饲粮苏氨酸水平对肉鸡生长性能、血清生化指标、免疫器官指数及小肠形态发育的影响

2022-08-09伏春燕王文彬阎佩佩董以雷朱应波魏祥法石天虹刘雪兰

动物营养学报 2022年7期

伏春燕王文彬李霞阎佩佩董以雷燕磊黄河朱应波魏祥法石天虹刘雪兰*

(1.山东省农业科学院家禽研究所，济南 250023；2.山东新希望六和集团有限公司，青岛 266100；3.东营蓝海生态养殖公司，东营 257100)

近年来，优质蛋白质原料的紧缺，使得饲料价格居高不下，肉鸡养殖成本不断攀升，给养殖业带来极大的挑战。为节约蛋白质原料，降低养殖成本，探究合成氨基酸，特别是功能性氨基酸在调控肉鸡生长性能、免疫功能以及肠道发育中的意义及应用，引起了广泛关注。与此同时，筛选安全可靠的优质饲料添加剂来缓解应激损伤，提高肉鸡生长性能和机体免疫力，也成为当下亟待解决的问题。苏氨酸是肉鸡第三限制性氨基酸，甘氨酸合成尿酸的前体，参与机体蛋白质的合成、免疫应答，在提高动物生长性能、改善胴体品质中发挥重要作用[1]。苏氨酸缺乏会引起免疫球蛋白、T淋巴细胞、B淋巴细胞和抗体产生的抑制[2-3]。而作为一种功能性氨基酸，苏氨酸对维持肠道黏膜功能也具有重要作用，可提高上皮细胞的更新速率，促进肠道的损伤后修复[1]。因此，本试验拟以爱拔益加(AA)肉鸡为研究对象，研究基础饲粮中添加苏氨酸对1～42日龄肉鸡生长性能、血清生化指标、免疫器官指数及小肠形态发育的影响，旨在了解作为功能性氨基酸，苏氨酸对肉鸡生长性能、免疫功能和肠道形态发育的营养调控作用，为苏氨酸在肉鸡饲粮中更广泛地使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及分组

选取1日龄健康、发育良好的雄性AA肉仔鸡480只，采用单因素随机分组设计，随机分为4组，每组6个重复，每个重复20只。

1.2 试验设计

试验采用玉米-豆粕型基础饲粮，饲粮营养水平参考《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)进行设计，并参考《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)核算饲粮营养水平计算值。对照组饲喂基础饲粮，试验组在基础饲粮中分别按质量添加0.24%、0.45%、0.65%的苏氨酸，其中，在1～21日龄和22～42日龄基础饲粮中苏氨酸的水平分别为0.77%和0.71%。基础饲粮组成及营养水平见表1。除苏氨酸外，各组饲粮营养水平基本一致。

1.3 饲养管理

饲养试验在山东省农业科学院家禽研究所试验基地开展。试验期为42 d，采用网面平养。试验鸡自由采食、饮水，按照常规免疫程序进行免疫接种。

表1 基础饲粮组成及营养水平(饲喂基础)

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生长性能

试验期间观察各组试验鸡的健康、采食与排泄物状况，并记录死淘情况。试验第20天和第41天，21:00对所有试验鸡进行禁食处理，于次日09:00以重复为单位称量各组试验鸡活重、剩余料重，并以重复为单位计算各组试验鸡的平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

1.4.2 血清生化指标

试验第21天和第42天，每个重复选取接近平均体重的试验鸡2只，称重后翅静脉采血2 mL，静置分层后离心(3 000 r/min，15 min)，分离血清，-20 ℃保存备用。血清中胰岛素、生长激素(growth hormone,GH)、三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine,T3)、甲状腺素(thyroxine,T4)、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、免疫球蛋白(immune globulin,Ig)G、IgA、IgM、脂联素(adiponectin,ADP)、瘦素(leptin,LEP)、饥饿素含量采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法使用多功能酶标仪测定。试剂盒购自武汉基因美科技有限公司。

1.4.3 免疫器官指数

试验第21天和第42天，每个重复选取接近平均体重的试验鸡2只，称重。取胸腺、脾脏、法氏囊等器官、称重，计算器官指数。

1.4.4 肠道形态

取十二指肠、空肠、回肠中段约1 cm，于4%多聚甲醛中固定。24 h后，经冲水、脱水、包埋处理后切片(厚度为5 μm)，随后进行常规苏木精-伊红(HE)染色。以普通光学显微镜统计各肠段的绒毛高度(VH)和隐窝深度(CD)，并计算绒毛高度/隐窝深度(V/C)。

