Chinese Journal of Animal Nutrition >

2026 , Vol. 38 >Issue 8: 6087 - 6100

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.488

RESEARCH PAPER

Effects of Hair Beauty Compound on Hair and Skin Quality, Serum Indices, Intestinal Microbiota and Fecal Metabolites of British Shorthair Cats

  • LIU Hehe , 1, 2 ,
  • YUAN Xueqi 3 ,
  • LIU Min 1, 2 ,
  • GUO Jiaxing 1, 2 ,
  • ZHANG Shenghong 1, 2 ,
  • LI Fushi 1, 2 ,
  • WANG Cheng 1, 2 ,
  • LI Lian , 1, 2, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
  • 2 Pet Nutrition and Health Center, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
  • 3 Hangzhou Haoshi Pet Food Co., Ltd., Hangzhou 311121, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2026-01-15

  Online published: 2026-08-13

Fold

Abstract

This study aimed to investigate the effects of hair beauty compound on hair and skin quality, serum indices, intestinal microbiota and fecal metabolites of British shorthair cats, and to elucidate the mechanism of hair beauty compound improving cat hair and skin quality via the “gut-skin axis”. Sixteen healthy 2.0 to 2.5 years adult British shorthair cats were randomly assigned to 2 groups with 8 cats in each group. The control group was fed a basal diet, and the experimental group was fed an experimental diet which supplemented with the hair beauty compound (0.50% concentrated fish oil, 0.10% evening primrose oil, 0.10% DL-methionine, 0.01% Haematococcus pluvialis powder and 0.02% sodium hyaluronate). The pre-experimental period lasted for 7 days, and the experimental period lasted for 35 days. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in growth performance and nutrient apparent digestibility between two groups (P>0.05). 2) On day 21, the fecal score of the experimental group was significantly higher than that of the control group (P<0.05). 3) On day 21 and day 35, the hair score and breaking strength of the experimental group were significantly higher than those of the control group (P<0.05), and the hair scale height was significantly lower than that of the control group (P<0.05). 4) The skin moisture content and elasticity score of the experimental group were significantly higher than those of the control group (P<0.05). 5) The protein relative expression levels of Claudin-1 and Occludin in epidermal keratinocytes of the experimental group were significantly higher than those of the control group (P<0.05). 6) On day 35, the serum superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px) activities of the experimental group were significantly higher than those of the control group (P<0.05), and the serum malondialdehyde (MDA), tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) contents were significantly lower than those of the control group (P<0.05). 7) Compared with the control group, the relative abundance of beneficial bacteria such as Parabacteroides in intestine of the experimental group was increased, and the relative abundance of harmful bacteria such as Negativibacillus was decreased. 8) The metabolomics results showed that the differential metabolites were primarily enriched in metabolic pathways including neuroactive ligand-receptor interaction, biosynthesis of unsaturated fatty acids, histidine metabolism, peroxisome proliferator-activated receptor signaling pathway, and linoleic acid metabolism. In conclusion, the hair beauty compound improves the hair and skin quality of cats by optimizing the microbial structure and activating lipid metabolism and immune-regulatory pathways through the “gut-skin axis”, thereby maintaining skin barrier homeostasis.

Key words： hair beauty compound; cats; gut-skin axis; intestinal microbiota; metabolites

Cite this article

LIU Hehe , YUAN Xueqi , LIU Min , GUO Jiaxing , ZHANG Shenghong , LI Fushi , WANG Cheng , LI Lian . Effects of Hair Beauty Compound on Hair and Skin Quality, Serum Indices, Intestinal Microbiota and Fecal Metabolites of British Shorthair Cats[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(8) : 6087 -6100 . DOI: 10.12418/CJAN2026.488

随着经济的发展和人们生活水平的提高,伴侣动物的数量也在不断增加。与传统畜禽不同的是,宠物营养领域,人们更关注宠物外观、健康以及长寿[1]。优秀的毛发质量可以改善宠物的外观,因此具有美毛功能的新型宠物饲粮成为越来越多宠主的选择[2]。研究表明,鱼油中的n-3多不饱和脂肪酸[二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)]可以提高猫的抗氧化能力,防止毛囊氧化衰老,提高毛发质量[3];饲粮中添加月见草籽油可以缓解猫的皮肤炎症,改善皮肤质量[4];雨生红球藻粉中富含虾青素,具有抗氧化和抗炎作用,可以减轻皮肤光老化[5];饲粮中添加蛋氨酸可以改善猫的毛发质量,使毛发更柔顺光滑[6];透明质酸钠能够刺激皮肤成纤维细胞合成和分泌,减少猫的皮肤表面水分流失[7]。目前,大多数研究都是基于单一成分对宠物皮肤健康的研究,缺乏对上述多组分混合的效果研究。因此,本试验在饲粮中添加浓缩鱼油、月见草籽油、雨生红球藻粉、DL-蛋氨酸和透明质酸钠组成的美毛复合物,研究其对英国短毛猫毛发和皮肤质量、血清指标、肠道菌群和代谢物的影响,并基于“肠-皮肤轴”探究上述添加物的作用机制。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本次动物试验由南京农业大学实验动物伦理委员会批准,批准号:NJAU.NO20250119012。

