微生物-腸-腦軸調(diào)控蛋雞應(yīng)激性異常行為的研究進(jìn)展

鄒昕羽 CHENG Hengwei 金美蘭 江 莎，3*

(1.西南大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院動(dòng)物健康與動(dòng)物性食品安全國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，重慶 2400715；2.美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所，西拉斐特 2479072；3.西南大學(xué)醫(yī)學(xué)研究院免疫學(xué)研究中心，重慶 2402460)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)動(dòng)物源性產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量要求不斷提高。為了滿足人們的需求，養(yǎng)殖業(yè)根據(jù)畜禽生產(chǎn)性能進(jìn)行品系篩選，然而在選育過程中，由于片面重視高生產(chǎn)性能，忽視了其他性狀，動(dòng)物往往因生產(chǎn)或繁殖性狀過度表現(xiàn)而出現(xiàn)免疫抑制、功能障礙、代謝紊亂、應(yīng)激敏感[1-2]和行為異常增加等情況，這損害了動(dòng)物健康和福利[3]?，F(xiàn)代養(yǎng)禽業(yè)普遍采用高密度集約化飼養(yǎng)管理模式。在蛋雞飼養(yǎng)過程中，飼養(yǎng)群體越大，社會(huì)等級(jí)秩序穩(wěn)定性越差，動(dòng)物情緒緊張度越高，導(dǎo)致傷害性行為發(fā)生頻率增加[4]。飼養(yǎng)過程中的轉(zhuǎn)舍和斷喙等管理措施也易誘發(fā)蛋雞出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致動(dòng)物出現(xiàn)異常行為。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)并伴隨異常行為時(shí)，腸道菌群多樣性也遭受破壞，出現(xiàn)腸道炎癥，引起機(jī)體局部或系統(tǒng)性感染[5]。

最新國內(nèi)外研究表明，微生物-腸-腦軸可影響宿主的社會(huì)行為[6]。腸道菌群被視為一個(gè)跨物種的虛擬內(nèi)分泌器官，其分泌各種生物活性物質(zhì)，作用于大腦，調(diào)節(jié)生物的應(yīng)激反應(yīng)和相關(guān)行為[7]。Münger等[6]提出，腸道菌群和社會(huì)行為之間存在密切聯(lián)系，腸道菌群可影響宿主社會(huì)行為，而群體間的社會(huì)結(jié)構(gòu)和交流可改變腸道菌群組成。慢性應(yīng)激會(huì)破壞腸穩(wěn)態(tài)和緊密連接，增加腸道通透性，形成“腸漏”，導(dǎo)致大量病原菌和有毒代謝產(chǎn)物滲透進(jìn)入血液，造成神經(jīng)炎癥、精神障礙和異常行為[8]。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)腸道有益菌具有調(diào)節(jié)免疫[9]、吸收代謝[10]和神經(jīng)內(nèi)分泌[7]等功能，例如食品添加劑中的益生菌通過調(diào)節(jié)腸道微生物群的結(jié)構(gòu)和多樣性來影響宿主的微生物-腸-腦軸，從而達(dá)到預(yù)防或抑制精神疾病的目的[11]。

1 蛋雞的應(yīng)激及其異常行為

野生動(dòng)物在經(jīng)過千百年的人工圈養(yǎng)和選育后被馴化為家畜家禽。在被馴化過程中，為了適應(yīng)人工飼養(yǎng)環(huán)境和管理措施，動(dòng)物依賴基因序列或非基因序列的改變(如DNA甲基化)而改變基因表達(dá)水平，調(diào)整物種的生理活動(dòng)和行為方式。但是，并不是所有畜禽最終都能完全適應(yīng)環(huán)境變化，在某些環(huán)境影響下，被沉默的不利基因還可能被喚醒，導(dǎo)致動(dòng)物不適應(yīng)人工飼養(yǎng)環(huán)境，而出現(xiàn)過度應(yīng)激或應(yīng)激性異常行為。

