蛋鸡脂肪肝出血综合征(fatty liver hemorrhagic syndrome,FLHS)是指由肝脏脂质过量积累诱导的蛋鸡肝脏脂肪变性,情况严重时肝脏肿大破裂导致内出血而死亡,其是一种频发于产蛋高峰期和产蛋后期的高产蛋鸡营养代谢性疾病[1-2]。FLHS的病理表型特征是体重快速增加、肝脏色泽变黄、肿大、质地柔软易碎,肝脏表面有明显出血点,腹部有大量腹脂沉积,内脏脂肪如肠系膜脂肪增多[3-4]。FLHS的发病具有隐秘性和突发性[1-2],通常导致高产蛋鸡突然死亡,脂肪肝诱导的FLHS造成的总死淘率一般为5%左右,严重时高达10%,给养殖企业造成巨大经济损失[5]。随着蛋鸡集约化和笼养规模的增加,FLHS的发病率和死亡率也在逐渐增加,正常情况下40%的笼养蛋鸡会患脂肪肝[3-4]。蛋鸡FLHS的发病机制尚不明确,但其病理特征与人类的非酒精性脂肪肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)相似,而NAFLD已被重新定义为代谢功能障碍相关的脂肪肝病(metabolic dysfunction-associated fatty liver disease,MAFLD)[6]。FLHS和NAFLD的发病机制复杂多变,其不仅受遗传因素的影响,还受营养和环境因素的影响。目前,对于FLHS和NAFLD还没有有效的治疗药物或措施,在临床治疗和实践生产中只能通过营养干预的手段缓解FLHS和NAFLD。因此,本文将对蛋鸡FLHS发病机制及其相关的并发症、FLHS模型的构建方法、FLHS发生的影响因素及其营养调控措施的研究进展进行系统阐述和归纳,旨在为蛋鸡FLHS的营养干预和防治提供参考。
1 蛋鸡FLHS的发病机制及其相关并发症
FLHS的病理特点是肝脏色泽变黄、脂肪变性、肿大、有明显出血点并伴随着体重增加和腹脂积累[3-4]。患FLHS的蛋鸡肝脏脂肪变性增加,甘油三酯、非酯化的游离脂肪酸以及胆固醇等含量显著升高,同时也伴随着胰岛素抵抗增强[3-4,7]。这些表现与人类NAFLD相似,NAFLD患者也同样表现出肝内脂质过量沉积、脂肪变性、甘油三酯和非酯化的游离脂肪酸含量升高、胰岛素抵抗增强以及肥胖[7-8]。在人类中,有20%~27%的NAFLD患者会从简单的脂肪变性转变为非酒精性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH),导致肝脏纤维化和肝脏损伤,并进一步恶化转变为肝硬化和肝细胞癌[8-9]。人类的NAFLD主要与肥胖和二型糖尿病导致的肝脏脂肪变性和脂质过量沉积有关,而肥胖和二型糖尿病的加剧通常伴随着NAFLD的发生[10]。与人类NAFLD相比,蛋鸡FLHS具有相似的病理特征和病理表型,即通常伴随着体重增加和血脂的升高[3-4,8]。然而,蛋鸡FLHS也具有不同的病理表型,即FLHS病变过程中会伴随着出血点产生,易受环境应激影响,抵抗力下降,最终导致肝脏破裂出血而死亡[3-4]。这可能与蛋鸡作为禽类具有独特的生理系统有关,而人类作为高等哺乳动物具有更强的抵抗NAFLD的能力。
由于FLHS的发病机制比较复杂且尚不清楚,根据FLHS与NAFLD发病表型的相似性通常将NAFLD的发病机制作为蛋鸡FLHS的参考。“双重打击学说”被公认为是FLHS和NAFLD的主要发病因素,即饮食、遗传和环境等因素诱导的新生脂质合成增加导致胰岛素抵抗增强,而胰岛素抵抗增强又会促进脂肪分解和脂质合成,周而复始加剧脂质沉积,最终导致脂质过量积累[11]。肝脏堆积的脂肪继发于久坐的生活方式(这与笼养蛋鸡活动受限相似)、高脂饮食、肥胖和胰岛素抵抗,进而促进新生脂质合成增加,导致肝细胞内甘油三酯大量沉积,诱导肝脏脂肪变性,这是“第一次打击”,导致肝脏对进一步的伤害敏感,造成对肝脏的“第二次打击”[9,11]。