1.2 试验设计

选取16只2.0~2.5岁的健康成年英国短毛猫,体重3~4 kg,随机分为2组,每组8只(6母2公)。对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂中添加美毛复合物(0.50%浓缩鱼油、0.10%月见草籽油、0.10% DL-蛋氨酸、0.01%雨生红球藻粉和0.02%透明质酸钠)的试验饲粮。试验饲粮符合美国饲料管理协会(AAFCO)的猫营养需要标准,其组成及营养水平见表1。预试期7 d,正试期35 d。
表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

项目
Items		 含量 Content
对照组 Control group 试验组 Experimental group
原料 Ingredients
鲜鸡肉 Fresh chicken 35.00 35.00
三文鱼肉 Salmon flesh 15.00 15.00
鳕鱼肉 Cod flesh 10.00 10.00
鲽鱼肉 Flounder flesh 7.00 7.00
马鲛鱼肉 Spanish mackerel flesh 7.00 7.00
鲭鱼肉 Mackerel flesh 6.00 6.00
木薯淀粉 Tapioca starch 5.00 5.00
鲜鸡肝 Fresh chicken liver 5.00 5.00
冻干鸡肉绒 Freeze-dried chicken floss 2.00 2.00
鲜鸡心 Fresh chicken heart 2.00 2.00
磷虾粉 Krill powder 1.00 1.00
纤维素 Cellulose 0.50 0.50
酿酒酵母提取物 Yeast extract 0.10 0.10
浓缩鱼油 Concentrated fish oil 0.50
月见草籽油 Evening primrose oil 0.10
鸡油 Chicken fat 0.50
牛油 Beef tallow 0.10
DL-蛋氨酸 DL-Met 0.10
雨生红球藻粉 Haematococcus pluvialis powder 0.01
透明质酸钠 Sodium hyaluronate 0.02
蛋黄粉 Egg yolk powder 0.30 0.30
菊苣根粉 Chicory root powder 0.10 0.10
南瓜粉 Pumpkin powder 0.01 0.01
丝兰粉 Yucca powder 0.10 0.10
枸杞子粉 Wolfberry powder 0.15 0.15
裂壶藻粉 Schizochytrium powder 0.10 0.10
磷酸氢钙 CaHPO4 0.65 0.46
碳酸钙 CaCO3 0.25 0.30
氯化钙 CaCl2 0.24 0.25
甘露寡糖 Mannooligosaccharide 0.30 0.30
牛磺酸 Taurine 0.20 0.20
嗜酸乳杆菌(灭活) Lactobacillus acidophilus (inactivated) 0.10 0.10
天然叶黄素(源自万寿菊) Natural lutein (derived from marigold) 0.10 0.10
预混料 Premix1) 1.20 1.20
合计 Total 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
代谢能 ME/(MJ/kg) 17.46 17.72
粗蛋白质 CP 44.50 43.60
粗脂肪 EE 20.10 21.00
粗灰分 Ash 7.60 7.20
钙 Ca 1.29 1.28
总磷 TP 1.00 0.98
水溶性氯化物 WSC 0.59 0.67
牛磺酸 Taurine 0.43 0.45
蛋氨酸 Met 0.65 0.80
锌 Zn/(mg/kg) 100.00 140.00
n-6多不饱和脂肪酸 n-6 PUFA 4.04 4.18
n-3多不饱和脂肪酸 n-3 PUFA 0.346 0.894
二十碳五烯酸+二十二碳六烯酸 EPA+DHA 0.054 0.615
维生素E VE/(IU/kg) 166.00 298.00

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provides the following per kg of diets:VA 16 000 IU,VD3 800 IU,VE 160 IU,VB1 8 mg,VB2 8 mg,VB6 6.4 mg,VB12 0.003 2 mg,D-生物素 D-biotin 0.56 mg,D-泛酸 D-pantothenic acid 24 mg,烟酰胺 niacinamide 56 mg,VC 160 mg,氯化胆碱 choline chloride 960 mg,Cu 8 mg,Fe 64 mg,Mn 3.2 mg,Zn 48 mg。

2)代谢能为计算值,参考NRC(2006)计算,其余均为实测值。ME is a calculated value, which refers to NRC (2006), while the others are measured values.