1.1 應(yīng)激

應(yīng)激是身體對(duì)各種緊張性刺激的非特異性反應(yīng)，是動(dòng)物得以生存的重要因素之一，可增加動(dòng)物的適應(yīng)性和存活率。對(duì)個(gè)體產(chǎn)生積極作用的應(yīng)激被定義為恰當(dāng)應(yīng)激或正向應(yīng)激，而產(chǎn)生消極影響性質(zhì)的應(yīng)激為負(fù)向應(yīng)激或過度應(yīng)激?，F(xiàn)代蛋雞養(yǎng)殖采用分階段飼養(yǎng)制度，這導(dǎo)致蛋雞一生通常需經(jīng)歷1～2次轉(zhuǎn)群，在陌生環(huán)境和與不熟悉雞混群的共同刺激下雞易產(chǎn)生急性應(yīng)激。傳統(tǒng)籠養(yǎng)模式下，高密度飼養(yǎng)和有限的活動(dòng)空間限制了雞的覓食、探索、棲息、沙浴和筑巢等自然行為，這些自然行為的減少或缺失可共同誘發(fā)慢性應(yīng)激[12]。雞只產(chǎn)生過度應(yīng)激時(shí)會(huì)出現(xiàn)生理障礙和代謝紊亂，尤其會(huì)造成胃腸道結(jié)構(gòu)功能以及微生物菌群紊亂，如：1)腸道共生菌的種類和定植數(shù)量被破壞，原微生物菌群平衡被打破，有益菌群減少，有害菌群及其毒力增加，誘發(fā)腸道炎癥；2)病原菌的存活率和侵襲力增加；3)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收受阻；4)擾亂腸道微生物產(chǎn)生γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)、多巴胺(dopamine，DA)和去甲腎上腺素(noradrenaline，NE)等具有神經(jīng)遞質(zhì)功能的物質(zhì)；5)破壞腸道屏障功能，增加腸道通透性，使病原菌能夠透過腸道屏障，造成宿主的代謝紊亂并誘發(fā)敗血癥；6)損傷上皮細(xì)胞，產(chǎn)生自由基并降低抗氧化能力造成氧化應(yīng)激[13-16]，最終影響動(dòng)物的健康。同時(shí)，各種應(yīng)激源的過度刺激會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物表現(xiàn)出啄羽、攻擊和同類相食等異常行為。

1.2 啄癖

啄羽是一種表現(xiàn)為籠養(yǎng)蛋雞反復(fù)不停地啄彼此羽毛的異常行為。在籠養(yǎng)體系中有80%的蛋雞會(huì)有不同程度的啄羽行為，它包括輕啄和重啄2類。輕啄是反復(fù)啄羽毛的尖端和邊緣，一般是正常表現(xiàn)[17]。重啄是指雞用力啄并拉扯羽毛，甚至吃掉羽毛的行為[18]。產(chǎn)蛋后突出的泄殖腔和受損出血的皮膚是啄羽出現(xiàn)的一個(gè)誘因，雞只會(huì)攻擊受傷的同伴，甚至出現(xiàn)同類相食的現(xiàn)象[19]。啄羽行為能使雞只大腦釋放大量DA，過多的DA通過與神經(jīng)元受體結(jié)合，產(chǎn)生一系列強(qiáng)烈且短暫的快感并使動(dòng)物上癮，造成啄羽行為的進(jìn)一步強(qiáng)化。并且，啄羽行為還能通過學(xué)習(xí)行為在種群內(nèi)傳播，導(dǎo)致雞群同類相食、產(chǎn)蛋量下降和死亡率增加[20]，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。所以啄羽，尤其是重啄，一直是影響家禽健康和福利的主要原因之一。

1.3 攻擊行為

陌生的個(gè)體被迫混群時(shí)，為了建立新的社會(huì)優(yōu)勢(shì)序列，常引發(fā)爭斗行為，雞會(huì)直接攻擊性叨啄同類的頭、趾及肛門等部位，造成不同程度的傷亡，但優(yōu)勢(shì)序列重新建立后，整個(gè)群體社會(huì)關(guān)系會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定[21]。根據(jù)自然法則學(xué)說，動(dòng)物的生產(chǎn)力和其競(jìng)爭力相關(guān)。因現(xiàn)代選育主要針對(duì)高生產(chǎn)力的個(gè)體，這導(dǎo)致了動(dòng)物群體處理環(huán)境和生理問題的能力減弱，并相對(duì)增加了動(dòng)物的競(jìng)爭性和攻擊性。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過20多年人工選擇的商業(yè)蛋雞DeKalb XL的產(chǎn)蛋量顯著增加，但因攻擊行為和同類相食導(dǎo)致的死亡率也相應(yīng)增加了約10倍[22]。根據(jù)“挫折-攻擊理論””，即在遇到挫折時(shí)會(huì)有潛在的攻擊性傾向，當(dāng)雞群處于如傳統(tǒng)籠養(yǎng)等空間限制性環(huán)境下，雞展示它們自然行為的權(quán)利被剝奪，面對(duì)一成不變的環(huán)境，沒有新鮮事物的刺激，動(dòng)機(jī)得不到滿足，雞群會(huì)因此陷入一種沮喪狀態(tài)，從而引起應(yīng)激反應(yīng)并伴有攻擊性[23]。