“第二次打击”激活炎症级联反应和纤维生成,导致氧化应激、炎症反应相关的肝脏损伤、内质网应激和线粒体功能障碍等并发症增强,促进NAFLD向NASH转变,最终恶化发展为肝硬化和肝细胞癌[12-13]。但是随着研究的深入,“双重打击学说”已不能完全用于阐述NAFLD的发病机制。现有的研究表明,NAFLD的发生还受胰岛素抵抗、脂肪组织代谢、激素代谢、营养、环境、肠道菌群以及表观遗传修饰的影响[8]。FLHS和NAFLD发生的分子调控机制涉及诸多信号通路,且这些信号通路存在互作[14]。以上研究表明,FLHS和NAFLD具有相似的病理表型,但其发病机制受多种因素的调控且确切的发病机制还不清楚。因此,蛋鸡FLHS通常被用作研究NAFLD的动物模型之一。
肝脏脂质过量会诱导氧化应激、内质网应激和自噬抑制相关的炎症反应增强,进而诱发NASH和肝细胞死亡[12]。在产蛋高峰期或产蛋后期,蛋鸡由于肝细胞内脂质大量沉积和体重增加,同样也会发生氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍和慢性炎症等并发症,使得蛋鸡抵抗环境应激能力下降。氧化应激是指是指体内氧化与抗氧化作用失衡,倾向于氧化,产生大量的自由基,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)[15]。体内抗氧化酶可以缓解氧化应激,促进ROS的分解[16],其对于自由基的清除和氧化还原平衡的维持具有重要作用[17]。脂质过量积累会诱导脂质过氧化增强,使得丙二醛(malondialdehyde,MDA)和ROS产生增加,对细胞产生毒性效应,加剧NAFLD进展。例如,在高水平缬氨酸(0.74%和0.79%)诱导的蛋鸡脂肪肝中,血清和肝脏MDA含量显著升高,而抗氧化酶活性显著降低,导致蛋鸡免疫功能和蛋品质下降[18-19]。肝脏中甘油三酯和非酯化的游离脂肪酸过量积累能通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)抑制UNC-51样激酶1(UNC-51-like kinase 1,ULK1)介导的自噬激活,加剧氧化应激[20-21]。小鼠肝细胞特异性敲除自噬相关基因7(autophagy-related protein 7,Atg7)或敲低自噬相关基因5(autophagy-related protein 5,Atg5)和Atg7均会导致自噬抑制,促进甘油三酯积累[22]。自噬抑制会诱导炎性小体激活并释放促炎性细胞因子,增强炎症反应和肝脏损伤,导致NASH,而Atg5敲除诱导的自噬抑制会促进肝脏炎症反应和M1型巨噬细胞极化,减少M2型抗炎巨噬细胞极化[23]。同样,在蛋鸡上的研究也发现患脂肪肝的蛋鸡肝脏中mTOR、ULK1以及Atg5和Atg7等自噬相关基因表达显著下调,且伴随着升高的肝脏促炎性细胞因子白细胞介素-1β(interlenkin-1β,IL-1β)和白细胞介素-17(interlenkin-17,IL-17)含量[18-19]。尽管内质网应激在NAFLD发病机制中的具体作用还不清楚,但内质网应激介导的未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)在肝脏脂肪变性和NASH中发挥重要作用[24]。肝细胞内增强的内质网应激诱导的细胞凋亡与NAFLD向NASH转变密切相关,而内质网应激也可促进促炎性细胞因子的释放[25]。相似地,在蛋鸡上的研究也发现患脂肪肝的蛋鸡肝脏中内质网应激相关基因C/EBP同源蛋白(C/EBP-homologous protein,CHOP)和半胱氨酸蛋白酶9(cysteine aspartic acid specific protease 9,Caspase 9)表达上调,这与显著升高的肝脏促炎性细胞因子IL-1β和IL-17含量相一致[18-19]。