尹 暢 吳維達(dá) 曹愛智 張宏福*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193； 2.山東龍昌動(dòng)物保健品有限公司，濟(jì)南251100)

熱應(yīng)激嚴(yán)重影響畜牧業(yè)發(fā)展，給全球養(yǎng)殖業(yè)每年造成高達(dá)數(shù)十億美元的損失[1]。我國大部分地區(qū)夏季高溫時(shí)間較長，極易引發(fā)熱應(yīng)激，影響畜禽正常生長發(fā)育[2]。熱應(yīng)激對畜禽最直接的影響是降低其采食量，導(dǎo)致生長緩慢及機(jī)體免疫力降低，進(jìn)而誘發(fā)葡萄糖和脂質(zhì)代謝紊亂、腸道菌群失調(diào)以及傳染性疾病等。如何緩解畜禽熱應(yīng)激一直是困擾養(yǎng)殖行業(yè)的一個(gè)難題，國內(nèi)外諸多學(xué)者開展研究開發(fā)出抗熱應(yīng)激技術(shù)或產(chǎn)品，如提高飼糧能量水平以及應(yīng)用電解質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素及中草藥制劑等添加劑[3-5]。而膽汁酸作為新型飼料添加劑，具有綠色、安全、高效、作用持續(xù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，近年來引起越來越多關(guān)注。膽汁酸在傳統(tǒng)上作為乳化劑促進(jìn)飼糧中脂肪利用率和脂溶性物質(zhì)吸收，提高飼料效率，改善生產(chǎn)性能[6]。而一些親水性膽汁酸，如膽酸(cholic acid，CA)、鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)、熊脫氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)還具有調(diào)節(jié)糖代謝和脂代謝、保護(hù)腸道屏障和微生態(tài)平衡以及抗氧化損傷等作用，在一定程度上緩解熱應(yīng)激造成的負(fù)面影響[7-10]。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激抑制?；墙Y(jié)合型膽汁酸(taurine-conjugated bile acid，TCBA)的合成、結(jié)合和攝取，影響腸肝循環(huán)，可能對生長豬的抗應(yīng)激能力造成影響[11]。因此，飼糧中適當(dāng)添加膽汁酸可能有利于維持畜禽代謝穩(wěn)態(tài)，提高抗應(yīng)激能力。本文系統(tǒng)地對膽汁酸代謝、膽汁酸對機(jī)體的調(diào)控機(jī)制以及添加外源膽汁酸對生長階段熱應(yīng)激豬和肉雞的重要意義進(jìn)行闡述，以期為下一步研究提供理論依據(jù)。

1 膽汁酸代謝與腸肝循環(huán)

1.1 膽汁酸合成和分類

膽固醇是動(dòng)物細(xì)胞膜的重要組成之一，也是合成膽汁酸的前體[12]。血液中膽固醇大部分來自肝臟的合成，小部分通過采食攝入。約2/5自身合成的膽固醇在肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞中通過經(jīng)典途徑和替代途徑轉(zhuǎn)化為初級膽汁酸。經(jīng)典途徑合成的膽汁酸約占82%，由膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)啟動(dòng)，而后通過甾醇12α-羥化酶(CYP8B1)生成CA。通過甾醇27α-羥化酶(CYP27A1)和氧固醇7α-羥化酶(CYP7B1)合成的CDCA約占18%。合成后膽汁酸被膽汁酸輔酶A合成酶(BACS)和氨基酸N-乙酰轉(zhuǎn)移酶(BAT)激活并與?；撬?taurine)或甘氨酸(glycine)結(jié)合生成牛磺膽酸(taurocholic acid，TCA)或甘氨膽酸(glycocholic acid，GCA)并分泌到膽汁中，隨膽汁流向膽道儲存于膽囊。進(jìn)食后由腸道分泌的膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)刺激膽囊收縮，使膽汁酸排入腸道。在回腸末端，約95%的膽汁酸通過鈉依賴性膽汁鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被刷狀緣膜重吸收，進(jìn)入門脈循環(huán)被肝臟回收，此過程稱為膽汁酸的腸肝循環(huán)。膽汁酸的腸肝循環(huán)在營養(yǎng)吸收、毒性物質(zhì)代謝、維持機(jī)體膽汁酸代謝穩(wěn)態(tài)中起重要作用，由肝臟和腸道中核受體調(diào)節(jié)的復(fù)雜膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)調(diào)控。此外，除少量膽汁酸以類固醇的形式排出體外，還有一小部分膽汁酸被腸道微生物修飾后形成次級膽汁酸，隨后在結(jié)腸中以被動(dòng)運(yùn)輸?shù)男问奖晃誟13]。