2 應(yīng)激調(diào)控系統(tǒng)

脊椎動(dòng)物在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及刺激反應(yīng)上具有高度相似性，均受大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)、DA等激素分泌量的共同影響，且鳥類核心的“社會(huì)行為網(wǎng)絡(luò)”與哺乳動(dòng)物類似[24]，即鳥類控制情緒和行為(對(duì)環(huán)境刺激的反應(yīng))的大腦結(jié)構(gòu)和功能與哺乳動(dòng)物相似，例如下丘腦、后背腹嵴(與哺乳動(dòng)物的杏仁核同源)和中縫核[25]，另外鳥類神經(jīng)遞質(zhì)受體如5-HT受體等的分布也與哺乳動(dòng)物類似[26]。因此，蛋雞對(duì)應(yīng)激源的反應(yīng)與哺乳動(dòng)物類似，都分別由下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA)軸和交感-髓質(zhì)-腎上腺(sympathetic-medullary-adrenal，SMA)軸這2個(gè)主要的應(yīng)激反應(yīng)系統(tǒng)來調(diào)控。HPA軸作為一個(gè)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，其功能是調(diào)控長時(shí)間持續(xù)累積的應(yīng)激反應(yīng)，而SMA軸的功能是調(diào)控一個(gè)短期的“戰(zhàn)斗或逃避”反應(yīng)。在應(yīng)激刺激下，神經(jīng)內(nèi)分泌的穩(wěn)態(tài)發(fā)生改變，由HPA軸調(diào)控釋放的皮質(zhì)酮(corticosterone，CORT)和SMA軸釋放的兒茶酚胺神經(jīng)肽包括DA、腎上腺素(epinephrine，EN)和NE的濃度發(fā)生改變，多種激素共同調(diào)控動(dòng)物的病理性生理狀態(tài)和行為[27]。

2.1 CORT與應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度

CORT是腎上腺受到刺激時(shí)產(chǎn)生的一種皮質(zhì)激素，血漿中CORT的濃度常被當(dāng)作判斷應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度的指標(biāo)。研究表明，CORT可以通過與大腦中的受體結(jié)合，影響如下丘腦和中縫核中5-HT的合成、代謝及其受體密度[28]，最終調(diào)節(jié)和改變生物的生理功能和行為。Davies等[29]研究發(fā)現(xiàn)，鳥類領(lǐng)地行為的攻擊性強(qiáng)弱與CORT濃度有關(guān)且在雞胚胎發(fā)育期間暴露于過量的CORT會(huì)改變雞的HPA軸活性和5-HT能系統(tǒng)的功能，使出生3周的雞攻擊頻率增加[30]。

2.2 DA與應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度

DA參與調(diào)節(jié)攻擊性和防御性行為，DA的濃度也已被用作應(yīng)激反應(yīng)的指標(biāo)[31]。具有攻擊性行為的日本鵪鶉的大腦中發(fā)現(xiàn)了高濃度的DA[32]。Dennis等[33]指出，給予DA D1受體激動(dòng)劑后，蛋雞的攻擊性增加，而DA D2受體激動(dòng)劑作用效果因各自品種的攻擊性強(qiáng)度不同而不同。同樣，使用DA D2受體拮抗劑后蛋雞攻擊性行為下降，且相應(yīng)下丘腦中5-HT和EN濃度升高。DA D2受體基因是與人類異常行為有關(guān)的為數(shù)不多的單位點(diǎn)基因座之一，因此推斷它可能與禽類啄癖、同類相食等異常行為有關(guān)。