线粒体作为脂质氧化分解代谢的主要细胞器[26],氧化应激不仅会导致线粒体ROS过量积累,而且还会诱导脂质过氧化损伤线粒体形态结构与功能[27]。同样,损伤的线粒体会导致线粒体分裂与融合失调,线粒体形态异常诱发代谢功能失调和细胞凋亡,又进一步促进脂质沉积和肝脏损伤[28]。线粒体可以通过线粒体未折叠蛋白反应和线粒体自噬选择性的降解损伤的线粒体,促进新的线粒体生成和维持线粒体质量[29-30]。在高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡FLHS中,蛋鸡肝脏线粒体肿胀增加、线粒体嵴断裂减少,ROS和MDA含量增加,UPR和自噬相关基因表达显著下调并伴随着促炎性细胞因子表达上调[31]。这些结果表明,FLHS诱导的氧化应激、内质网应激、自噬抑制、炎症反应与线粒体功能失调是促进蛋鸡脂肪肝向FLHS转变的重要驱动因素。综上可知,FLHS的发病机制复杂且影响因素众多,而其诱导的并发症也是加剧FLHS进展的重要因素。目前,关于蛋鸡FLHS进展过程中氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍和炎症反应等并发症的动态变化还不清楚,还有待进一步研究。
2 蛋鸡FLHS模型构建的常用方法
尽管笼养蛋鸡的FLHS发病率在逐渐增加,但是其在发病早期不表现明显的病理症状,除病理解剖外无有效的活体体外诊断方法。蛋鸡FLHS的发病同样存在个体差异,因此在对FLHS的相关研究中往往不能直接选用普通蛋鸡作为研究模型,而是通过营养和遗传等多种方式诱导FLHS发生,构建蛋鸡FLHS模型。构建蛋鸡FLHS模型的方法主要包括营养诱导法和激素诱导法,其原理为通过诱导肝脏新生脂质合成增加,促进肝脏内脂质过量沉积诱发FLHS。
高脂高能量饲粮是早期构建蛋鸡FLHS模型采用的主要方法,其通过增加能量包括碳水化合物和脂肪摄入诱导FLHS发生[32-33]。例如,饲喂高能玉米饲粮30周能快速诱导肝脏甘油三酯大量积累[对照组饲粮含2 465 kcal/kg(1 cal=4.186 J)代谢能和170 g/kg蛋白质,高能低蛋白质组饲粮含2 993 kcal/kg代谢能和140 g/kg蛋白质],超过80%的蛋鸡表现出肝脏重量、干物质和甘油三酯含量显著增加[32]。与对照组(饲粮代谢能水平为2.65 Mcal/kg)相比,饲喂玉米淀粉来源的高碳水化合物饲粮(代谢能水平为3.00 Mcal/kg)比饲喂猪油来源的高脂饲粮(代谢能水平为3.06 Mcal/kg)能够更有效诱导蛋鸡FLHS,包括显著增加的肝脏脂质提取物、甘油三酯和总胆固醇含量,而饲喂猪油来源的高脂饲粮的蛋鸡血浆甘油三酯含量升高更明显,肝脏出血更加严重[33]。最近的研究发现,使用大豆油来源的高脂饲粮(与对照组相比,大豆油水平提高8.5%,对照组饲粮代谢能为11.20 MJ/kg,高脂组饲粮代谢能为13.00 MJ/kg)同样也成功建立了蛋鸡FLHS模型,表现为增加的腹部脂肪重量、降低的肝脏相对重量、更严重的肝脏出血和肝纤维化、肝细胞超微结构异常,内质网和线粒体等细胞器损伤严重[34]。高能量饲粮法构建蛋鸡FLHS模型,主要是通过增加碳水化合物和脂肪等配制高能量饲粮而诱导肝脏脂质过度沉积,但并未有研究比较不同碳水化合物来源(如玉米与糖)、不同脂肪来源(即植物油和动物油)以及碳水化合物与脂肪联用诱导的蛋鸡FLHS发病机制的异同。