1.3 样品采集

试验于南京农业大学试验动物房开展,试验期间监测猫的日采食量、体重变化、粪便质量,分别在试验第1天、第21天和第35天收集猫背中部4 cm×4 cm面积的被毛,用宠物专用电推剪剔下,收集并常温密封保存。试验第35天,用皮肤刮片采集猫背部皮肤表皮角质细胞,用以测定紧密连接相关蛋白的表达。试验期第1天、第21天和第35天,采集猫血液和粪便样本,用以评估血清炎症指标、抗氧化指标、肠道菌群和粪便代谢物。

1.4 指标检测

1.4.1 生长性能和粪便评分

每日饲喂前准确称量饲粮的投喂量和次日清晨饲粮的剩余量,计算平均日采食量;分别在试验第1天、第7天、第14天、第28天和第35天采样前进行空腹称重并记录,计算平均周增重。计算公式如下:

平均日采食量=当日饲粮投喂量-次日饲粮剩余量;

平均周增重=(终末体重-初始体重)/饲养周数。

分别在试验第1天、第7天、第14天、第21天、第28天和第35天由试验人员按照Bogedale等[8]的方法对猫的粪便进行评分,粪便评分标准见表2。1分和5分为异常状态,2~3分为健康理想区间。
表2 粪便评分标准

Table 2 Fecal scoring standard

评分 Scores 粪便状态 Fecal condition
1 坚硬,呈颗粒状,成形
2 质地较硬,条状,成形
3 条状或香肠状,质地柔软有弹性,部分成形
4 糊状或半流体状,不成完整条状,不成形
5 完全流体状,呈水样或黏液状,不成形

1.4.2 饲粮营养水平和养分表观消化率

在试验的最后3 d全收粪,称重并加入5%的盐酸固氮,将收集的粪便置于65 ℃烘箱干燥后粉碎、过60目筛得到粪便样本。收集200 g饲粮,置于干燥器保存,用于检测常规养分。干物质含量按照GB/T 6435—2014的方法进行测定,粗蛋白质含量按照GB/T 6432—2018的方法进行测定,粗脂肪含量按照GB/T 6433—2006的方法进行测定,粗灰分含量按照GB/T 643—2007的方法进行测定,钙含量按照GB/T 6436—2018的方法进行测定,总磷含量按照GB/T 6437—2018的方法进行测定,水溶性氯化物含量按照GB/T 6439—2023的方法进行测定,牛磺酸含量按照GB 5009.169—2016的方法进行测定,蛋氨酸含量按照GB/T 5009.124—2016的方法进行测定,锌含量按照GB 5009.90—2016的方法进行测定,n-6多不饱和脂肪酸、n-3多不饱和脂肪酸、EPA和DHA含量按照GB 5009.168—2016的方法进行测定,维生素E含量按照GB 5009.82—2016的方法进行测定。养分表观消化率计算公式[9]如下:

某养分表观消化率(%)=[(食入该养分含量-粪便中该养分含量)/食入该养分含量]×100。

1.4.3 毛发和皮肤质量

1.4.3.1 毛发质量

参照Rees等[10]的方法,由相同的10名受训的试验人员对毛发质量进行双盲评价,毛发评分标准见表3。毛发断裂强力和断裂伸长率用电子单纤维强力机(YG001E,温州方圆仪器有限公司)测定。
表3 毛发评分标准

Table 3 Hair scoring standard

评分 Scores 毛发状态 Hair condition
1 暗淡,粗糙,干燥
2 光泽度较好,中等柔软,略微干枯
3 光泽度好,非常柔软,长度适中,
整体有层次变化
4 中等柔软但略显油腻
5 油腻
毛发超微结构观察使用扫描电子显微镜(Gemi-niSEM300,德国Car1ZeiSS公司)进行质量评价。毛发30 ℃干燥,将干燥的样品粘在样品台上,全自动直流离子溅射仪(SCD-500,德国Leica公司)喷金后观察。电镜观察,每个视野中随机选5个鳞片,测量毛发鳞片高度。