膽汁酸種類較多，按照來源分類包括初級膽汁酸和次級膽汁酸。初級膽汁酸包括在肝臟中由膽固醇合成的CA、CDCA、UDCA以及它們與甘氨酸和?；撬峤Y(jié)合的膽酸鹽。初級膽汁酸分泌進(jìn)入腸腔，經(jīng)擬桿菌屬(Bacteroides)、梭菌屬(Clostridium)、真桿菌屬(Eubacterium)、乳桿菌屬(Lactobacillus)和埃希菌屬(Escherichia)等菌表達(dá)的羥基類固醇脫氫酶(hydroxysteroid dehydrogenase，HSDH)將初級膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸，主要包括脫氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)和石膽酸(lithocholic acid，LCA)。膽汁酸又可按照結(jié)構(gòu)分為游離型和結(jié)合型，即膽汁酸分子是否與?；撬峄蚋拾彼峤Y(jié)合，結(jié)合型膽汁酸更具親水性以促進(jìn)其分泌到膽汁中，且降低部分疏水性膽汁酸毒性。不同動(dòng)物膽汁酸種類也有區(qū)別，在家禽中，膽汁酸主要包括CA、DCA、CDCA以及牛磺鵝脫氧膽酸(taurochenodeoxycholic acid，TCDCA)；豬的膽汁酸主要包括豬脫氧膽酸(hyodeoxycholic acid，HDCA)、CDCA、豬膽酸(hyocholic acid，HCA)、TCA，其中HDCA約占40%，CDCA約占25%。

1.2 膽汁酸的主要代謝途徑

膽汁酸的結(jié)構(gòu)多樣性是宿主和腸道菌群協(xié)同作用的結(jié)果，腸道微生物菌群通過修飾初級膽汁酸產(chǎn)生次級膽汁酸，從而充當(dāng)“內(nèi)分泌器官”。膽汁酸是腸-肝軸和微生物-宿主軸交互的信號分子，即機(jī)體可以通過肝臟將膽汁酸、免疫球蛋白A(IgA)以及多種抗菌分子排到腸道，從而保護(hù)腸道屏障和塑造腸道菌群，而腸道菌群通過次級膽汁酸、短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)等代謝產(chǎn)物在腸-肝軸傳遞信號，影響宿主采食和能量代謝[14]。微生物代謝衍生的次級膽汁酸不僅影響腸道微生物群的組成和功能，還作為關(guān)鍵信號分子通過激活特異性受體和細(xì)胞信號通路調(diào)節(jié)宿主機(jī)體的某些生物效應(yīng)。膽汁酸核法尼醇X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)和膽汁酸G蛋白偶聯(lián)受體5(G-protein-coupled bile acid receptor 5，TGR5)是參與緩解熱應(yīng)激主要的膽汁酸受體，通過膽汁酸的信號傳導(dǎo)特性調(diào)節(jié)宿主多個(gè)代謝途徑(圖1)。

FXR在許多組織和器官中表達(dá)，在參與調(diào)節(jié)膽汁酸穩(wěn)態(tài)的組織中表達(dá)量較高，如腸道、肝臟和腎臟[15-17]；在胃、食道、膽管和胰腺上皮細(xì)胞中也有表達(dá)[18-22]。FXR可調(diào)節(jié)膽汁酸合成、膽汁的分泌、膽汁酸的重吸收，在膽汁酸的腸肝循環(huán)中起關(guān)鍵作用[23-24]。FXR還與糖代謝、脂代謝、免疫調(diào)節(jié)、腸道屏障完整性有關(guān)，在緩解熱應(yīng)激效應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[23,25]。膽汁酸作為配體在激活FXR中的結(jié)構(gòu)活性關(guān)系，其效價(jià)等級為：CDCA>DCA>LCA>CA[26]。TGR5作為被膽汁酸激活的膜受體[27]，與膽汁酸相互影響，參與控制能量、葡萄糖穩(wěn)態(tài)、腸屏障完整性和免疫反應(yīng)等[28]，在膽囊、脾臟、肝臟[庫普弗細(xì)胞(Kupffer cell)]、腸、腎臟、骨骼肌、胰腺、脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中均有表達(dá)[29]。TGR5主要在腸神經(jīng)元上調(diào)節(jié)腸運(yùn)動(dòng)[30]，而在固有免疫細(xì)胞上似乎能有效抑制炎癥反應(yīng)[31-32]。此外，膽汁酸以TCA、LCA、DCA、CDCA、CA的活性順序結(jié)合并活化TGR5[26]?？傊懼嵩谒茉焖拗飨忍烀庖?、緩解應(yīng)激和調(diào)節(jié)代謝等方面起關(guān)鍵作用。目前，對于腸道微生物-膽汁酸-宿主軸的研究正在胃腸病學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)和傳染病學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。