1.5 数据分析

试验数据以平均值±标准差表示，用SAS 9.1.3统计软件进行单因素方差分析，当差异显著时，采用Duncan氏法做多重比较分析。以P<0.05代表差异显著。

2 结果

2.1 饲粮苏氨酸水平对肉鸡生长性能的影响

由表2可知，饲粮苏氨酸水平显著影响了21日龄肉鸡体重以及1～21日龄ADG(P<0.05)。其中，0.24%和0.65%苏氨酸添加组21日龄体重、1～21日龄ADG显著高于0.45%苏氨酸添加组(P<0.05)，高于对照组但没有达到显著水平(P>0.05)；1～21日龄ADFI各组间没有显著差异(P>0.05)。与对照组相比，0.24%和0.65%苏氨酸添加组42日龄体重、22～42日龄和1～42日龄的ADG和ADFI均有所升高，但未表现出显著差异(P>0.05)，0.45%苏氨酸添加组前期、后期及全期F/G均有所降低，但未达到显著水平(P>0.05)。

表2 饲粮苏氨酸水平对肉鸡生长性能的影响

2.2 饲粮苏氨酸水平对肉鸡免疫器官指数的影响

由表3可知，与对照组相比，饲粮苏氨酸水平对21日龄免疫器官指数没有显著影响(P>0.05)，但显著影响了42日龄胸腺指数、脾脏指数和法氏囊指数(P<0.05)。42日龄时，0.24%苏氨酸添加组胸腺指数显著高于0.45%、0.65%苏氨酸添加组(P<0.05)，法氏囊指数显著高于对照组和0.45%苏氨酸添加组(P<0.05)；而对照组脾脏指数显著高于0.24%、0.65%苏氨酸添加组(P<0.05)。随饲粮中苏氨酸添加水平的增加，42日龄胸腺指数呈显著二次曲线变化(P<0.05)，脾脏指数呈显著线性和二次曲线变化(P<0.05)。

表3 饲粮苏氨酸水平对肉鸡免疫器官指数的影响

2.3 饲粮苏氨酸水平对肉鸡血清生化指标的影响

由表4可知，与对照组相比，饲粮苏氨酸水平对21和42日龄血清中IgG、IgM、IgA含量均有显著影响(P<0.05)，其中0.65%苏氨酸添加组21日龄血清中IgG、IgA含量最高，0.24%苏氨酸添加组次之，且IgG、IgA含量随饲粮苏氨酸添加水平的增加呈显著线性和二次曲线变化(P<0.05)。0.65%和0.24%苏氨酸添加组21日龄血清中IgM含量显著高于其他2组(P<0.05)。42日龄血清中IgG含量随饲粮苏氨酸添加水平的增加呈先降低后增加的显著二次曲线变化(P<0.05)，并在0.65%苏氨酸添加组达到对照组水平。

与对照组相比，饲粮苏氨酸水平显著升高了21和42日龄血清中T3、T4、胰岛素、ADP、GH、IGF-1、饥饿素含量(P<0.05)，而显著降低了血清中LEP的含量(P<0.05)，并呈显著线性和二次曲线变化(P<0.05)。其中，0.24%苏氨酸添加组血清T3、ADP含量最高，0.45%苏氨酸添加组血清胰岛素、GH含量最高，0.65%组苏氨酸添加组血清IGF-1含量最高。