1.4.3.2 皮肤质量

采用皮肤水分测定仪(RBX-916,英国Real Bubee公司)测定猫背中部皮肤水分、油分含量和皮肤弹性得分,采用pH测定计(PH-828M,深圳市希玛科技有限公司)测定猫背中部皮肤pH。

1.4.4 紧密连接相关蛋白的表达

收集表皮角质细胞,加入预冷的细胞裂解液400 μL混合均匀后,4 ℃摇床振荡后静置4 min,充分裂解20 min后离心,收集上清即为全蛋白提取物,BCA法检测总蛋白含量,试剂盒购于上海碧云天生物技术有限公司。取80 μg蛋白与适量的5×Loading Buffer混匀,95 ℃金属浴10 min变性,冷却离心后进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),先80 V恒压30 min待样品进入分离胶后,再120 V恒压电泳。电泳结束后25 V转膜25 min,快速封闭液转封闭15 min,洗膜1次,加入一抗[兔抗大鼠封闭蛋白-1(Claudin-1),1∶1 000,A2196;兔抗大鼠闭合蛋白(Occludin),1∶1 000,A12621;兔抗大鼠β-肌动蛋白(β-actin),1∶100 000,A1026;武汉爱博泰克生物科技有限公司]4 ℃过夜孵育,洗膜3次,二抗(羊抗兔免疫球蛋白G,1∶3 000,AS014,武汉爱博泰克生物科技有限公司)室温孵育1.5 h,洗膜3次后曝光成像。用Image Lab分析软件进行分析处理,测定各条带的灰度值,目的条带/对应内参的灰度值,计算各组目的蛋白的相对表达水平。

1.4.5 血清抗氧化和炎症指标

血清抗氧化和炎症指标通过试剂盒(上海恒远生物科技有限公司)进行测定,所测指标包括总抗氧化能力(T-AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量。

1.4.6 肠道菌群结构

将试验第35天的粪便样品送至杭州联川生物技术有限公司,委托公司进行16S rDNA测序。使用磁珠法进行肠道微生物总DNA提取,然后进行PCR扩增和16S rDNA扩增子测序。在DNBSEQ-G9平台进行双端250 bp(PE250)测序,获得单碱基精度的扩增子序列变体(ASV)后与数据库对比注释获得每个ASV的物种分类信息。通过QIIME2计算α多样性、β多样性,使用R软件(v4.0)进行可视化分析。

1.4.7 粪便代谢组学

将第35天采集的粪便样本送至杭州联川生物技术有限公司,委托公司进行粪便非靶向代谢组学测定。
先从粪便中提取代谢物,再对代谢物进行处理,用于超高效液相色谱-质谱联用技术分析。称取样本研磨均匀,12 000×g离心后采用BCA法进行蛋白定量,剩余样本加入甲醇-乙腈(1∶1,V/V)混匀,-20 ℃沉淀蛋白1 h,取上清4 ℃浓缩后制成待测样品。
数据采集所用到的液相体系为超高压液相系统(Vanquish Flex UPLC,德国Thermo Fisher Scientific公司)。色谱分离由ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱完成,数据采集使用高分辨率质谱仪(Q-Exactive Plus,德国Thermo Fisher Scientific公司)。数据采用液相色谱-质谱平台进行分析,数据的统计分析主要由R软件(v4.0)完成。

1.5 数据分析

原始数据采用Excel 2019进行初步处理,数据表示为平均值±标准差。采用SPSS 20.0统计软件对试验数据进行t检验,当P<0.05时具有统计学意义。采用GraphPad Prism 10.1.2进行数据可视化。

2 结果与分析

2.1 美毛复合物对猫生长性能和养分表观消化率的影响

由表4可知,2组之间初始体重、终末体重、平均周增重、平均日采食量无显著差异(P>0.05),且2组之间养分表观消化率也无显著差异(P>0.05)。
表4 美毛复合物对猫生长性能和养分表观消化率的影响

Table 4 Effects of hair beauty compound on growth performance and nutrient apparent digestibility of cats

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Experimental group		 P值
P-value
生长性能 Growth performance/g
初始体重 IBW 3 517.11±638.72 3 933.70±474.32 0.161
终末体重 FBW 3 662.86±744.02 3 946.64±518.35 0.391
平均周增重 AWG 29.15±51.66 42.52±14.96 0.502
平均日采食量 ADFI 53.52±9.80 51.18±6.25 0.578
养分表观消化率 Nutrient apparent digestibility/%
干物质 DM 74.64±3.87 73.91±4.10 0.719
粗蛋白质 CP 88.11±3.67 88.75±2.42 0.688
粗脂肪 EE 84.34±4.77 84.89±2.91 0.796