2 膽汁酸在緩解畜禽熱應(yīng)激上的潛在作用

在熱應(yīng)激狀態(tài)下，糖代謝、脂代謝、抗氧化系統(tǒng)和腸道健康均受到負(fù)面影響，進(jìn)而導(dǎo)致畜禽情緒低落、食欲不振，機(jī)體免疫力也隨之降低。采食量下降是熱應(yīng)激對畜禽最直觀的影響，也是多數(shù)物種的適應(yīng)性反應(yīng)，以減少代謝產(chǎn)熱，穩(wěn)固產(chǎn)能和熱量損失的平衡，從而導(dǎo)致生產(chǎn)性能大幅下降[33]。膽汁酸作為膽汁的重要組成成分，其獨(dú)特之處在于可通過乳化脂質(zhì)、影響細(xì)胞膜、變構(gòu)調(diào)節(jié)和受體介導(dǎo)等途徑發(fā)揮作用。但一些疏水性膽汁酸，如DCA和LCA在肝臟積聚反而會(huì)刺激肝細(xì)胞線粒體產(chǎn)生活性氧自由基(ROS)進(jìn)而導(dǎo)致氧化應(yīng)激，而腸道中大量疏水性膽汁酸積聚會(huì)損害斷奶仔豬腸道屏障和上皮細(xì)胞增殖[34]。CDCA和UDCA是具有保護(hù)作用的親水性膽汁酸，能針對毒性膽汁酸對機(jī)體起到保護(hù)作用，并刺激膽汁分泌，調(diào)節(jié)免疫以及對細(xì)胞凋亡的抑制。盡管CA、CDCA、UDCA等膽汁酸分子介導(dǎo)的信號調(diào)節(jié)通路涉及機(jī)體的糖代謝、脂代謝、腸道健康、抗氧化應(yīng)激和免疫調(diào)節(jié)等多個(gè)有益方面已得到證實(shí)，但對于膽汁酸緩解畜禽熱應(yīng)激的應(yīng)用研究較少。因此，合理利用膽汁酸對緩解畜禽熱應(yīng)激作用的研究對開發(fā)新型抗熱應(yīng)激添加劑有重要意義。

FXR：法尼醇受體 farnesoid X receptor；CCK：膽囊收縮素 cholecystokinin；MLCK：上皮肌球蛋白輕鏈激酶 myosin light chain kinase；SREBP-1c：膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c sterol regulatory element binding protein-1c；PPARα：過氧化物酶體增殖劑激活受體α peroxisome proliferator activated receptor α；cAMP：環(huán)磷酸腺苷 cyclic adenosine monophosphate；CREB：環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白 cyclic adenosine monophosphate effector element binding protein；GLP-1：胰高血糖素樣肽-1 glucagon like peptide-1；IL-8：白細(xì)胞介素-8 interleukin-8；TGR5：膽汁酸G蛋白偶聯(lián)受體5 G-protein-coupled bile acid receptor 5；CA：膽酸 cholic acid；CDCA：鵝脫氧膽酸 chenodeoxycholic acid；SHP：小異源二聚體配體 small heterodimer partner；NF-κB：核因子-κB nuclear factor-κB；LCA：石膽酸 lithocholic acid；UDCA：熊脫氧膽酸 ursodeoxycholic acid；TUDCA：?；切苋パ跄懰?tauroursodeoxycholic acid。