2.3 EN和NE與應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度

EN和NE與CORT一樣，被稱為“應(yīng)激激素”。急性應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物血漿中NE濃度增加，其升高程度可以反映應(yīng)激刺激的強(qiáng)度。研究表明，EN和NE參與并控制行為、情緒和對(duì)應(yīng)激源的適應(yīng)能力，如通過臨床和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)下丘腦NE釋放量增加與血清中CORT濃度和焦慮樣行為有關(guān)[34]。同時(shí)大量證據(jù)表明，有抑郁、焦慮等精神疾病的患者，大多出現(xiàn)NE能系統(tǒng)和5-HT能系統(tǒng)紊亂的現(xiàn)象[35]，并且5-HT-NE再攝取途徑已成為創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙心理治療的目標(biāo)[36]。

2.4 5-HT與應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度

無論脊椎還是無脊椎動(dòng)物，大腦中5-HT對(duì)社會(huì)行為尤其是攻擊性行為起著重要的作用。研究表明，攻擊性強(qiáng)的動(dòng)物大腦(包括下丘腦)中5-HT濃度較低[37]，增加大腦(側(cè)下丘腦和杏仁核)5-HT和/或5-羥吲哚乙酸(5-HIAA，5-HT代謝終產(chǎn)物)濃度可阻止或抑制嚙齒動(dòng)物的掠食性攻擊行為[38]。補(bǔ)充色氨酸(5-HT合成前體)可顯著降低豬的攻擊性行為[39]，限制雄性雞和雌性雞的傷害性啄斗[40]。此外，5-HT1和5-HT2受體的功能也與攻擊性有關(guān)，當(dāng)5-HT受體功能受損或5-HT1受體基因被敲除時(shí)攻擊性會(huì)隨之增強(qiáng)[41]。所以腦中5-HT及其代謝物的濃度和5-HT受體的密度，被用作衡量試驗(yàn)動(dòng)物攻擊行為強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是篩選溫良蛋雞的生物標(biāo)志物，以此來避免蛋雞斷喙，減輕生產(chǎn)中的痛苦[42]。

研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)激反應(yīng)如CORT、5-HT濃度的改變會(huì)影響腸道菌群的組成[43]，同時(shí)腸道菌群又會(huì)反向影響HPA軸的敏感性、神經(jīng)發(fā)育和行為[44]，以此有人提出微生物-腸-腦軸雙向交流的概念。

3 微生物-腸-腦軸對(duì)雞應(yīng)激及其異常行為的影響

腸道菌群像一個(gè)內(nèi)分泌器官一樣可通過腸-腦軸的雙向通訊整合來自代謝、免疫、內(nèi)分泌和神經(jīng)通路發(fā)出的信號(hào)，并通過腸神經(jīng)、迷走神經(jīng)等外周神經(jīng)系統(tǒng)、激素信號(hào)、免疫系統(tǒng)和短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)等微生物代謝產(chǎn)物反向調(diào)節(jié)微生物-腸-腦軸的病理性生理功能，影響宿主的行為和健康[45]。人類腸道菌群的改變與各種神經(jīng)變性或神經(jīng)炎癥引起的抑郁和精神紊亂有關(guān)[46]，也對(duì)宿主的攻擊行為、焦慮癥及相關(guān)社會(huì)行為有潛在的影響[47]。同樣的，腸道菌群被視為一種“虛擬內(nèi)分泌器官”也會(huì)影響禽類的健康[48]，并且有研究發(fā)現(xiàn)啄羽嚴(yán)重程度不同，蛋雞腸道內(nèi)微生物多樣性也不同[49]。