高能低蛋白质饲粮是当下构建蛋鸡FLHS模型最常用的方法,这符合蛋鸡玉米-豆粕型饲粮的特点,且其诱导的FLHS与正常笼养蛋鸡自发产生的FLHS病理特征最接近[35]。高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡FLHS主要与高能量促进脂质过度合成,而低蛋白质诱导载脂蛋白合成减少导致脂质不能转运出肝脏,最终导致FLHS有关[35]。诱导蛋鸡FLHS的高能低蛋白质饲粮的能量水平在11.75~13.46 MJ/kg,蛋白质水平在12%~13%。300日龄的海兰褐壳蛋鸡饲喂高能低蛋白质饲粮(对照组饲粮代谢能水平为11.30 MJ/kg,蛋白质水平为17.20%;高能低蛋白质饲粮代谢能水平为12.81 MJ/kg,蛋白质水平为13.04%)30 d可观察到腹腔和肠系膜大量脂肪沉积、肝脏明显肿大、肝脏有少量出血点且伴随着肝细胞发生大量的脂肪变性,饲喂60 d时腹腔被脂肪完全覆盖、肠系膜有大量脂肪沉积、肝脏色泽呈土黄色并有大量出血点甚至血斑[36]。同样,最近的研究也发现,与对照组(饲粮代谢能水平为2 678.99 kcal/kg,蛋白质水平为15.86%)相比,高能低蛋白质饲粮组(饲粮代谢能水平为3 100.00 kcal/kg,蛋白质水平为12.00%)蛋鸡肝脏色泽显著变黄、肝脏指数升高并伴有出血点、脂肪变性和脂质沉积增加、血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性升高,表明蛋鸡FLHS模型构建成功[31]。作为蛋鸡FLHS模型构建最常用的方法,高能低蛋白质饲粮中能量水平提高0.5~2.5 MJ/kg,而蛋白质水平通常降低3.0~4.5个百分点,这因不同研究使用的蛋鸡品种营养需求不同而有差异。因此,确定高能低蛋白质饲粮中适宜能量和蛋白质水平是未来研究的重点。
胆碱缺乏饲粮也是当前构建蛋鸡FLHS模型的方法之一,这与胆碱和甲硫氨酸来源的磷脂酰胆碱合成极低密度脂蛋白介导的肝脏甘油三酯转运有关[37]。例如,与对照组(饲粮含1 300 mg/kg胆碱)相比,使用高胆固醇低胆碱饲粮(含2%胆固醇、800 mg/kg胆碱)饲喂7周龄伊莎蛋鸡4周便能成功构建蛋鸡FLHS[37]。饲粮胆碱缺乏会诱导肝脏脂肪变性、肝脏肿大和免疫细胞炎性浸润、脂质合成相关基因表达上调,导致高脂血症,这种快速构建肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎的FLHS模型有助于快速获得蛋鸡FLHS模型[37]。然而,7周龄蛋鸡仍然处于快速生长发育期,其肝脏生长发育和脂质合成一直在增强,这并不能完全反映蛋鸡FLHS的病变规律。因此,使用产蛋高峰期和产蛋后期等性成熟和发育完全的蛋鸡探究胆碱缺乏饲粮构建蛋鸡FLHS模型,分析其病理特征更符合蛋鸡生理性的FLHS病变。
除上面的几种方法外,肌肉注射雌激素法也是构建蛋鸡FLHS模型的方法之一[38],这与雌激素介导的新生脂质合成和胆固醇增加有关[39-40]。采用肌肉注射雌激素法(5 mg/kg BW,每4 d注射1次,连续6次)诱导的蛋鸡FLHS不仅表现出大量的甘油三酯沉积,还表现出促炎性细胞浸润、多数肝细胞发生脂肪变性[38]。最新的研究发现,刚开产的20周龄的海兰褐蛋鸡连续7 d颈部皮下注射地塞米松(4.50 mg/kg)可成功诱导蛋鸡早期FLHS模型,伴随着肝脏重、肝脏指数、脂肪变性和脂质沉积以及谷丙转氨酶、谷草转氨酶、甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量显著升高,且脂质合成相关基因启动子区的组蛋白H3K27乙酰化[acetyl-histone H3 (Lys27),H3K27ac]信号显著增强,而叶酸代谢相关基因启动子区信号显著减弱[41]。值得注意的是,不同蛋鸡的产蛋率存在个体差异,且体内激素可能是主要影响因素。因此,使用肌肉注射雌激素法构建蛋鸡FLHS模型应当考虑蛋鸡个体内在激素差异对FLHS模型的影响,且雌激素种类和最佳剂量筛选也需要深入探究。