2.2 美毛复合物对猫粪便评分的影响

由表5可知,第21天,试验组的粪便评分显著高于对照组(P<0.05)。试验组的粪便评分更集中于2~3分的理想区间,说明第21天试验组的粪便状态优于对照组。
表5 美毛复合物对猫粪便评分的影响

Table 5 Effects of hair beauty compound on fecal scores of cats

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Experimental group		 P值
P-value
D1 1.63±1.41 2.13±0.64 0.376
D7 1.88±0.83 1.63±0.74 0.537
D14 2.38±0.92 2.00±1.07 0.464
D21 1.75±0.46 2.75±1.04 0.026
D28 1.75±0.89 1.38±0.52 0.319
D35 2.37±1.06 1.75±0.71 0.625

D1:第1天 day 1;D7:第7天 day 7;D14:第14天 day 14;D21:第21天 day 21;D28:第28天 day 28;D35:第35天 day 35。下表同 the same as below。

2.3 美毛复合物对猫毛发评分、断裂强力和断裂伸长率的影响

由表6可知,第1天、第21天和第35天,2组之间毛发断裂伸长率无显著差异(P>0.05);第21天和第35天,试验组的毛发评分和断裂强力显著高于对照组(P<0.05)。
表6 美毛复合物对猫毛发评分、断裂强力和断裂伸长率的影响

Table 6 Effects of hair beauty compound on hair score, breaking strength and breaking elongation rate of cats

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Experimental group		 P值
P-value
评分 Score
D1 1.78±0.17 1.93±0.26 0.116
D21 1.93±0.26 2.88±0.16 <0.001
D35 1.97±0.18 3.14±0.20 <0.001
断裂强力 Breaking strength/N
D1 36.87±8.53 35.48±8.54 0.765
D21 33.35±5.79 41.58±6.80 0.031
D35 34.76±5.99 44.10±5.91 0.013
断裂伸长率 Breaking elongation rate/%
D1 26.70±6.23 21.75±5.44 0.112
D21 22.35±5.46 21.04±5.29 0.632
D35 25.15±3.04 26.10±4.39 0.515

2.4 美毛复合物对猫毛发鳞片高度的影响

由图1可知,第1天,2组之间毛发鳞片高度无显著差异(P>0.05);第21天和第35天,试验组的毛发鳞片高度显著低于对照组(P<0.05)。
图1 美毛复合物对猫毛发鳞片高度的影响

Crl:对照组;Exp:试验组;D1:第1天;D21:第21天;D35:第35天。*表示差异显著(P<0.05),ns表示无显著差异(P>0.05)。下图同。

Fig.1 Effects of hair beauty compound on hair scale height of cats

Crl: control group; Exp: experimental group; D1: day 1; D21: day 21; D35: day 35. * indicated significant difference (P<0.05), and ns indicated no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.5 美毛复合物对猫皮肤质量指标的影响

由表7可知,2组之间皮肤油分含量和pH无显著差异(P>0.05)。试验组的皮肤水分含量和弹性得分显著高于对照组(P<0.05)。
表7 美毛复合物对猫皮肤质量指标的影响

Table 7 Effects of hair beauty compound on skin quality indices of cats

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Experimental group		 P值
P-value
水分 Moisture/% 14.13±2.90 22.25±10.05 0.045
油分 Oil/% 19.63±7.11 23.25±6.67 0.311
pH 6.12±0.09 6.01±0.16 0.068
弹性得分 Elasticity score 41.75±0.87 46.88±5.54 0.022

2.6 美毛复合物对猫表皮角质细胞Claudin-1和Occludin蛋白表达的影响

由图2可知,试验组的表皮角质细胞Claudin-1和Occludin蛋白相对表达水平显著高于对照组(P<0.05)。
图2 美毛复合物对猫表皮角质细胞Claudin-1和Occludin蛋白表达的影响

Claudin-1:封闭蛋白-1;Occludin:闭合蛋白;β-actin:β-肌动蛋白。

Fig.2 Effects of hair beauty compound on protein expression of Claudin-1 and Occludin in epidermal keratinocytes of cats

2.7 美毛复合物对猫血清抗氧化和炎症指标的影响

由图3可知,第21天,试验组的血清T-AOC显著高于对照组(P<0.05);第35天,试验组的血清GSH-Px活性显著高于对照组(P<0.05);第21天和第35天,试验组的血清MDA含量显著低于对照组(P<0.05);第21天和第35天,试验组的血清SOD活性显著高于对照组(P<0.05);第35天,试验组的血清TNF-α含量显著低于对照组(P<0.05);第35天,试验组的血清IL-6含量显著低于对照组(P<0.05)。
图3 美毛复合物对猫血清抗氧化和炎症指标的影响