3.1 微生物-腸-腦軸改善禽類應(yīng)激狀態(tài)及其異常傷害行為

研究證明，動(dòng)物行為異常會(huì)引起腸道菌群結(jié)構(gòu)改變。Chen等[50]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表達(dá)自然行為的能力被抑制時(shí)，蛋雞會(huì)產(chǎn)生慢性應(yīng)激，出現(xiàn)假沙浴行為，腸道微生物群落多樣性降低，造成微生物在屬和種水平上籠養(yǎng)雞與散養(yǎng)雞的顯著差異。重啄蛋雞腸內(nèi)梭菌屬相對(duì)豐度比輕啄蛋雞高，但葡萄球菌和乳酸菌相對(duì)豐度較低[51]。腸道菌群與行為之間的影響是相互的，無菌鼠定植特定益生菌后可糾正社會(huì)壓力引起的HPA軸過度反應(yīng)[52]，顯著減弱家鼠類似強(qiáng)迫癥行為[53]。雞作為社會(huì)性動(dòng)物，在新環(huán)境下會(huì)表現(xiàn)出恐懼、抑郁或焦慮等異常心理，并且為了在陌生群體中建立新的社會(huì)秩序常常會(huì)攻擊同伴。Cheng等[54]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌可以減少蛋雞的攻擊行為，顯著減少優(yōu)勢(shì)蛋雞的威脅性踢踹次數(shù)和啄頭、啄羽頻率，且優(yōu)勢(shì)蛋雞攻擊行為的減弱與飼喂益生菌后血液中5-HT濃度的下降有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌可以改善熱應(yīng)激行為和炎癥反應(yīng)，減少喘氣、打盹、飲水的次數(shù)，增加行走、覓食的時(shí)間[55]。因此，人們提出可通過改善人類和蛋雞等動(dòng)物[48]腸道菌群和腸穩(wěn)態(tài)來調(diào)節(jié)腸-腦軸功能，從而防止或減少過度應(yīng)激誘導(dǎo)的異常行為和精神障礙的出現(xiàn)。

3.2 微生物-腸-腦軸改善蛋雞的應(yīng)激狀態(tài)及其相關(guān)異常行為的機(jī)制

3.2.1 迷走神經(jīng)

迷走神經(jīng)是微生物群與大腦溝通的一條途徑，是連接腦干孤束核和胃腸道的主要神經(jīng)通路。Kaelberer等[56]研究發(fā)現(xiàn)，迷走神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元可與腸上皮內(nèi)分泌細(xì)胞形成突觸，以谷氨酸為神經(jīng)遞質(zhì)，將腸道刺激信息直接傳遞給大腦；另外，微生物的代謝產(chǎn)物可刺激腸上皮內(nèi)分泌細(xì)胞的分泌和通過迷走神經(jīng)間接影響大腦，從而控制行為。Pradhananga等[57]研究發(fā)現(xiàn)，腸道共生菌半胱氨酸蛋白酶和大腸桿菌脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可分別通過激活蛋白酶激活受體-2和神經(jīng)元上Toll樣受體4增強(qiáng)迷走神經(jīng)元的興奮性，細(xì)菌代謝物吲哚可通過刺激腸內(nèi)分泌細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)間接調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)傳入活動(dòng)[58]；同樣研究表明，雞腸腔內(nèi)分泌細(xì)胞，即L細(xì)胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能上與哺乳動(dòng)物類似，可以對(duì)消化道內(nèi)的賴氨酸、蛋氨酸等蛋白質(zhì)及微生物代謝產(chǎn)物做出反應(yīng)，通過分泌GLP-1控制雞的食欲及攝食行為[59]。Bravo等[60]研究發(fā)現(xiàn)，鼠李糖乳桿菌可減少應(yīng)激誘導(dǎo)的CORT，矯正焦慮、抑郁等行為，但切除小鼠膈下迷走神經(jīng)后鼠李糖乳桿菌對(duì)行為的矯正作用消失；同樣，雙歧桿菌NCC3001對(duì)小鼠焦慮行為的矯正作用也因膈下迷走神經(jīng)的切除而消失[61]，從而證實(shí)了迷走神經(jīng)這一傳導(dǎo)途徑。但并不是所有腸道微生物均通過迷走神經(jīng)這一條途徑來影響大腦和行為。

3.2.2 微生物代謝

色氨酸是腸道益生菌最常見的代謝產(chǎn)物之一，是5-HT合成的限速底物，它可穿過血腦屏障直接影響中樞5-HT的合成[62]，參與宿主情緒和認(rèn)知調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂富含色氨酸飼糧的動(dòng)物(如豬、鼠和雞)會(huì)出現(xiàn)下丘腦中5-HT活性(5-HT/5-HIAA)增強(qiáng)，使處于重新混群的動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度降低[63]。飼喂益生菌能夠增加小鼠紋狀體中5-HT的含量以及5-HT相關(guān)合成酶的表達(dá)[64]，改善無菌小鼠的焦慮行為[65]。5-HT對(duì)應(yīng)激的鎮(zhèn)靜作用在雞身上同樣適用[66]，枯草芽孢桿菌可提高肉雞中縫核中5-HT的濃度，并且使下丘腦中應(yīng)激相關(guān)內(nèi)分泌物NE和DA濃度顯著降低[67]。Van Hierden等[68]研究指出，5-HT可能通過DA能系統(tǒng)發(fā)揮作用，通過減少DA神經(jīng)傳遞顯著降低蛋雞的啄羽頻率。