表4 饲粮苏氨酸水平对肉鸡血清生化指标的影响

续表4项目Items对照组Controlgroup苏氨酸添加水平Threonine supplemental level/%0.240.450.65P值 P-value处理Treatment线性Linear二次Quadratic三碘甲状腺原氨酸T3/(pg/mL)990.80±7.99d2 512.18±12.49a2 030.88±43.29c2 121.55±37.24b<0.0010.0490.002甲状腺素T4/(ng/mL)10.20±0.44d21.13±0.55c24.77±0.68b26.18±0.58a<0.001<0.001<0.001胰岛素Insulin/(mU/L)7.81±0.17d14.89±0.18b17.19±0.10a13.97±0.06c<0.0010.017<0.001脂联素ADP/(pg/mL)709.12±35.03c1 685.66±34.62a1 533.47±22.01b1 522.32±35.09b<0.0010.018<0.001瘦素LEP/(pg/mL)451.11±11.50a189.26±9.09b169.92±10.67b173.60±18.88b<0.0010.002<0.001生长激素GH/(pg/mL)711.51±42.67c1 975.39±47.32b2 449.13±9.67a1 918.55±60.26b<0.0010.009<0.001胰岛素样生长因子-1IGF-1/(pg/mL)1 076.91±30.04c2 105.04±21.07b2 339.62±44.38a2 387.17±53.93a<0.001<0.001<0.001饥饿素Ghrelin/(pg/mL)894.63±39.83c1 860.18±67.08a1 749.10±40.91b1 952.21±50.97a<0.0010.001<0.00142日龄 42 days of age免疫球蛋白GIgG/(μg/mL)22.43±0.35a21.30±0.64b17.35±0.80c22.43±0.31a<0.0010.5190.023免疫球蛋白AIgA/(μg/mL)48.62±0.83a40.63±1.81c46.96±0.92a43.79±2.45b0.0020.3920.358免疫球蛋白MIgM/(ng/mL)433.29±12.13a303.75±4.26c444.53±6.47a335.01±5.92b<0.0010.3760.668三碘甲状腺原氨酸T3/(pg/mL)841.80±36.92c2 556.25±37.88a2 435.16±88.51b2 455.57±49.90ab<0.0010.006<0.001甲状腺素T4/(ng/ml)11.09±0.97d24.28±0.52b26.97±0.33a21.51±0.87c<0.0010.029<0.001胰岛素Insulin/(mU/L)6.91±0.22c16.48±0.36b17.21±0.49a17.59±0.22a<0.0010.001<0.001脂联素ADP/(pg/mL)683.84±48.53c1 580.14±39.80a1 567.97±59.87a1 400.64±24.14b<0.0010.023<0.001瘦素LEP/(pg/mL)508.21±3.32a190.18±11.98bc208.90±14.62b182.51±11.84c<0.0010.003<0.001生长激素GH/(pg/mL)1 134.35±43.69c2 303.70±53.73b2 535.95±26.46a2 232.64±36.18b<0.0010.007<0.001胰岛素样生长因子-1IGF-1/(pg/mL)812.81±58.33d2 227.67±34.83b2 083.58±38.28c2 652.68±49.83a<0.0010.000<0.001饥饿素Ghrelin/(pg/mL)883.28±7.56c2 014.92±34.57b2 225.22±53.44a2 058.46±16.00b<0.0010.003<0.001

2.4 饲粮苏氨酸水平对肉鸡小肠形态发育的影响

由表5可知，与对照组相比，饲粮苏氨酸水平对21日龄十二指肠发育没有显著影响(P>0.05)，但0.24%苏氨酸添加组显著降低了42日龄十二指肠的CD(P<0.05)，而显著增加了V/C(P<0.05)。

表5 饲粮苏氨酸水平对肉鸡十二指肠形态发育的影响

由表6可知，与对照组相比，饲粮苏氨酸水平对21和42日龄空肠发育有显著影响(P<0.05)。与对照组相比，0.24%和0.45%苏氨酸添加组显著增加了21日龄空肠VH(P<0.05)，且21日龄空肠VH和CD随饲粮苏氨酸添加水平的增加呈显著二次曲线变化(P<0.05)。0.65%苏氨酸添加组42日龄空肠VH显著高于其他3组(P<0.05)，0.24%苏氨酸添加组空肠CD显著低于其他3组(P<0.05)，V/C显著高于其他3组(P<0.05)。42日龄空肠CD随饲粮苏氨酸添加水平的增加呈先增加后降低的显著二次曲线变化(P<0.05)。

表6 饲粮苏氨酸水平对肉鸡空肠形态发育的影响

由表7可知，与对照组相比，饲粮苏氨酸水平对21和42日龄回肠VH、CD以及42日龄V/C均没有显著影响(P>0.05)。但与对照组相比，0.24%苏氨酸添加组显著降低了21日龄回肠V/C(P<0.05)。

