飼糧中添加包被丁酸鈉對循環(huán)熱應激條件下肉雞生長性能、抗氧化能力和炎性反應的影響

萬 根 黎觀紅 許蘭嬌 瞿明仁

(江西農業(yè)大學動物科學技術學院，江西省動物營養(yǎng)重點實驗室，營養(yǎng)飼料開發(fā)工程研究中心，南昌 330045)

由于肉雞無汗腺、被覆羽毛等特征極易導致熱應激，生產實踐中肉雞獲得最佳飼料報酬的環(huán)境溫度為21～26 ℃，26～32 ℃為不舒適但能維持正常生理功能的溫度范圍，當環(huán)境溫度高于32 ℃時肉雞發(fā)生熱應激并導致生理功能紊亂[1-3]。隨著高密度、集約化飼養(yǎng)模式的采用和全球變暖趨勢的上升，進一步加劇了家禽的熱應激反應，使得熱應激已經成為限制養(yǎng)禽業(yè)發(fā)展的重要因素，每年造成巨大的經濟損失[4-5]。高溫熱應激對家禽的各種功能有不同程度的負面影響，主要表現(xiàn)為引起家禽體溫升高、電解質和內分泌紊亂、免疫抑制、氧化損傷、炎癥反應、腸道黏膜受損及組織損傷，最終導致采食量和飼料轉化率下降、生長發(fā)育遲緩[1-5]。通過營養(yǎng)調控來減輕熱應激對肉雞的危害一直是肉雞生產中關注的主要問題。實際生產中使用了許多抗熱應激營養(yǎng)添加劑，但在提高生長性能、抗氧化能力、免疫應答等方面得出的結論仍不一致[4,6]。丁酸鈉(sodium butyrate,SB)是丁酸的鈉鹽，是一種營養(yǎng)性飼料添加劑，因安全高效而被廣泛關注，具有促生長、抗應激、緩解炎癥反應、抵抗疾病和維持健康的重要作用[7]。丁酸鈉的有效成分是丁酸，是結腸細胞的主要能量來源[7]。研究表明，飼糧中補充酸鈉可促進試驗動物腸道發(fā)育，增加絨毛高度，保持腸道完整性，有助于提高家禽的生長性能和飼料轉化效率[8-10]，并能促進免疫器官發(fā)育，提高免疫功能，減少促炎細胞因子的產生，減少腸道有害細菌數量[11-12]。熱應激能誘導肉雞體內產生過量的皮質酮(CORT)和脂多糖(LPS)而引起氧化應激和免疫抑制[4,6]。研究表明，飼糧補充酸鈉能夠抑制CORT[13]和LPS[14]誘導的肉雞應激反應，減輕應激導致的組織氧化損傷和炎性反應。丁酸鈉具有奶酪酸敗脂臭味、吸濕性非常強且易溶于水等特性，不易保存，有包被和非包被2種類型。研究表明，包被丁酸鈉(coated sodium butyrate，CSB)在飼糧加工[15]、促進生長[16]、抵抗應激[17]、促進腸道發(fā)育及保護健康[18]等多方面的效果均要好于非包被丁酸鈉。因此，推測CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞所產生的負面反應會有良好改善效果。本試驗旨在探討飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞生長性能、抗氧化能力和炎性反應的影響，以期為CSB在肉雞生產實踐中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