综上所述,高脂高能量饲粮、高能低蛋白质饲粮、胆碱缺乏饲粮和肌肉注射雌激素是当前构建蛋鸡FLHS模型的常用方法,但这几种方法诱导的蛋鸡FLHS病理特征和发病机制还未得到比较研究。
3 蛋鸡FLHS发生的影响因素
蛋鸡FLHS的发生受多种因素的调控,这也决定了其发病机制的复杂性和多重性。与人类NAFLD相似[42⇓-44],蛋鸡FLHS的发生也受遗传调控,且不同品种蛋鸡的FLHS发生率各有差异。研究发现,单冠近交系的白来航蛋鸡更容易发生FLHS,这可能与其肝脏中较高的酶活性和脂质含量更容易诱导FLHS有关,这在先天高度易感FLHS的高度近交系的UCD-003白来航蛋鸡品系中得到证实[45]。而在静脉外源注射雌激素(5.0或7.5 mg/kg)构建的蛋鸡FLHS模型中,罗德岛红鸡比白来航蛋鸡更容易诱发FLHS,且30%的罗德岛红鸡在14 d内死于肝脏出血[46]。蛋鸡肝脏脂肪含量不仅受饲粮营养素的影响[47],还受遗传因素的调控。与北京油鸡和白来航蛋鸡相比,京兴黄鸡更容易发生FLHS,并且该疾病可通过父系遗传给后代[47-48]。第1代通过高脂高能量饲粮(正常饲粮代谢能水平为18.29 MJ/kg,蛋白质水平为15.93%;高脂高能量饲粮代谢能水平为20.32 MJ/kg,蛋白质水平为14.59%)诱导建立FLHS模型,其后代饲喂正常饲粮,发现从第2代到第4代肝脏葡萄糖代谢、脂肪酸代谢和脂质代谢相关基因表达量显著上调,FLHS发病率明显增加[48]。研究发现,不同品系蛋鸡的肝脏脂肪含量不同,肝脏脂肪含量在25.8%~49.0%[49]。与对照组相比,饲喂含低芥酸的菜籽粕和菜籽油饲粮的Hyline 934E品系蛋鸡更容易发生FLHS,且伴随着肝脏肿大、局灶性坏死、中度甚至重度出血和脂肪变性[50]。这些研究表明蛋鸡FLHS发生率因品种差异而不同,这可能与蛋鸡育种选择过程中某些调控脂代谢基因特异性缺失有关。目前,关于遗传差异调控不同品种蛋鸡FLHS发生的分子机制还不清楚,建立遗传方法构建蛋鸡FLHS模型和筛选关键遗传靶点也是未来蛋鸡育种和FLHS防控研究的关键领域。
营养素是影响蛋鸡FLHS发生的主要因素,饲粮能量和蛋白质水平以及矿物质等均会影响FLHS发生和进展。例如,长期摄入高能量饲粮(代谢能水平从2 465 kcal/kg提高到2 993 kcal/kg)30周会促进蛋鸡发生FLHS[32-33],即玉米淀粉来源的高碳水化合物饲粮(代谢能水平为3.00 Mcal/kg)比饲喂猪油来源的高脂饲粮(代谢能水平为3.06 Mcal/kg)能够更有效诱导蛋鸡FLHS,但是饲喂猪油来源的高脂饲粮的蛋鸡血浆甘油三酯含量升高更明显,肝脏出血更加严重;大豆油来源的高脂饲粮(代谢能水平增加2.80 MJ/kg)持续饲喂40 d也能成功构建蛋鸡FLHS模型,这些结果表明不同的能量来源诱导蛋鸡发生FLHS的时间和严重程度各不相同,其中猪油来源的高脂饲粮构建蛋鸡FLHS效果更明显[33-34]。上述研究结果提示,与动物性油脂相比,蛋鸡饲粮使用植物油作为油脂能量来源能在一定程度上缓解蛋鸡FLHS病理症状。饲粮能量和蛋白质比例失调(即高能低蛋白质,通常将能量水平提高0.5~2.5 MJ/kg,蛋白质水平降低3.0~4.5个百分点)时,高能诱导的脂质合成增加与低蛋白质介导的载脂蛋白合成减少也会导致肝脏内的脂质无法外排而诱导FLHS发生[38],这也是高能低蛋白质饲粮诱导FLHS发生的主要原因之一[35]。然而,目前关于高能低蛋白质饲粮中不同的能量提高水平和蛋白质降低水平对蛋鸡FLHS的严重程度及其最佳FLHS建模水平还不清楚,急需建立广泛适用的高能低蛋白质标准用于蛋鸡FLHS模型的构建。