2.1 膽汁酸改善熱應(yīng)激狀態(tài)下畜禽生產(chǎn)性能的潛力

膽汁酸可通過非受體介導(dǎo)機(jī)制在腸腔中與極性磷脂分子結(jié)合，將膳食脂質(zhì)摻入腸腔內(nèi)的混合膠束溶液中，這種膠束化過程增加了腔內(nèi)脂質(zhì)的表面積，改善腸道脂肪酶的可及性和脂肪水解效率。Pearce等[35]研究表明，急性熱應(yīng)激影響家禽下丘腦和十二指腸中CCK的mRNA表達(dá)水平，不利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和刺激胰腺酶的分泌，進(jìn)而影響其飼料轉(zhuǎn)化率。且畜禽在幼齡階段機(jī)體膽汁酸分泌不足，有限的內(nèi)源乳化劑導(dǎo)致脂質(zhì)消化和利用受到限制，飼糧中添加膽汁酸能提高消化能力、改善生長性能、減少腹瀉和提高飼料轉(zhuǎn)化率。有研究指出，在飼糧中添加外源乳化劑可提高斷奶仔豬對于脂肪的消化吸收，從而促進(jìn)仔豬生長發(fā)育[36]。同時(shí)，飼糧能量水平是影響飼料轉(zhuǎn)化率、生長性能和胴體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，應(yīng)激狀態(tài)下可以通過添加油脂提高飼糧能量水平以滿足畜禽能量需求[3]。據(jù)報(bào)道，肉雞飼糧中添加0.5%的CA顯著提高了飼料轉(zhuǎn)化率，肉雞對于油脂的表觀吸收率由51%提升至84%，以促進(jìn)其生長發(fā)育[37]。且飼糧中添加60～80 mg/kg復(fù)合膽汁酸能有效改善肉雞生產(chǎn)性能，提升胸肌率[6,38]。這表明膽汁酸可促進(jìn)肉雞利用更多的能量用于生長，改善熱應(yīng)激引發(fā)的能量攝入不足。此外，CDCA通過誘導(dǎo)胰高血糖素樣肽-2(glucagon like peptide-2,GLP-2)分泌可改善斷奶前期仔豬的適應(yīng)性，保護(hù)腸道完整性使其免受應(yīng)激導(dǎo)致的腹瀉，保障生長發(fā)育[39]。在采食調(diào)控方面，膽汁酸還可通過腸道基底外側(cè)的TGR5刺激腸胃和胰腺分泌食欲和代謝調(diào)節(jié)激素[如胰高血糖素樣肽-1(glucagon like peptide-1，GLP-1)、酪酪肽(peptide YY，PYY)等]，但涉及的機(jī)制尚未全面了解[40]。因此，畜禽在熱應(yīng)激狀態(tài)下，飼糧中添加膽汁酸可能在一定程度上改善生產(chǎn)性能、胴體質(zhì)量和肉品質(zhì)。

2.2 膽汁酸能夠維持熱應(yīng)激狀態(tài)下畜禽的糖和脂肪代謝穩(wěn)態(tài)