CSB購于浙江杭州某飼料有限公司，丁酸鈉含量為30%。

1.2 試驗設計

選用1日齡愛拔益加(AA)肉雞500只，常規(guī)飼養(yǎng)及免疫。飼養(yǎng)至21日齡時，選取健康、體重接近的肉公雞450只，隨機分為5個組，每個組設6個重復，每個重復15只雞。5個組分為1個常溫組(NT組)、1個熱應激組(HS組)和3個熱應激同時補充CSB組(HS+CSB組)，具體的分組設計如下：NT組肉雞飼養(yǎng)在室溫環(huán)境[(24±2) ℃]中，飼喂基礎飼糧；HS組和熱應激+CSB組均接受熱應激處理，即肉雞飼養(yǎng)在日變高溫環(huán)境中(模仿夏季高溫氣候)，HS組飼喂基礎飼糧，3個HS+CSB組分別飼喂在基礎飼糧中添加300(HS+300 mg/kg CSB組)、600(HS+600 mg/kg CSB組)和900 mg/kg CSB (HS+900 mg/kg CSB組)的飼糧。熱應激組肉雞溫度控制程序如下：每天07:30開始升溫，到09:30升至36 ℃左右，09:30—17:30維持在(36±2) ℃，從17:30開始降溫，到19:30降至28 ℃左右，維持在(28±1) ℃直至次日07:30。試驗采用電熱管加熱升溫方法，用溫控儀調控溫度。雞舍相對濕度控制在70%～75%，用霧狀噴水的方法加濕。所有試驗雞在4層立體雞籠飼養(yǎng)，自由采食和飲水。試驗時間為14 d。

1.3 基礎飼糧

本試驗以玉米-豆粕型飼糧為基礎飼糧，飼糧的營養(yǎng)水平參照NRC(1994)飼養(yǎng)標準進行配制。基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis) %

續(xù)表1項目Items1～21日齡1to21daysofage22～35日齡22to35daysofage賴氨酸Lysine0.05蛋氨酸Methionine0.200.20氯化膽堿Cholinechloride0.100.08預混料Premix0.751)0.922)合計Total100.00100.00營養(yǎng)水平Nutrientlevels3)代謝能ME/(MJ/kg)13.6013.50粗蛋白質CP23.1021.00鈣Ca1.010.91有效磷AP0.520.45蛋氨酸Met0.560.42賴氨酸Lys1.271.04蘇氨酸Thr0.830.68色氨酸Try0.230.19

1.4 飼養(yǎng)管理

試驗用房2間，大小、高度、面積、通風等外形建造結構一致，使用相同的試驗雞籠。試驗前對雞舍進行全面清掃、沖洗和熏蒸消毒(高錳酸鉀∶甲醛=1∶2),24 h，通風3 d。試驗肉雞采用4層籠養(yǎng)，每籠15只雞。進雛前1周舍內溫度控制在(34±1) ℃，此后每天降低1 ℃，直至(24±1) ℃。整個試驗過程保證肉雞自由采食和飲水，全天24 h光照，自然通風，按照常規(guī)免疫接種程序對肉雞進行免疫接種。試驗期間，NT組肉雞飼養(yǎng)在一個房間，用空調保持溫度在(24±2) ℃；HS組和HS+CSB組肉雞飼養(yǎng)在另一個房間，通過電熱管加熱逐漸升溫到(36±2) ℃，或通過關閉電熱管、通風及空調等方式逐漸降溫到(28±1) ℃。使用霧狀噴水加濕來維持70%～75%的相對濕度。試驗全程安排有人員監(jiān)控溫濕度。

1.5 樣品采集與處理

在熱應激試驗開始后的第15天08:00從每組的每個重復中隨機選取1只雞，稱重，再用醫(yī)用無菌真空采血管進行翅靜脈采血，室溫靜置1 h后，2 423×g離心10 min條件下制備血清，分裝于無菌EP管中，放置-20 ℃冰凍保存，用于血清生化指標和細胞因子含量的測定。

1.6 測定指標與方法

1.6.1 生長性能指標

在試驗第0(試驗開始前)和14天08:00，以每個重復為單位，對雞進行空腹稱重，對各重復料槽剩余飼糧稱重，分別得出肉雞試驗期間的總增重和總采食量，并計算出生長性能指標，計算公式如下：