维生素缺乏诱导的氧化应激和脂质代谢失调也会导致脂质过氧化和ROS过量积累,促进FLHS发生,而饲粮补充维生素B12和维生素E能减少FLHS和肝脏脂质的增加[51]。研究发现,摄入高水平缬氨酸(0.74%和0.79%)8周会诱导蛋鸡发生脂肪肝且伴随着氨基酸代谢紊乱、氧化应激、内质网应激和炎症反应增强[18-19]。这提示提高饲粮单一氨基酸水平可能也是构建蛋鸡FLHS模型的方法之一,而其他氨基酸能否诱导蛋鸡FLHS还有待深入研究。如前所述,饲粮胆碱缺乏(胆碱水平为800 mg/kg)也会导致FLHS发生,这与胆碱缺乏诱导的油酸摄取增加和甘油三酯分泌减少有关[37],而饲粮补充胆碱(胆碱水平为1 700和3 400 mg/kg)则能降低血清极低密度脂蛋白胆固醇、肝脏甘油三酯和总脂质含量并改善肝脏抗氧化能力,进而改善肝脏脂质沉积[52]。这些结果表明,能量、蛋白质和胆碱等营养素作为蛋鸡FLHS的主要影响因素具有重要作用,开展不同品种蛋鸡营养需求研究和建立优化饲粮配方有助于从饲粮营养角度防控蛋鸡FLHS。
除了营养和遗传等主要影响因素[53]外,激素也是影响蛋鸡FLHS发生的重要因素之一,这是因为激素不仅参与卵泡发育决定蛋鸡的生产性能,而且还参与脂质代谢促进FLHS的发生[38⇓-40]。例如,蛋鸡体内的雌激素、皮质醇、胰岛素等激素对于代谢稳态和生产性能维持具有重要作用,激素水平过高会促进机体内碳水化合物向脂肪的转化,抑制脂肪酸的氧化利用,导致肥胖和增加FLHS的发病率[39-40]。17-β-雌二醇作为主要的雌激素,蛋鸡开产时雌激素分泌增加有助于促进脂肪酸、甘油三酯和胆固醇酯合成,三者进一步生成极低密度脂蛋白与卵黄原蛋白颗粒,经血液循环运输到卵巢参与蛋黄前体形成[39-40]。雌激素水平过高时会促进脂肪酸和胆固醇过量合成,诱导肝脏脂质沉积,这也是肌肉注射雌激素法构建FLHS模型的主要原理之一[38]。研究发现,肌肉注射皮质醇(4 mg/kg连续7 d,每天2次)会促进肝脏的脂肪合成,同时抑制线粒体脂肪酸氧化分解代谢,诱导蛋鸡FLHS相关的肝脏炎症和纤维化,这可能与热应激相关基因m6A甲基化水平降低有关[54]。环境因素例如高温会降低机体能量需求,脂肪利用减少,转向用于脂肪酸合成诱导脂质沉积,引发FLHS[55]。研究发现,高温会加速机体代谢,血管会充分扩张,容易导致肝脏破裂出血,当鸡舍的温度超过最适环境温度2~3 ℃时,FLHS的死亡率就会上升20%[56]。高温诱导的热应激同样也会加快新陈代谢速度,使脂质过氧化增加,导致蛋鸡肝脏破裂出血产生FLHS[56]。此外,重金属如镉和霉菌毒素如黄曲霉毒素等也会诱导脂质沉积、肝脏脂肪变性,导致蛋鸡FLHS的发生[57-58]。最近的研究还发现肠道菌群在蛋鸡FLHS发生和进展中具有重要作用[59],例如脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)和嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)能够改善蛋鸡FLHS相关的脂质沉积、脂肪变性和慢性炎症[60-61]。以上研究结果表明,蛋鸡FLHS不仅受遗传、营养、环境因素和肠道菌群等的影响,这也再次证明了蛋鸡FLHS发病机制的复杂性。因此,对于蛋鸡FLHS的防控应当从遗传、营养和环境等方面综合考虑。
4 蛋鸡FLHS的营养调控措施