SCFAs是腸道菌群另一主要代謝產(chǎn)物，包括丁酸鹽、丙酸鹽及乙酸鹽等。SCFAs是腸道和大腦溝通的關(guān)鍵分子，可影響中樞免疫系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)傳導(dǎo)等生理過程。SCFAs可調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中小膠質(zhì)細(xì)胞的成熟和功能，改善無菌小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞的缺陷[69]；參與神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生，如哺乳動(dòng)物主要通過游離脂肪酸受體2(free fatty acid receptor 2，F(xiàn)FAR2)或G蛋白偶聯(lián)受體41的激活刺激腸內(nèi)分泌細(xì)胞L細(xì)胞分泌GLP-1和酪酪肽，但與哺乳動(dòng)物不同，Zhang等[70]已研究證實(shí)SCFAs中乙酸鹽對(duì)雞FFAR2刺激作用最強(qiáng)，且SCFAs誘導(dǎo)的GLP-1的分泌主要通過細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)因子——細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)通路的激活；通過組蛋白去乙?；钢委煙o菌(GF)小鼠額皮質(zhì)組蛋白乙?；笔?、長期社會(huì)壓力引起的HPA軸功能亢進(jìn)和焦慮、抑郁樣行為[71-72]。研究表明，在粗暴運(yùn)輸造成的應(yīng)激下，雞HPA軸亢進(jìn)，CORT濃度升高，采食攝水量下降，腸道產(chǎn)SCFAs水平顯著降低，而添加乳酸菌可以通過產(chǎn)生乳酸和丙酸鹽恢復(fù)SCFAs水平[73]。并且，Tian等[74]研究指出，抑郁癥患者腸道中SCFAs水平下降，雙歧桿菌同樣可以提高丁酸鹽含量并降低血清CORT濃度，顯著減少小鼠的抑郁行為。但由于SCFAs的半衰期很短，微生物代謝所產(chǎn)生的濃度是否足夠影響大腦的研究還并不清楚。此外，研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群內(nèi)含特定的酶可以促進(jìn)多酚及其中間代謝物的生物轉(zhuǎn)化，提高多酚的生物利用度，通過調(diào)控促炎因子誘導(dǎo)的犬尿氨酸代謝通路(與色氨酸合成5-HT途徑互為競(jìng)爭關(guān)系)的活性，調(diào)節(jié)抑郁癥患者大腦中5-HT濃度，減少神經(jīng)炎癥，并改善認(rèn)知障礙[75]。

3.2.3 免疫調(diào)節(jié)

腸道微生物群對(duì)免疫系統(tǒng)的發(fā)育至關(guān)重要，正常微生物的定植可矯正無菌小鼠的部分免疫功能異常，尤其是改善神經(jīng)炎癥相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞的整體缺陷[69]。研究表明，異常應(yīng)激誘導(dǎo)的抑郁患者具有高水平的促炎性因子，這些促炎性因子可通過刺激HPA軸的活性進(jìn)一步增加動(dòng)物和人的焦慮樣行為，而服用抗炎藥物可明顯促進(jìn)患者康復(fù)。過度應(yīng)激能損壞腸黏膜屏障，并且增加腸道通透性，使內(nèi)毒素進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)并激活小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致長期的神經(jīng)炎癥，使神經(jīng)遞質(zhì)如5-HT、DA和NE合成受阻，影響大腦活動(dòng)[76]。而益生菌可以逆轉(zhuǎn)雞應(yīng)激導(dǎo)致的連接黏附分子2(junctional adhesion molecule 2，JAM2)、緊密連接蛋白-1(zonula occludens-1，ZO-1)、黏液蛋白2(mucin 2，MUC2)等緊密連接蛋白基因表達(dá)的降低[77]，阻止雞熱應(yīng)激腸道中肥大細(xì)胞數(shù)目的增多，有效減少組胺和類胰蛋白酶的釋放量[78]，降低腸道通透性。抗菌肽是腸內(nèi)潘氏細(xì)胞分泌的小分子，雞的主要抗菌肽是防御素和cathelicidin(CATH)，益生菌可以顯著提高CATH1、CATH2在雞腸黏膜中的表達(dá)[78]，益生菌如乳酸菌同樣可以產(chǎn)生相應(yīng)的抑/抗菌物質(zhì)，如細(xì)菌素、有機(jī)酸等[79]，增強(qiáng)腸道黏膜免疫功能，抵抗LPS和病原菌的入侵，共同阻止內(nèi)毒素血癥的發(fā)生。Chang等[79]研究發(fā)現(xiàn)，給無特定病原體(SPF)雞添加混合益生菌可顯著增加腸內(nèi)SCFAs水平，使盲腸扁桃體中抗炎因子白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表達(dá)增加，促炎因子干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)表達(dá)減少。同樣，添加地衣芽孢桿菌可以使熱應(yīng)激的雞血清中白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等促炎因子水平正?；?，血清CORT濃度降低，從而改善應(yīng)激行為[78]。研究發(fā)現(xiàn)，益生菌也可以通過產(chǎn)生SCFAs和參與色氨酸分解代謝，產(chǎn)生吲哚3醛，介導(dǎo)核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)的激活，抑制促炎因子的表達(dá)，同時(shí)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活并恢復(fù)認(rèn)知功能[80]。