表7 饲粮苏氨酸水平对肉鸡回肠形态发育的影响

3 讨论

3.1 饲粮苏氨酸水平对肉鸡生长性能的影响

本试验中，饲粮添加0.24%和0.65%苏氨酸显著提高了21日龄体重和前期ADG，且42日龄的体重、生长后期和生长全期的ADG和ADFI均有升高，添加0.45%苏氨酸则有降低肉鸡各生长阶段F/G的效果，说明基础饲粮中补充苏氨酸可以改善肉鸡的生长性能，使得肉鸡的生长潜力得到更大程度的发挥。苏氨酸的代谢产物如丁酰辅酶A、丝氨酸和甘氨酸等，均对机体蛋白质的合成具有促进作用，并能促进蛋白质的有效沉积[4]。研究显示，提高饲粮苏氨酸水平可提高生长前期肉鸡的ADFI和ADG，降低F/G[5]。王薇薇等[6]研究发现，低蛋白质饲粮中补充苏氨酸可提高22～42日龄和43～63日龄黄羽肉鸡的末重和ADG。当饲粮粗蛋白质水平降低1%后补充蛋氨酸、赖氨酸和苏氨酸，则可在不影响70～115日龄黄鸡生长性能的基础上，降低饲料成本，提高养殖效益[7]。本试验开展时正值夏季高温天气，受热应激影响，各组肉鸡的生长性能略低于生产实际，但与对照组相比，苏氨酸的添加(特别是0.24%和0.65%添加组)依然有提高出栏肉鸡体重、降低F/G、提高ADG的效果，因此，依然能体现出苏氨酸添加可提高肉鸡生长性能的效果，对肉鸡生产有一定的指导意义。由此可见，饲粮中补充苏氨酸对于提高肉鸡的生长性能具有重要意义，这也为优质肉鸡饲粮配制技术的研究提供了数据支撑。

3.2 饲粮苏氨酸水平对肉鸡免疫器官指数的影响

苏氨酸参与免疫系统的组织与器官发育[8]。T细胞和B细胞来源于骨髓多能干细胞，也需要在胸腺和法氏囊中分化、成熟后，再转运到外周免疫器官或全身，发挥细胞免疫、体液免疫的作用[9]。饲粮苏氨酸水平的高低对免疫器官的生长发育有重要影响。研究显示，基础饲粮中补充苏氨酸可以显著增加1～21日龄肉仔的免疫器官指数，而免疫器官指数达到最大值时对苏氨酸需要量要高于最佳生长性能的需要量[10]。此外，苏氨酸可以促进骨髓淋巴细胞前体的分化和向成熟的淋巴细胞的发育进程，而苏氨酸的缺乏会引起T、B淋巴细胞的增殖、分化的抑制，进而阻碍抗体的合成[11]。Chen等[2]研究发现，饲粮添加1 g/kgL-苏氨酸显著提高了肉鸡脾脏指数，添加3 g/kgL-苏氨酸极显著提高了肉鸡胸腺指数。在本试验中，在基础饲粮中适量补充苏氨酸具有提高42日龄肉鸡胸腺指数和法氏囊指数的效果，但对21日龄肉鸡免疫器官指数没有显著影响，表明在基础饲粮中适量补充苏氨酸对于生长后期肉鸡的免疫器官发育具有促进作用。

3.3 饲粮苏氨酸水平对肉鸡血清生化指标的影响

苏氨酸是禽类Ig，特别是IgG的主要组成成分[8]。Zhang等[12]研究发现，鸭血清中IgY和IgM的含量随饲粮中苏氨酸添加水平的增加而升高。在断奶仔猪饲粮中添加不同水平苏氨酸能够显著影响仔猪血清中IgG的含量[13-14]。而苏氨酸缺乏则会引起白细胞介素-8和肠道黏蛋白2表达上调，补充苏氨酸可以缓解这种效应[15]，表明苏氨酸对于局部免疫系统功能的发挥至关重要。在本试验中，基础饲粮中补充苏氨酸对21和42日龄肉鸡血清中IgG、IgM、IgA含量均有一定影响，其中0.24%苏氨酸添加组肉鸡在21日龄时血清IgG、IgA、IgM含量显著高于对照组。而研究显示，高温高湿条件下，在蛋鸡饲粮中添加0.3%～0.4%L-苏氨酸可显著提高蛋鸡回肠黏膜IgA抗体浓度和血清IgG及总免疫球蛋白的含量，提高机体抗应激能力[16-17]。结合42日龄肉鸡免疫器官指数的表现，可知基础饲粮中适量补充苏氨酸可显著提高生长前期肉鸡免疫器官的发育和血清中Ig的分泌，增强机体的免疫机能。而当饲粮苏氨酸水平过高时，则可能会对肉鸡免疫机能的发挥产生不利影响。施寿荣等[18]的研究发现，中速型黄羽肉鸡的胸腺指数随饲粮氨基酸水平的升高，呈先增高后降低的趋势，亦表明肉鸡的免疫器官指数并不会随着饲粮氨基酸添加水平的增加而不断升高，过低或过高剂量添加氨基酸会影响机体免疫系统的发育及功能的发挥。