Fig.3 Effects of hair beauty compound on serum antioxidant and inflammatory indices of cats

2.8 美毛复合物对猫肠道菌群的影响

由图4-A可知,2组之间肠道菌群的Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数无显著差异(P>0.05)。由图4-B可知,对照组与试验组共有650个相同的ASV,对照组有700个特有的ASV,试验组有647个特有的ASV。由图4-C可知,主坐标分析(PCoA)显示2组之间的β多样性存在显著差异(P<0.05)。由图4-D可知,2组的肠道主要优势菌门是厚壁菌门(Bacillota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和放线菌门(Actinomycetota);与对照组相比,试验组的肠道厚壁菌门相对丰度降低。由图4-E可知,2组的肠道主要优势菌属是阴性杆菌属(Negativibacillus)、柯林斯菌属(Collinsella)、布劳特菌属(Blautia),与对照组相比,试验组的阴性杆菌属相对丰度降低。由图4-F和图4-G可知,通过线性判别分析效应大小(LEfSe)分析[|线性判别分析(LDA)得分|>3]得到的LEfSe分析进化分支图及LDA得分分布柱状图,2组之间存在具有统计学差异的物种,试验组中显著富集的是副拟杆菌属(Parabacteroides)、坦纳菌科(Tannerellaceae)、毛螺菌属(Lachnoclostridium)、毛螺菌目(Lachnospirales)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)。
图4 美毛复合物对猫肠道菌群的影响

p_Bacillota:厚壁菌门;p_Bacteroidota:拟杆菌门;p_Actinomycetota:放线菌门;p_Fusobacteriota:梭杆菌门;p_Thermodesulfobacteriota:热脱硫杆菌门;p_Pseudomonadota:变形菌门;p_Cyanobacteriota:蓝细菌门;p_Campylobacterota:弯曲杆菌门;p_Verrucomicrobiota:疣微菌门;p_Chlamydiota:衣原体门;p_Deferribacterota:脱铁杆菌门;g_Negativibacillus:阴性杆菌属;g_Collinsella:柯林斯菌属;g_Blautia:布劳特菌属;g_Segatella:塞加泰拉菌属;g_Peptostridium:肽链球菌属;g_Dialister:小杆菌属;g_Lachnoclostridium:毛螺菌属;g_Bacteroides:拟杆菌属;g_UCG-005:UCG-005菌属;g_Fusobacterium:梭杆菌属;g_Desulfovibrio:脱硫弧菌属;g_Holdemanella:霍尔德曼菌属;g_Lachnospiraceae_NK4A136_group:毛螺菌科NK4A136菌群;g_[Ruminococcus]_gnavus_group:瘤胃球菌属gnavus菌群;g_Megasphaera:巨球型菌属;g_Alobaculum:嗜乳杆菌属;g_Mediterraneibacter:地中海杆菌属;g_Parabacteroides:副拟杆菌属;g_Roseburia:罗斯氏菌属;g_Tyzzerella:泰泽氏菌属;o_Oscillospirales:颤螺旋菌目;o_Lachnospirales:毛螺菌目;f_Ruminococcaceae:瘤胃球菌科;f_Lachnospiraceae:毛螺菌科;f_Tannerellaceae:坦纳氏菌科;Others:其他。

A:α多样性指数;B:ASV分布Venn图;C:PCoA图;D:肠道菌群门水平上的组成;E:肠道菌群在属水平上的组成;F、G:LEfSe差异分析图。A: α-diversity index; B: Venn plot of ASV distribution; C: PCoA plot; D: composition of intestinal flora at phylum level; E: composition of intestinal flora at genus level; F and G: LEfSe differential analysis plots.