熱應(yīng)激擾亂機(jī)體正常的糖和脂肪代謝，降低胰島素敏感性，導(dǎo)致葡萄糖不合理利用、脂肪過度沉積等亟待解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)，許多物種在慢性熱應(yīng)激狀態(tài)下機(jī)體循環(huán)胰島素水平升高，進(jìn)而產(chǎn)生胰島素抵抗，血清中基礎(chǔ)游離脂肪酸含量趨于降低，脂肪組織中甘油生成和脂質(zhì)儲存量反而增加[33，41]。膽汁酸分子作為維持機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)的參與者，其激活的受體FXR在脂肪過度沉積和胰島素抵抗之間存在特定的分子聯(lián)系。如CDCA和?；切苋パ跄懰?tauroursodeoxycholic acid，TUDCA)可通過激活FXR受體有效緩解高血脂小鼠肝臟甘油三酯(TG)積聚、極低密度脂蛋白(VLDL)分泌和血清TG含量升高，并改善熱應(yīng)激引起的胰島素抵抗[42-44]。熱應(yīng)激狀態(tài)下，膽汁酸通過激活FXR提高機(jī)體血糖和胰島素耐受性，并誘導(dǎo)小異源二聚體配體(small heterodimer partner，SHP)抑制糖異生有關(guān)的磷酸烯酰丙酮酸激酶(PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P)和果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)基因表達(dá)以降低血糖，緩解胰島素抵抗和葡萄糖利用率降低等負(fù)面影響[45]。而FXR-/-可導(dǎo)致肝X受體(liver X receptors，LXR)表達(dá)水平升高，并誘導(dǎo)脂肪生成靶基因[如硬脂酰輔酶A去飽和酶1(SCD1)和脂肪酸合成酶(FAS)]的表達(dá)，造成脂肪過度積累[46]。有研究指出，CA和CDCA可降低膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)在小鼠肝臟中的表達(dá)[7]。飼糧中添加0.1%和0.5%的CDCA可明顯抑制上述肝脂肪生成基因的表達(dá)，但過高劑量的CDCA有降低肉雞采食量的可能性[47]。在腸道L細(xì)胞中，F(xiàn)XR通過與環(huán)磷酸腺苷(cAMP)-環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)信號通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子CREB相互作用抑制了GLP-1的分泌，降低胰腺β細(xì)胞分泌胰島素，緩解熱應(yīng)激導(dǎo)致的胰島素抵抗，改善了糖代謝[48]。肝臟FXR也可誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)的高表達(dá)，繼而上調(diào)脂肪酸β氧化相關(guān)酶，如?；o酶A氧化酶1(ACOX1)、乙酰輔酶A合酶(ACS)、脂蛋白脂肪酶(LPL)和肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶l(CPT1)等的表達(dá)，促進(jìn)脂肪酸氧化，也能減少脂質(zhì)沉積[49]。此外，UDCA是目前用于治療多種肝膽疾病的“萬能藥”，可通過FXR依賴性肝脂質(zhì)代謝保護(hù)骨骼肌免受脂毒性損傷，已被證明可以有效改善脂肪變性和炎癥[50]。而在維持膽固醇代謝穩(wěn)態(tài)方面，F(xiàn)XR經(jīng)膽汁酸激活后，誘導(dǎo)產(chǎn)生的成纖維細(xì)胞生長因子15(FGF15)改變初級膽汁酸與次級膽汁酸的比例，增強(qiáng)膽汁的親水性，進(jìn)而通過ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合盒(ATP binding cassette，ABC)G5/G8促進(jìn)膽固醇排出腸腔，防止膽固醇淤積[51]。而TGR5在能量穩(wěn)態(tài)中也起著重要作用，其通過對棕色脂肪組織能量的消耗和增強(qiáng)胰島素敏感性以改善能量利用效率[52]。

2.3 膽汁酸在維持熱應(yīng)激狀態(tài)下畜禽腸道健康的潛力

畜禽腸道健康在熱應(yīng)激期間承受大量內(nèi)源性和外源性刺激，破壞畜禽的腸道功能，影響營養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收，甚至導(dǎo)致死亡[53]。熱應(yīng)激期間，血液從內(nèi)臟器官到體表的分配量增加以盡可能的通過輻射散熱，腸道充血減少導(dǎo)致腸道細(xì)胞缺氧、ATP耗竭、酸中毒和細(xì)胞功能障礙，從而導(dǎo)致腸道絨毛萎縮、腸上皮細(xì)胞凋亡[54]。此外，在脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激下，無論在體內(nèi)試驗(yàn)還是在體外試驗(yàn)，均會(huì)導(dǎo)致循環(huán)胰島素水平升高，影響腸道屏障功能[55-56]。Pearce等[57]和Fernandez等[4]研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激導(dǎo)致生長豬的腸道通透性增加，血清LPS含量上升，進(jìn)而造成腸道緊密連接蛋白受到破壞。熱應(yīng)激狀態(tài)下，LPS刺激上皮肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light chain kinase，MLCK)的高度表達(dá)，其表達(dá)和活性是誘導(dǎo)腸道緊密連接通透性增加的關(guān)鍵因素，而MLCK基因的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)是調(diào)節(jié)緊密連接的重要機(jī)制[8,58]。熱應(yīng)激引發(fā)的腸道細(xì)胞缺氧條件下，回腸黏膜缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的表達(dá)迅速升高，以供缺氧條件下細(xì)胞的存活[59]。有研究認(rèn)為，HIF-1α也可能激活MLCK，導(dǎo)致腸道通透性升高[60]。CDCA可改善熱應(yīng)激狀態(tài)下腸通透性增加、MLCK表達(dá)量升高以及緊密連接蛋白表達(dá)降低等負(fù)面影響，減輕LPS誘導(dǎo)的腸道屏障損傷[8]。有研究表明，CDCA參與降低斷奶仔豬的腸道通透性，降低血清LPS含量[61]，并刺激CCK的分泌[62]。在肝臟和腸道中，TGR5/cAMP信號通過抑制核因子-κB(NF-κB)介導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生而具有抗炎功能，保護(hù)腸屏障完整性并預(yù)防結(jié)腸炎[63-64]。膽汁酸作為FXR的內(nèi)源性配體，可以激活參與腸道保護(hù)因子的表達(dá)，抑制細(xì)菌過度生長，還能降低促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-8(IL-8)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)和碳酸酐酶12(CAR12)等黏膜損傷有關(guān)基因的表達(dá)[9]。如UDCA可以作用于黏膜免疫細(xì)胞，能特異性抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)誘導(dǎo)的促炎性細(xì)胞因子IL-8的釋放[65]。