蛋鸡FLHS的发生受多种因素的影响,其发病机制复杂且没有有效的治疗药物或措施。因此,在实践生产中通常采取营养措施预防FLHS。玉米-豆粕型饲粮作为蛋鸡的基础饲粮,由于豆粕的高成本通常通过降低豆粕比例使得蛋鸡基础饲粮具有高能低蛋白质的特点,这也是蛋鸡易发FLHS的原因之一[35]。因此,在生产实践中适当降低能量和蛋白质水平并辅加合成氨基酸不仅能提高蛋鸡生产性能,还能降低FLHS发病率。研究发现,饲粮中添加3%大豆磷脂替代玉米的高能低蛋白质饲粮饲喂30 d能有效改善肝脏和血清甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、非酯化的游离脂肪酸和丙二醛含量,进而诱导蛋鸡FLHS[62]。饲粮胆碱缺乏(胆碱水平为800 mg/kg)会诱导蛋鸡FLHS发生[37],而饲粮添加胆碱(胆碱水平为1 700和3 400 mg/kg)或5%甜菜碱不仅提高了产蛋率,还显著降低了蛋鸡肝脏脂肪积累[52,63],说明胆碱对于维持机体脂质代谢平衡具有重要作用。研究发现骨钙素(3 μg/只,2 d给予1次)可通过激活自噬抑制肝脏胰岛素抵抗和慢性炎症,改善高脂饲粮诱导的蛋鸡FLHS[34,64]。母种鸡饲粮添加1.5%牛磺酸不仅降低了高果糖诱导的母种鸡肝脏甘油三酯和胆固醇含量的升高,还增强了蛋鸡的抗氧化能力,能更好的预防蛋鸡FLHS的发生及其子代的代谢紊乱[65]。饲粮添加胆汁酸包括鹅去氧胆酸(0.02%)、牛磺酸(0.02%、0.05%、0.30%)以及鹅去氧胆酸(0.02%)和牛磺酸(0.05%)同时添加均能预防和改善FLHS及其相关的脂质代谢、胆固醇代谢、内质网应激、线粒体应激、氧化应激和炎症反应[66⇓⇓⇓⇓⇓-72]。这些研究结果提示,胆汁酸具有良好的抗FLHS功能。研究表明,饲粮添加包膜丁酸钠(500和750 mg/kg)8周能改善高能低蛋白质饲粮诱导的FLHS[31],在体外1 mmol/L丁酸钠能通过激活谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)抑制铁死亡,改善1 mmol/L游离脂肪酸(油酸钠和棕榈酸钠)诱导的鸡原代肝细胞脂质沉积[73]。饲粮添加1.5%共轭亚油酸能改善苯甲酸雌二醇(肌肉注射2 mg/kg,连续14 d)诱导的蛋鸡FLHS相关的氧化应激、脂质代谢紊乱和炎症,进而缓解FLHS[74],证明了共轭亚油酸作为功能性多不饱和脂肪酸的有益代谢作用。高能低蛋白质饲粮诱导的FLHS会激活炎性小体(nucleotide-binding oligomerization domain,leucine-rich repeat and pyrin domain-containing 3,NLRP3)-成孔蛋白(gasdermin D,GSDMD)介导的细胞焦亡,而染料木素(200和400 mg/kg)能通过激活雌激素受体α(estrogen receptor alpha,ERα)抑制NLRP3-GSDMD介导的细胞焦亡,缓解FLHS相关的蛋鸡肝脏脂肪变性和炎症反应[75]。饲粮添加200和400 mg/kg白术多糖同样也能通过抑制脂质合成、促进脂肪酸β氧化来抑制脂质沉积,进而改善高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡FLHS[76]。这些研究表明功能性添加剂和植物提取物来源的有益成分能改善蛋鸡FLHS。
饲粮添加100 mg/kg小檗碱能改善高脂饲粮诱导的蛋鸡肠道菌群紊乱,调节胆汁酸代谢并激活回肠法尼醇(farnesoid X receptor,FXR)受体调控的糖、脂代谢相关基因转录,改善蛋鸡FLHS[77]。而饲粮添加盐酸小檗碱(50、100和200 mg/kg)同样能改善高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡血脂紊乱、肝脏损伤,并通过抑制肝脂合成和激活脂肪酸氧化分解代谢来减少肝脏脂质沉积,从而改善FLHS[78]。