燕麦β-葡聚糖对断奶家兔生长性能、盲肠菌群及血清代谢物的影响

肉兔具有低投资、高育肥效率、繁殖周期短等特点,同时兔肉营养价值高,含有约20%的蛋白质。肉兔在断奶时由于消化系统及免疫系统未发育完善,容易受病原微生物侵袭导致菌群失衡,引起腹泻等疾病,造成发育受阻、甚至死亡。燕麦β-葡聚糖是一种天然多糖,具有抗炎、抗氧化、增强免疫及调节肠道稳态等多种生物学功能,这与断奶仔兔免疫缺失、消化系统发育不完善的生理特点相适应。因此,本研究通过整合多组学技术探究燕麦β-葡聚糖对断奶仔兔生长性能、肠道菌群和血清代谢物的影响,旨在为燕麦β-葡聚糖在肉兔养殖中的应用提供理论依据。试验一燕麦β-葡聚糖对断奶家兔生长性能、部分血清指标及盲肠形态的影响试验选取3周龄断奶新西兰白兔24只,随机分为对照组(CT组,n=12)和试验组(BG组,n=12),试验预试期7 d,正试期28 d,试验期间两组家兔统一饲喂基础饲粮,正试期开始后每天在BG组家兔饮水中添加200 mg/kg BW燕麦β-葡聚糖,连续添加28 d。试验期间每周统计体重和采食量,计算平均日增重、平均日采食量及料重比,记录各组腹泻只数与死亡只数,计算腹泻率与死亡率。在正试期第28 d采集免疫器官(脾脏、圆小囊和胸腺)并称取湿重,计算免疫器官指数;采集血清,ELISA法检测血清中IElexacaftorL-1β、TNF-α、LPS和二胺氧化酶(DAO)水平;采集盲肠组织,进行H&E和PAS染色,测定盲肠绒毛高度、隐窝深度、肌层厚度、杯状细胞数量并计算绒毛高度和隐窝深度的比值(绒隐比)。结果显示:(1)BG组家兔体重呈上升趋势,在第14 d和第21 d显著增加(P<0.05),在第28 d极显著增加(P<0.01)。燕麦β-葡聚糖显著增加平均日增重和平均日采食量(P<0.05),但未改变料重比(P>0.05)。两组脾脏指数、胸腺指数和圆小囊指数均无显著差异(P>0.05)。(2)BG组血清LPS、IL-1β和TNF-α浓度极显著降低(P<0.01),两组血清DAO水平无显著差异(P>0.05)。(3)BG组家兔绒毛高度、肌层厚度和杯状细胞数量高于CT组,但差异不显著(P>0.05),BG组绒隐比有升高的趋势,但差异不显著(P=0.07)。试验二燕麦β-葡聚糖对断奶家兔盲肠菌群的影响在正试期结束后采集各组家兔盲肠内容物进行16S r RNA测序,分析饲喂燕麦β-葡聚糖后家兔盲肠菌群结构、多样性及组成的变化。多样性分析表明燕麦β-葡聚糖干预下两组家兔盲肠菌群多样性无显著差异(P>0.05)。物种组成分析发现,在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是家兔盲肠中最丰富的菌门,占比均>95%;在属水平上,RBioactive wound dressingsuminococcaceae NK4A214 group和Christensenellaceae R-7 group相对丰度最高。对相对丰度>0.1%的菌门和菌属进行差异性检验,以P<0.1为标准筛选差异菌群,以P<0.05为标准筛选显著差异菌群,结果发现在门水平上BG组中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著低于CT组(P<0.05);在属水平上共筛选到5种差异菌属,其中BG组中Shuttleworthia、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)相对丰度显著高于CT组(P<0.05),Odoribacter、Enterorhabdus和Ruminiclostridium 1相对丰度较CT组有升高趋势(0.05≤P<0.1)。试验三燕麦β-葡聚糖对断奶家兔血清代谢物的影响在正试期结束后采集各组家兔血清,采用非靶向代谢组学技术检测各组家兔血清中的代谢谱,结合多元和单变量统计方法,以VIP>1,P<0.1为标准筛选差异代谢物,以VIP>1,P<0.05为标准筛选显著差异代谢物,并进行相关生物信息学分析。结果发现,BG组和CT组共鉴定到42种差异代谢物(VIP>1,P<0.1),其中26种为显著差异代谢物(VIP>1,P<0.05),主要由脂质(鞘脂类、甘油磷脂类等)、糖类(丙酮酸、苹果酸、顺乌头酸等)和氨基酸及其衍生物(L-苯丙氨酸、犬尿氨酸、肌肽等)组成,这些差异代谢物参与调节糖代谢、氨基酸代谢及脂质代谢等多条代谢通路,其中三羧酸循环、乙醛酸和二羧酸代谢、初级胆汁酸生物合成、组氨酸代谢、鞘脂代谢、丙酮酸代谢、苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸生物合成和亚油酸代谢通路显著改变(P<0.05),苯丙氨酸代谢也发生改变(0.05≤P<0.1)。试验四临床指标、盲肠微生物组与血清代谢组关联性研究(1)通过对5种表型指标与5种差异菌属进行Spearman相关性分析发现,差异菌属与炎症相关指标LPS、TNF-α和IL-1β呈负相关(r<0),与生长性能相关指标ADG和ADFI呈正相关(r>0)。(2)使用Spearman相关性分析方法对筛选到的42种血清差异代谢物和5种差异菌属进行相关性分析,结果发现差异菌属与29种血清差异代谢物呈显著相关(|r|>0.4,P<0.05),参与糖代谢及氨基酸代谢的血清差异selleckchem GSK1349572代谢物与差异菌群呈正相关(r>0),而脂代谢相关血清差异代谢物与差异菌群呈负相关(r<0)。(3)使用Spearman相关性分析方法对筛选到的42种血清差异代谢物和5种表型指标进行相关性分析,发现TNF-α、IL-1β和LPS与31种血清差异代谢物显著相关(|r|>0.4,P<0.05),而ADG、ADFI只与10种血清差异代谢物显著相关(|r|>0.4,P<0.05)。(4)进一步使用Spearman相关性分析方法对炎症相关指标和生长性能相关指标进行相关性分析发现,炎症相关指标与生长性能相关指标呈负相关(r<0),其中,ADFI与TNF-α显著负相关(r<-0.4,P<0.05)。结论:饮水中添加200 mg/kg BW燕麦β-葡聚糖28 d后:(1)增加断奶家兔提高平均日增重和平均日采食量,抑制机体系统性炎症水平,增强肠道功能;(2)盲肠内容物16S r RNA测序结果表明菌群多样性不变,物种组成发生改变;(3)血清代谢谱发生改变,血清糖代谢、氨基酸代谢水平增加,脂代谢水平减弱;(4)关联分析结果表明燕麦β-葡聚糖可能通过调控肠道菌群,影响机体代谢,抑制机体系统性炎症水平,进而促进动物生长。