3.2.4 神經(jīng)營養(yǎng)因子

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factor，BDNF)、神經(jīng)營養(yǎng)因子3(neurotrophins-3，NT-3)是表達(dá)最廣泛的神經(jīng)營養(yǎng)因子，參與調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元的存活、分化以及突觸的傳遞和可塑性功能。研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)注射BDNF可以增強(qiáng)雛雞的記憶力，對(duì)被動(dòng)回避學(xué)習(xí)有更強(qiáng)的保留力[81]，但在雞隔離應(yīng)激試驗(yàn)中，出現(xiàn)海馬體中BDNF含量下降并伴隨重度抑郁行為的出現(xiàn)[82]，并且海馬體中BDNF的缺失會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力障礙以及多種精神疾病[83]；然而給海馬體內(nèi)低水平BDNF的無菌小鼠定植雙歧桿菌或SPF小鼠的糞便可以使BDNF的水平恢復(fù)以及應(yīng)激后行為正?；痆44]；Tian等[84]研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌可以通過5-HT1A-cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP response element-binding protein，CREB)-BDNF途徑增加大腦前額皮質(zhì)中BDNF的含量，減輕HPA軸亢進(jìn)反應(yīng)，逆轉(zhuǎn)周圍炎癥狀態(tài)，改善應(yīng)激誘導(dǎo)的抑郁行為和神經(jīng)異常；益生菌還可通過增加腦內(nèi)神經(jīng)營養(yǎng)因子的含量誘導(dǎo)海馬體神經(jīng)元對(duì)BDNF的釋放，從而調(diào)節(jié)動(dòng)物情緒[85]。

4 小 結(jié)

腸道菌群在宿主對(duì)急性和慢性應(yīng)激的反應(yīng)中起著重要的作用。社會(huì)壓力誘導(dǎo)的腸道菌群的變化會(huì)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和細(xì)菌代謝物的“泄露”，從而影響大腦的功能尤其是HPA軸和SMA軸功能的紊亂。這些變化會(huì)對(duì)生理和行為穩(wěn)態(tài)造成負(fù)面的影響，最終導(dǎo)致包括攻擊性增加、異常行為以及精神障礙的出現(xiàn)。大量研究結(jié)果表明，膳食中添加的益生菌可以通過調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)、代謝產(chǎn)物和免疫等機(jī)制調(diào)節(jié)5-HT能系統(tǒng)等，減少動(dòng)物應(yīng)激引起的異常行為。但目前該領(lǐng)域的研究主要針對(duì)人類和哺乳動(dòng)物，雖然雞與哺乳動(dòng)物部分組織器官具有相似或同源性，但特異性微生物菌群和具體機(jī)制研究是否有區(qū)別還知之甚少。篩選合適的益生菌，深入研究微生物-腸-腦軸對(duì)蛋雞抗應(yīng)激和傷害性行為的影響，有助于推廣益生菌在禽類飼養(yǎng)管理中的應(yīng)用，避免斷喙等爭議性管理手段的使用，減少因密集籠舍飼養(yǎng)或選擇性繁育造成的傷害性行為及經(jīng)濟(jì)損失。