平均日采食量(g)=總采食量(g)/(試驗天數×雞只數)；平均日增重(g)=總增重(g)/(試驗天數×雞只數)；料重比=平均日采食量(g)/平均日增重(g)。

1.6.2 血清生化指標及細胞因子含量

根據試劑盒的操作要求，采用紫外吸收光譜法測定血清中丙二醛(MDA)與α1-酸性糖蛋白(α1-AGP)的含量以及肌酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)的活性和總抗氧化能力(T-AOC)，試劑盒購于南京建成生物工程研究所；根據試劑盒的操作要求，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)法測定血清中內毒素(ET)、硫代巴比妥酸反應物(TBARS)、炎性細胞因子[腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-6(IL-6)]、炎性趨化因子[白細胞介素-8(IL-8)]及抗炎細胞因子[轉化生長因子-β(TGF-β)、白細胞介素-10(IL-10)]的含量，試劑盒購于武漢云克隆科技股份有限公司。

1.7 數據處理與統(tǒng)計分析

生長性能指標以重復(籠)為試驗單元，其他指標以每個重復所選的雞作為試驗單元。利用SPSS 19.0軟件對試驗數據進行分析，其中采用t-檢驗對NT組和HS組間差異顯著性進行分析；對接受熱應激處理的4個組(HS組、HS+300 mg/kg CSB組、HS+600 mg/kg CSB組、HS+900 mg/kg CSB組)進行單因素方差分析和Duncan氏法多重比較。以P<0.01表示差異極顯著，P<0.05表示差異顯著，0.05

2 結 果

2.1 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞生長性能的影響

由表2可知，與NT組相比，循環(huán)熱應激極顯著降低了肉雞的平均日采食量與平均日增重(P<0.01)，且具有降低肉雞飼料轉化效率的趨勢(料重比：0.050.05)。

表2 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞生長性能的影響Table 2 Effects of dietary CSB on growth performance of broilers under cyclically heat-stress condition

2.2 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞血清生化指標的影響

由表3可知，與NT組相比，HS組肉雞血清中CAT和GSH-Px的活性及T-AOC極顯著下降(P<0.01)，SOD活性顯著下降(P<0.05)，而LDH活性和α1-AGP、TBARS和ET的含量極顯著升高(P<0.01)，CK活性和MDA含量顯著增加(P<0.05)。循環(huán)熱應激條件下，與HS組相比，飼糧中添加300、600和900 mg/kg CSB顯著增加了肉雞血清中SOD和CAT的活性(P<0.05)，添加300和900 mg/kg CSB顯著增加了肉雞血清中T-AOC(P<0.05)，添加900 mg/kg CSB顯著增加了肉雞血清中GSH-Px的活性(P<0.05)；添加600和900 mg/kg CSB極顯著降低了肉雞血清中LDH的活性(P<0.01)，添加900 mg/kg CSB極顯著降低肉雞血清中TBARS的含量(P<0.01)并顯著減少了α1-AGP與ET的含量(P<0.05)。此外，與HS組比較，飼糧中添加CSB具有降低循環(huán)熱應激條件下肉雞血清中CK活性和MDA含量的趨勢(0.05

表3 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞血清生化指標的影響Table 3 Effects of dietary CSB on serum biochemical parameters of broilers under cyclically heat-stress condition

2.3 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞血清細胞因子含量的影響

由表4可知，與NT組相比，HS組肉雞血清中IL-6、IL-8、IL-1β和TNF-α的含量極顯著增加(P<0.01)。循環(huán)熱應激條件下，與HS組相比，飼糧中添加900 mg/kg CSB可極顯著降低肉雞血清中IL-6的含量(P<0.01)，顯著降低TNF-α、IL-1β與IL-8的含量(P<0.05)，顯著增加TGF-β的含量(P<0.05)；飼糧中添加600 mg/kg CSB可極顯著降低肉雞血清中IL-6的含量(P<0.01)，顯著降低TNF-α的含量(P<0.05)；飼糧中添加300 mg/kg CSB可顯著降低肉雞血清中TNF-α的含量(P<0.05)。此外，與HS+300 mg/kg CSB組相比，HS+600 mg/kg CSB組和HS+900 mg/kg CSB組肉雞血清中TNF-α的含量顯著降低(P<0.05)。