熱應(yīng)激會(huì)打破畜禽腸道菌群質(zhì)和量的生態(tài)平衡，造成腸內(nèi)微生態(tài)失衡，有益菌數(shù)量和代謝產(chǎn)物的減少對腸道黏膜免疫和全身細(xì)胞因子的分泌造成負(fù)面影響。如厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)是豬腸道中的優(yōu)勢菌群[66]，而最近研究指出，熱應(yīng)激降低豬腸道中Bacteroidetes的相對豐度，增加變形菌門(Proteobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、假單胞菌目(Pseudomonadales)、莫拉菌科(Moraxellaceae)和不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)的相對豐度[67]。熱應(yīng)激期間畜禽采食量大幅下降是影響腸道菌群的主要因素之一，有研究認(rèn)為采食量通常與Bacteroidetes相對豐度和SCFA含量呈正相關(guān)，而與Proteobacteria相對豐度呈負(fù)相關(guān)[68]。Bacteroidetes主要通過多糖的酵解并產(chǎn)生SCFA為宿主提供能量，且SCFA有利于維持腸道黏膜的低pH環(huán)境以抑制病原體的生長，缺乏SCFA會(huì)減弱其對腸黏膜屏障的保護(hù)作用，導(dǎo)致機(jī)體循環(huán)內(nèi)毒素含量增加[69]。膽汁酸可以激活小腸中的固有免疫基因來直接或間接地調(diào)節(jié)腸道微生物組成，通過膽汁酸代謝促進(jìn)相關(guān)細(xì)菌的生長和抑制其他膽汁敏感細(xì)菌的生長以塑造腸道微生物群落，保證腸道健康[70]。如TUDCA能促進(jìn)菌群中有抗炎作用的糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)和阿克曼氏菌(Akkermansia)的相對豐度大幅上升，降低促炎性的減少螺菌(Spirillumminus)和活潑瘤胃球菌(Ruminococcusgnavus)的相對豐度[71]。而腸道菌群在膽汁酸代謝中起著至關(guān)重要的作用，次級膽汁酸的化學(xué)組成受腸道微生物群落的調(diào)控，任何微生物菌群的干擾都有可能破壞膽汁酸的穩(wěn)態(tài)并影響宿主的生理過程。如膽汁酸水解酶(bile salt hydrolase，BSH)屬于微生物酶，BSH能夠斷開糖結(jié)合的膽汁酸和?；悄懼岬陌被醾?cè)鏈，使之產(chǎn)生游離膽汁酸(CA和CDCA)，后者在微生物的作用下還可進(jìn)一步產(chǎn)生次級膽汁酸(DCA和LCA)。目前已經(jīng)在一些細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)BSH，主要是厭氧菌屬，包括Bacteroides、Clostridium、Eubacterium、Lactobacillus以及Escherichia。研究表明，BSH有助于腸道微生物對膽汁的耐受性[72]。因此，BSH的活性在調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡中起著重要作用，并且該活性很可能在腸道屏障和免疫功能以及對宿主脂質(zhì)和膽固醇代謝的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用[73]。未來還需要大量的工作來了解微生物產(chǎn)生的膽汁酸信號與宿主膽汁酸受體相互間微妙的作用，這些相互作用機(jī)制最終可能會(huì)成為驅(qū)動(dòng)宿主健康或疾病的分子開關(guān)[74]。