Fig.4 Effects of hair beauty compound on gut microbiota of cats

2.9 美毛复合物对猫粪便代谢物的影响

由图5-A可知,偏最小二乘判别分析(PLS-DA)结果显示,对照组与试验组粪便代谢物之间没有重叠,说明2组之间存在显著差异。由图5-B可知,置换检验显示PLS-DA模型没有出现过拟合,具有较高的精确度。由图5-C可知,火山图显示2组共筛选出178种差异代谢物,其中上调的差异代谢物有80种,下调的差异代谢物有98种。由图5-D可知,KEGG通路富集分析发现,差异代谢物主要富集的代谢通路有神经活性配体-受体互作、不饱和脂肪酸生物合成、组氨酸代谢、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路、亚油酸代谢等。
图5 美毛复合物对猫粪便代谢物的影响

Neuroactive ligand-receptor interaction:神经活性配体-受体相互作用;Biosynthesis of unsaturated fatty acids:不饱和脂肪酸的生物合成;Histidine metabolism:组氨酸代谢;PPAR signaling pathway:过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路;Progesterone, androgen and estrogen receptor signaling pathway:孕酮、雄激素和雌激素受体信号通路;Arginine biosynthesis:精氨酸生物合成;Linoleic acid metabolism:亚油酸代谢;Cortisol synthesis and secretion:皮质醇的合成与分泌;Synaptic vesicle cycle:突触小泡循环;Cushing syndrome:库欣综合征。

A:PLS-DA得分图;B:PLS-DA置换检验图;C:差异代谢物的火山图;D:差异代谢物的KEGG通路富集分析图。A: PLS-DA score plot; B: PLS-DA permutation test plot; C: volcano plot of differential metabolites; D: KEGG enrichment analysis plot of differential metabolites.

Fig.5 Effects of hair beauty compound on fecal metabolites of cats

由表8可知,筛选出与上述通路有关的差异代谢物共17种,其中上调有谷氨酸、N-乙酰组胺、EPA、DHA、组胺、N-乙酰-L-谷氨酸5-半醛和血栓烷A2,下调的有孕酮、硬脂酸、α-双形菊酸、13-羟基十八碳二烯酸、α-亚麻酸、肌肽、硬脂四烯酸、L-精氨酸、碘塞罗宁和γ-亚麻酸。
表8 2组的粪便样本显著差异代谢物

Table 8 Significantly different metabolites in fecal samples between two groups

差异代谢物
Differential metabolites		 变量投影重要性
VIP		 调节
Regulation		 P值
P-value
谷氨酸 Glutamic acid 1.24 上调 0.04
N-乙酰组胺 N-acetylhistamine 1.84 上调 0.02
孕酮 Progesterone 1.49 下调 <0.01
硬脂酸 Stearic acid 1.05 下调 0.01
二十碳五烯酸 EPA 2.87 上调 <0.01
组胺 Histamine 1.71 上调 0.03
二十二碳六烯酸 DHA 2.23 上调 <0.01
α-双形菊酸 α-dimorphecolic acid 1.34 下调 <0.01
13-羟基十八碳二烯酸 13-HODE 1.46 下调 <0.01
α-亚麻酸 α-linolenic acid 1.35 下调 0.01
肌肽 Carnosine 1.01 下调 0.01
硬脂四烯酸 Stearidonic acid 1.18 下调 <0.01
N-乙酰-L-谷氨酸5-半醛
N-acetyl-L-glutamate 5-semialdehyde		 1.42 上调 0.02
L-精氨酸 L-arginine 1.93 下调 <0.01
碘塞罗宁 Liothyronine 1.66 下调 <0.01
γ-亚麻酸 γ-linolenic acid 1.33 下调 <0.01
血栓烷A2 Thromboxane A2 1.96 上调 <0.01