表4 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞血清細胞因子含量的影響Table 4 Effects of dietary CSB on serum cytokine contents of broilers under cyclically heat-stress condition

3 討 論

3.1 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞生長性能的影響

肉雞熱應激是肉雞處于高溫環(huán)境中對熱暴露所做出的非特異性生理反應。大量研究證明，熱應激會加快肉雞營養(yǎng)物質的消耗，降低其采食量和免疫功能，導致代謝紊亂、免疫功能抑制，最終導致生長性能下降[19-21]。本研究結果表明，與NT組相比，循環(huán)熱應激顯著降低肉雞的平均日采食量和平均日增重，飼料轉化率有下降的趨勢，與前人研究結果一致。有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加丁酸鈉可提高肉雞的平均日采食量，降低料重比，提高生長性能[22-23]。本研究中，飼糧中添加900 mg/kg CSB能夠顯著提高熱應激肉雞的平均日采食量和平均日增重。丁酸鈉能提高熱應激肉雞的生長性能很可能與其能夠改善熱應激肉雞腸道健康發(fā)育有關。丁酸鈉進入機體后快速水解為丁酸，丁酸經脂肪酸的β氧化反應途徑為腸道上皮細胞的增殖發(fā)育提供能量以促進其發(fā)育[24]。研究證實，飼糧中添加丁酸鈉能夠提高肉仔雞腸道中淀粉酶、胰蛋白酶及脂肪酶的活性，增加絨毛高度和絨毛高度/隱窩深度的比值，促進有益菌數量的增加，提升肉雞對疾病的抵抗力[25]。還有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加丁酸鈉能促進腸絨毛發(fā)育、維護腸道菌群平衡和免疫穩(wěn)態(tài)，最終提高肉雞的生長性能[8,26-27]。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉的功能效應因其在細胞中的濃度不同而存在較大差異，低濃度的丁酸鈉在細胞中主要通過β氧化為細胞提供能量來促進細胞的增殖分化，而中、高濃度的丁酸鈉則發(fā)揮組蛋白去乙?；敢种苿┑墓δ埽瑢Χ喾N基因的表達進行調控[28]。本試驗中，900 mg/kg CSB對肉雞的促生長效果更好可能是丁酸鈉的這種多重功能效應所引起的，丁酸鈉的這一現(xiàn)象在熱應激肉雞抗氧化和降低炎性反應方面也有類似的效果。

3.2 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞抗氧化能力的影響

熱應激會誘導氧化應激，產生大量活性氧等自由基不能及時被清除，打破體內氧化與抗氧化系統(tǒng)之間的平衡，促進TBARS、MDA等代謝物質的合成，并降低SOD、CAT等抗氧化酶的活性，導致組織器官發(fā)生氧化損傷[29-30]。大量研究表明，熱應激導致家禽血清SOD、CAT等抗氧化酶的活性顯著下降[31-32]，CORT、MDA的含量和CK與LDH的活性顯著上升，進而誘導氧化應激[31]。研究表明，不同熱應激時間對血清氧化指標的影響存在差異，但長時間的熱應激引起的氧化損傷更為明顯[33]。郝世秋等[34]研究發(fā)現(xiàn)，熱應激使肉雞血清中ET含量顯著升高，誘發(fā)全身組織器官損傷。本試驗中，與NT組相比，循環(huán)熱應激顯著或極顯著降低了肉雞血清中抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的活性和T-AOC，顯著或極顯著增加了血清中LDH與CK的活性和MDA、α1-AGP、ET與TBARS的含量，這表明機體抗氧化性能下降，并有誘導炎癥物質產生。研究發(fā)現(xiàn)丁酸鈉能抑制CORT誘導肉雞所產生的氧化應激反應，顯著提高血清中CAT的活性，降低MDA的含量[35-36]。在高密度飼養(yǎng)條件下給黃羽肉雞補充丁酸鈉可有效緩解環(huán)境應激，提高血清中SOD的活性，增強機體對惡劣環(huán)境的抵抗力[37]。核因子E2 相關因子2(Nrf2)是氧化應激的中樞調節(jié)因子，其表達上調可提高機體的抗氧化酶活性。研究表明，高濃度的丁酸鈉可發(fā)揮出組蛋白去乙?；敢种苿┑墓π?，上調Nrf2的表達，激活Nrf2信號通路，促進抗氧化酶基因的表達，增加抗氧化酶的分泌[38]。本研究中，飼糧中添加CSB能不同程度提高循環(huán)熱應激條件下肉雞血清中抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的活性和T-AOC，降低血清中LDH與CK的活性和MDA、α1-AGP、ET與TBARS的含量，其中以900 mg/kg的添加劑量最佳。這表明丁酸鈉能夠有效地緩解熱應激導致的肉雞氧化應激反應，增強熱應激肉雞的抗氧化酶活性，降低MDA、ET與TBARS等代謝產物的含量，提高抗氧化酶消除自由基的能力，抑制機體的氧化反應。這可能與丁酸鈉的多重功能效應作用機理相關[28]，推測高濃度的丁酸鈉可能激活了抗氧化信號通路，增強了機體的抗氧化能力，促進健康，最終提高生長性能。