GH-IGF-1轴是调控动物生长的中心环节，GH可促进机体合成代谢和蛋白质合成，抑制蛋白质降解。IGF-1具有比GH更强的生长刺激作用，并介导GH的间接促生长作用[10]。而T3、T4反映了机体的代谢机能，在促进机体的生长发育、组织分化、物质代谢中，均发挥重要作用。研究显示，饲粮中适量添加苏氨酸可提高肉鸡血清中IGF-1、GH和T3含量，以及雏鸭血清中T3含量[11,19]。苏氨酸缺乏则会导致大鼠IGF-1合成受限，进而引起体重和采食量的下降[20]。生长猪饲喂低水平苏氨酸会引起血清IGF-1含量显著降低[21]。这表明苏氨酸对机体生长发育和组织分化的调控作用，与血清激素的合成与分泌、物质代谢的变化密不可分。在本试验中，基础饲粮中补充苏氨酸提高了21和42日龄肉鸡血清中T3、T4、GH、IGF-1含量，与前人研究结果一致。

饲粮氨基酸水平不仅会影响动物蛋白质的合成，对脂质代谢、能量平衡也有重要影响。研究显示，低蛋白质饲粮会提高北京鸭的腹脂率，而添加苏氨酸可以改善脂质代谢[22]。基础饲粮中添加苏氨酸可减少北京鸭肝脏中脂质的过量沉积，防止脂肪肝的发生[23]。且饲粮添加苏氨酸可改善大鼠肝脏脂质代谢，降低肉仔鸡体脂率[24-25]。但有关苏氨酸调控机体脂质代谢的机制尚不清楚。胰岛素在机体糖脂代谢过程具有重要调节作用，机体胰岛素含量提高可促进体脂的储存、降低体脂分解。在黄羽肉公鸡饲粮中添加0.74%～0.81%苏氨酸，可提高血清中胰岛素含量[8]。这与本试验结果一致。LEP和ADP主要由脂肪细胞分泌的脂肪因子，具有调节摄食、脂肪和葡萄糖代谢的功能[26]。研究显示，肥胖小鼠饲粮中添加苏氨酸可缓解高脂饲粮诱导的血清LEP含量升高和ADP含量降低现象，进而改善高脂饲粮诱导的肥胖，降低脂肪沉积[27]。饥饿素在调节采食量、体重、肥胖以及机体糖代谢中发挥着重要的调节作用。腹腔注射饥饿素显著降低了肉鸡血清中葡萄糖和甘油三酯含量，且胰岛素具有促进肉仔鸡饥饿素分泌的作用[28]。本试验中，饲粮苏氨酸水平显著升高了21和42日龄肉鸡血清中胰岛素、ADP、饥饿素含量，而降低了血清中LEP的含量，充分表明了苏氨酸对肉鸡糖脂代谢的调控与胰岛素等激素的调控密切相关。

3.4 饲粮苏氨酸水平对肉鸡小肠形态发育的影响

苏氨酸可被肠道充分吸收，在维持肠道黏膜完整性和屏障功能中发挥重要作用，如肠道形态、黏液分泌、肠上皮通透性、刷状缘酶活性等[29]。肠绒毛高度的增加会增强消化系统对营养物质的消化吸收能力。此外，苏氨酸还可通过参与黏液蛋白的合成来维持肠道屏障的完整性，对维持肠道免疫功能至关重要[30]。在猪肠上皮细胞系(IPEC-J2)中，L-苏氨酸可促进内源肽的表达，缓解脂多糖诱导的肠上皮屏障损伤[31]。饲粮添加苏氨酸可改善小肠微生态平衡，并通过促进IgA分泌、抑制炎症基因干扰素-γ和白细胞介素-1β的表达调节免疫系统[2]。武昌鱼饲料中添加适量的苏氨酸通过调控肠道中雷帕霉素靶蛋白、肿瘤坏死因子-α和铜/锌-超氧化物歧化酶基因的表达，提高肠道免疫功能[32]。在本试验中，基础饲粮中添加苏氨酸对小肠形态发育有一定程度的促进作用，低剂量苏氨酸添加可促进21日龄肉鸡空肠和回肠的发育以及42日龄肉鸡十二指肠发育，高剂量苏氨酸添加可促进42日龄肉鸡空肠发育，表明饲粮补充苏氨酸可促进肉鸡小肠的发育，进而维护小肠免疫功能。而当机体处于病理状态下时，机体的修复会提高对氨基酸，特别是苏氨酸的需求。当饲粮提供的苏氨酸无法满足需求时，机体就会动员骨骼肌蛋白，降低机体蛋白质合成和沉积[33]。