3 讨论

肠道和皮肤同为机体重要的界面器官,在结构组成、免疫防御功能及微生态调控方面具有诸多相似性,并在免疫系统层面存在密切的相互联系[11]。肠道和皮肤之间跨器官的联系方式被称为“肠-皮肤轴”。肠道微生物及其代谢物可作为关键信号分子,通过系统循环影响远端皮肤组织的免疫状态、屏障功能及代谢活动[12-13]。肠道菌群失调则会加剧炎症反应,诱发特应性皮炎、银屑病等多种皮肤相关疾病[14]。本研究基于“肠-皮肤轴”理论,探讨了美毛复合物对猫毛发和皮肤质量、血清指标、肠道菌群结构及粪便代谢物的影响,发现美毛复合物可能通过改变肠道菌群结构和调节肠道菌群介导的代谢与免疫信号,来改善猫皮肤和毛发质量。
肠道菌群在“肠-皮肤轴”中发挥着关键作用,对肠道和皮肤的正常生理功能和稳态的维持具有重要影响[15]。本试验结果显示,猫肠道微生物在门水平上的相对丰度较高的是厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门,这与郑路等[16]的研究结果一致。厚壁菌门和拟杆菌门是肠道菌群中的优势菌门,维持这2类菌门的比例平衡对于机体稳态的维持至关重要[17]。有研究表明,银屑病患者肠道中厚壁菌门与拟杆菌门比值失衡,而这种失衡状态会影响肠道短链脂肪酸的合成,破坏肠道屏障[18]。此外,该比值的升高还与皮肤光老化密切相关[19]。本试验中,饲粮中添加美毛复合物后,厚壁菌门的相对丰度以及厚壁菌门与拟杆菌门的比值降低,由此推测,美毛复合物可能通过调节肠道菌群相对平衡来维持肠道微生态环境。LEfSe分析结果显示,试验组中显著富集副拟杆菌属,对照组中显著富集阴性杆菌属。研究表明,阴性杆菌属相对丰度升高常与肠道炎症和肠上皮屏障受损相关[20],副拟杆菌属参与脂质代谢调控,其相对丰度上升可改善脂肪酸代谢紊乱,减轻皮肤相关炎症反应[21-22]。结合本试验粪便非靶向代谢组学结果,试验组α-亚麻酸、硬脂酸等脂质代谢物含量显著下调,提示美毛复合物可能通过优化关键菌群结构、调节脂质代谢与炎症相关通路,改善肠道上皮屏障功能。
肠道菌群可以控制身体和皮肤的免疫系统,肠道菌群产生的代谢物能够维持肠道上皮屏障的完整性发挥抗炎作用[23]。IL-6和TNF-α等促炎细胞因子可通过抑制角质层脂质合成、加速脂质降解破坏皮肤屏障[24]。本研究显示,与对照组相比,试验组的血清IL-6、TNF-α含量降低,提示美毛复合物具有抗炎作用。其机制可能与复合物中DHA、EPA等n-3多不饱和脂肪酸通过调控PPAR受体信号通路抑制炎症基因表达有关[25-26]。同时,饲粮中添加美毛复合物提高血清T-AOC及SOD、GSH-Px活性,降低MDA含量,增强机体抗氧化能力,减少活性氧对组织细胞的氧化损伤[27-28]。这提示,美毛复合物可能通过改善肠道菌群结构和肠道屏障功能,调节免疫代谢通路,缓解炎症反应,降低氧化应激水平。
氧化应激和炎症水平的降低有助于维持皮肤细胞功能稳定,减少氧化损伤对皮肤屏障功能的不利影响,减少炎症性皮肤病的发生,为皮肤质量的改善提供有利的内环境条件[29]。皮肤质量是反映皮肤健康和屏障功能的重要指标,通常由皮肤水分、油分含量和弹性及pH等多维参数综合评判[30]。皮肤屏障主要由角质层和角质形成细胞之间的紧密连接结构构成[31],其中Claudin-1和Occludin等紧密连接蛋白在维持细胞间屏障完整性、防止经皮水分流失及外界刺激侵入中发挥关键作用[32-33]。本试验结果显示,饲粮中添加美毛复合物后皮肤水分含量、弹性得分提高,紧密连接蛋白相对表达水平增加。这表明美毛复合物有助于减少皮肤水分流失,维持皮肤屏障功能。
研究表明,皮肤屏障的完整性有助于维持毛发的健康。皮肤屏障破坏往往会引发皮肤炎症,炎症因子募集免疫细胞损伤毛囊,严重时会造成脱毛[34]。被毛的外观评分、毛鳞片结构完整性及机械强度是反映被毛健康的关键指标[35]。本试验结果显示,饲粮中添加美毛复合物降低毛发鳞片高度,提升毛发断裂强度和外观评分。美毛复合物中的浓缩鱼油富含n-3多不饱和脂肪酸,具有抗炎、抗氧化和保持皮肤屏障完整的作用[34]。综上所述,美毛复合物通过保持皮肤屏障完整,减少炎症,为被毛的正常生长和结构维持提供了良好条件,最终显著提升毛发和皮肤质量。
本研究是基于16S rDNA测序和非靶向代谢组学分析,所得结果主要反映了粪便菌群结构变化及代谢特征的相关性,并没有转录组相关数据呈现,这一局限性限制了对整个结果因果关系的阐明。未来研究可结合转录组测序、代谢物分析,进一步验证特定菌群及代谢物在“肠-皮肤轴”中的作用机制。

4 结论

美毛复合物基于“肠-皮肤轴”,通过优化肠道菌群结构,上调有益菌相对丰度,下调有害菌相对丰度,激活脂质代谢和免疫调节相关代谢通路,维持了皮肤屏障稳态,改善了猫皮肤和毛发质量。

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