，找到能有效修复热应激下家禽肠道损伤的营养性措施成为研究重点，相关学者针对营养性添加剂的修复作用已开展了部分研究。但是，关于热应激影响家禽肠道健康的作用机理及如何通过营养调控有针对性地缓解肠道损伤，还需进一步深入和系统地研究。

一是《条例》针对太湖流域的特点及新情况、新问题，综合国家、地方涉水法律法规的有关规定，将水资源保护规划与水污染防治规划、水功能区水质目标、纳污能力、限制排污总量意见、水污染物排放总量控制等水法和水污染防治法中有关制度予以有效衔接，实现了法律制度的综合与协调。