研究发现,饲粮添加400 mg/kg白藜芦醇不仅能改善高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡氧化应激和炎症损伤,还能有效改善脂质代谢紊乱、胰岛素抵抗及胰岛素感知信号通路障碍,从而改善FLHS[79-80]。饲粮添加0.3 mg/kg生物素(维生素H)能改善高能低蛋白质饲粮诱导的肝脏脂质沉积,降低甘油三酯和总胆固醇含量,有效降低肝脂率和腹脂率[81]。同样,5%甜菜碱或生物素可通过促进肌肉载脂蛋白表达改善高能低蛋白质饲粮诱导的FLHS[36]。如前所述,饲喂108~1010 CFU/mL的益生菌脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)和活的或巴氏灭菌的3.5×108 CFU/mL嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)均能缓解蛋鸡FLHS,减少脂质沉积,改善脂肪变性和炎症反应[60-61]。研究发现,饲粮添加109 CFU/kg地衣芽孢杆菌TS-01能降低肝脏的脂肪含量、出血指数和FLHS发生率,进而改善β-雌二醇(7.5 mg/kg)诱导的蛋鸡FLHS;但地衣芽孢杆菌TS-01来源的胞外多糖对鸡肝细胞甘油三酯沉积无显著影响,但显著降低了培养基中MDA的含量[82]。饲粮添加5 mg/kg吡咯喹啉醌能改善高能低蛋白质饲粮诱导的产蛋后期蛋鸡FLHS,且能提高生产性能和改善蛋品质[83]。研究发现,饲粮添加109~1011 CFU/kg植物乳杆菌FRT4(Lactiplantibacillus plantarum FRT4)能改善高能低蛋白质饲粮诱导的蛋鸡肠道菌群失调,并通过“肠-肝”轴调控甘油磷脂代谢通路,减少脂质在肝脏和卵巢中的沉积,从而缓解蛋鸡FLHS并提高产蛋率[84]。饲粮补充1 200 mg/kg的银杏叶提取物(Ginkgo biloba extract,GBE)能够缓解高脂饲粮诱导的蛋鸡FLHS,改善肝脏脂肪变性、增强抗氧化酶活性、抑制炎症反应,重塑高脂饲粮诱导的肠道微生物群紊乱,并提高盲肠巨球型菌属(Megasphaera)的丰度以及相应的总短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)、乙酸和丙酸含量[85]。以上研究表明,除了优化饲粮配方的蛋白质、能量和胆碱水平之外,饲粮添加功能性添加剂和补充益生菌等均能改善蛋鸡FLHS;同时,这些研究也表明,不同的营养干预措施能通过多种信号通路调控脂质代谢进而改善蛋鸡FLHS,提示蛋鸡FLHS营养调控具有广泛性和实用性。这些营养调控措施是改善蛋鸡FLHS发病率的有效手段,对于蛋鸡健康养殖是必不可少的,未来可逐步推广应用到蛋鸡实践生产中。
5 小结
综上所述,蛋鸡FLHS具有复杂的发病机制,其受遗传和营养等多种因素影响。高脂高能量饲粮、高能低蛋白质饲粮、胆碱缺乏饲粮和肌肉注射雌激素是当前构建蛋鸡FLHS模型的常用方法,且各有优缺点,在研究中应当结合探索目标选择适宜的方法构建蛋鸡FLHS模型。蛋鸡FLHS的发生受多种因素的复杂调控,因此在生产中应当考虑特定背景下蛋鸡FLHS发病率,并采用合理的营养调控措施进行干预。现有研究表明,针对蛋鸡FLHS的研究主要通过构建蛋鸡FLHS模型,而针对蛋鸡不同阶段FLHS发病机制的研究很少。此外,当前的研究均从生物饲料添加剂和益生菌营养调控的角度去探究蛋鸡FLHS的预防和治疗效果,鲜有从基因组等遗传角度探究蛋鸡FLHS发生的遗传分子机制的,未来蛋鸡FLHS的研究应当从遗传角度阐明其产生FLHS的分子机制,进而从育种上进行分子筛选,同时辅以饲粮配方调控和营养措施干预缓解蛋鸡FLHS发生,以为蛋鸡FLHS的科学防控提供理论参考。