2.4 膽汁酸在畜禽抗氧化應(yīng)激中的作用

熱應(yīng)激狀態(tài)下器官組織缺血會(huì)導(dǎo)致機(jī)體超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性下降，細(xì)胞清除自由基的能力下降，自由基不能及時(shí)清除或超過動(dòng)物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的清除能力時(shí)就會(huì)造成氧化應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致脂質(zhì)、肝臟和肌肉的氧化損傷。細(xì)胞在氧化應(yīng)激情況下，線粒體產(chǎn)生大量的ROS[74]。同時(shí)，血漿中SOD和GSH-Px活性也會(huì)上調(diào)，產(chǎn)生更多的丙二醛(MDA)[75-76]。此外，作為細(xì)胞內(nèi)的能量傳感器，單磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)被認(rèn)為是維持細(xì)胞能量動(dòng)態(tài)平衡的主要調(diào)節(jié)因子[77]。為滿足細(xì)胞能量需求，AMPK被激活并促進(jìn)骨骼肌中脂肪酸和葡萄糖的氧化[78]。Lu等[79]研究表明，處于熱應(yīng)激狀態(tài)下7 d的肉雞會(huì)導(dǎo)致AMPKα的磷酸化水平上升，AMPK被激活并增強(qiáng)了三羧酸循環(huán)和線粒體中脂肪酸的β-氧化，進(jìn)而產(chǎn)生更多的能量。線粒體大量產(chǎn)生能量的同時(shí)不可避免地導(dǎo)致ROS水平升高，過量的ROS會(huì)破壞胞內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙，最終造成機(jī)體代謝失常和免疫功能降低[80]。而一些膽汁酸在緩解氧化應(yīng)激方面發(fā)揮著重要作用。Perez等[81]研究表明，UDCA通過提高肝臟內(nèi)谷胱甘肽(GSH)水平增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化損傷能力，促進(jìn)肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)和膽汁分泌，也可能有助于此類親水性膽汁酸保護(hù)細(xì)胞。TUDCA在機(jī)體中可以作為分子伴侶，以增強(qiáng)蛋白質(zhì)折疊并保護(hù)肝細(xì)胞抵抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[82]。TCDCA能通過提高機(jī)體各抗氧化酶活性及平衡各抗氧化酶在組織中的分布，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，抑制脂質(zhì)過氧化，抵御氧自由基對動(dòng)物組織造成的損害[83]。Liu等[10]通過分子建模研究，觀察到膽汁酸主要以氫鍵和π-π堆積作用與Kelch樣ECH關(guān)聯(lián)蛋白1(Keap1)結(jié)合，上調(diào)核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)信號傳導(dǎo)和影響下游蛋白質(zhì)的表達(dá)，起到緩解氧化應(yīng)激的作用。熱應(yīng)激條件下，肉雞飼糧中添加200 mg/kg TUDCA能顯著降低血清中MDA含量，提高肝臟的總抗氧化能力(T-AOC)，降低氧化應(yīng)激對雞群產(chǎn)生的影響[84]。此外，UDCA和TUDCA能夠在細(xì)胞和分子水平上起到直接的保護(hù)作用，包括穩(wěn)固肝細(xì)胞膜、增強(qiáng)抗氧化應(yīng)激能力以及抑制多種藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[85]，表明膽汁酸作為營養(yǎng)預(yù)防策略在緩解氧化應(yīng)激和保護(hù)細(xì)胞等方面具有一定潛力。

3 小 結(jié)

近年來，許多研究評估了急性和長期熱應(yīng)激對畜禽生產(chǎn)造成的負(fù)面效應(yīng)，以及尋求緩解熱應(yīng)激的有效策略。盡管早期研究均已經(jīng)表明膽汁酸在維持動(dòng)物的生理穩(wěn)態(tài)方面至關(guān)重要，但還缺乏對熱應(yīng)激狀態(tài)下膽汁酸代謝機(jī)制深入、系統(tǒng)的研究。畜禽既是重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品又是相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)模型，通過畜禽熱應(yīng)激模型對各類膽汁酸的功能和通路進(jìn)行深度發(fā)掘，促進(jìn)功能性膽汁酸的合理利用，有利于開發(fā)出緩解畜禽熱應(yīng)激和代替抗生素的新型綠色添加劑，其結(jié)果可能對人類健康和動(dòng)物生產(chǎn)有重要影響。