3.3 飼糧中添加CSB對循環(huán)熱應激條件下肉雞炎性反應的影響

高溫環(huán)境會激活肉雞大腦的下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA軸)和交感腎上腺髓質軸(SAM軸)，改變神經內分泌系統(tǒng)功能，進而改變免疫反應途徑，如導致CORT和兒茶酚胺分泌增加，造成氧化損傷和促炎細胞因子的分泌，促進炎癥發(fā)生[39-40]。研究表明，高溫環(huán)境會激活肉雞脾臟核因子-κB(NF-κB)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等炎癥信號通路，上調促炎細胞因子白細胞介素-1(IL-1)、IL-6和TNF-α等mRNA的表達[41]。熱應激誘導肉雞氧化應激和炎性反應的同時發(fā)生，增加腸道黏膜中IL-1β的分泌量[42]。本研究中，與NT組相比，循環(huán)熱應激極顯著增加了肉雞血清中促炎細胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-8的含量，表明炎性反應發(fā)生，這與上述研究結果相一致，說明熱應激會降低動物的免疫抵抗力，導致炎性介質的釋放，增加血清中促炎細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-8和IL-6等的合成量[43]。研究表明，用LPS誘導肉雞發(fā)生應激會引起血液中TNF-α、IL-1β、IL-8和IL-6的含量顯著升高，腸道NF-κB的表達上調，而補充丁酸鈉則可以逆轉上述血液指標的變化，并下調NF-κB的表達[44]。而本試驗中，飼糧中添加900 mg/kg CSB可顯著降低循環(huán)熱應激條件下肉雞血清中促炎細胞因子的含量，增加抗炎細胞因子的含量。丁酸鈉是組蛋白去乙?；敢种苿?，能通過多重功能效應對炎癥反應產生抑制作用，抗擊疾病和維護機體的健康[8]。而細胞中只有中、高濃度的丁酸鈉能發(fā)揮組蛋白去乙?；敢种撇⒓铀倩蜣D錄的功能[28]。Cleophas等[45]研究表明，高濃度丁酸鈉更能發(fā)揮組蛋白去乙酰化酶抑制劑效果并表現(xiàn)出更強的抗炎作用，與本試驗所得結果相符。這說明高濃度的丁酸鈉可能通過調控NF-κB的表達，抑制炎癥信號通路激活，減少促炎細胞因子產生，從而抑制炎性反應，改善熱應激肉雞健康狀況，促進其生長。

4 結 論

飼糧中添加CSB可提高循環(huán)熱應激條件下肉雞的抗氧化能力和抗炎能力，進而改善肉雞的生長性能，以900 mg/kg CSB的效果最佳。