科研成果

陈勇、蔡文涛课题组在动物大健康领域研究取得重要进展

作者:生命科学学院发布时间:2021年09月02日 17:09

     近日湖北大学生命科学学院、药物高通量筛选国家地方联合工程中心陈勇、蔡文涛团队在国际权威期刊《Poultry Science》(家禽科学;JCR Q12top)上发表了题为“Effects of Novel Microecologics Combined with Traditional Chinese Medicine and Probiotics on Growth Performance and Health of Broilers”(《新型中药益生菌复合微生态制剂对肉鸡生长性能和健康的影响》)的研究论文(doi:https://doi.org/10.1016/j.psj.2021.101412)。

20世纪20年代末发现青霉素以来,抗生素的应用给人类的生产和生活带来了巨大变化。在畜禽生产中,抗生素被用作饲料添加剂以控制疾病和改善生长性能。然而,抗生素不仅可以杀死有害细菌,还可以抑制肠道有益菌的生长和定植,导致肠道微生物群失衡。畜禽业中抗生素的过度使用导致了许多耐药病原体的出现。此外,抗生素残留物的积累可能会污染肉类和蛋类等畜禽产品,严重威胁人类健康。因此,在畜禽生产中迫切需要新型有效的饲料添加剂来替代抗生素。

针对这一现状,该课题组于2019年在中文权威期刊《生物工程学报》上发表综述文章“畜禽中药-益生菌复合微生态制剂的研究进展”(doi:10.13345/j.cjb.180443),综述了畜禽中药-益生菌复合微生态制剂的产生背景、菌种特点及应用现状,并重点阐述了该制剂的作用机制,展示了该制剂可作为一种极具潜力的饲料添加剂,顺应畜禽养殖领域无抗/替抗的发展方向,具有广阔的应用前景。该综述荣获《中国畜牧兽医学会动物微生态学分会第十四次全国学术研讨会》优秀论文三等奖。

该团队基于近年来在该研究领域的持续积累,依托药物高通量筛选国家地方联合工程中心和中药生物技术省重点实验室的科研平台开展了该方向的深入研究,充分挖掘传统中医药瑰宝,优选具有抗炎、抗感染、提高机体免疫功能的中药与分离筛选得到的性能优良益生菌进行科学配伍,利用现代发酵工程技术研制获得新型中药益生菌复合微生态制剂。在肉鸡饲料中添加该制剂、金霉素(抗生素对照)、市售中药微生态制剂、单一中药、单一益生菌,相比其他各组,中药益生菌复合微生态制剂组肉鸡的生长性能显著提高,免疫器官(法氏囊和脾脏)更为成熟,血清和回肠粘膜分泌型IgA和血清IgG水平、血清白蛋白和总胆固醇等生化指标、谷胱甘肽过氧化物酶和丙二醛等氧化反应指标及肠道形态均得到明显改善,并且空肠紧密连接蛋白OccludinZO-1mRNA表达水平也显著提高,这提示肉鸡肠道屏障功能明显增强。更进一步,该课题组还发现中药益生菌复合微生态制剂组的肉鸡肠道微生物群多样性增加(图1),特别是有益菌Olsenella、乳酸杆菌及Barnesiella的相对丰度得到显著提高(图2


1. 肉鸡肠道菌群的影响

图2. 不同水平上肉鸡的肠道微生物群落结构

研究表明,以上结果主要归因于:一方面,益生菌能够提高中药有效成分的释放率,保护免疫系统免受损伤和抑制炎性细胞因子的产生来增强免疫力。另一方面,中药反过来可以作为益生元,促进益生菌的生长,进而促进肠道有益菌的繁殖和定植,维持肠道屏障,改善肠道消化吸收能力。

该论文研发了一种绿色、环保、无残留的新型中药益生菌复合微生态制剂,发挥了明显的替抗效果;制剂除了具备传统微生态制剂能提高畜禽生长性能的作用外,更重要的是能有效发挥中药益生菌协同增效特点,增强动物免疫功能,改善肠道形态,提升肠道屏障功能,调节肠道菌群。该课题组的进一步研究还表明,中药益生菌复合微生态制剂具有抗病毒的作用潜力。

该项研究为研发新型、促生长、增强免疫力及具防病功能的多效中药微生态制剂奠定了良好的基础,为畜禽养殖领域无抗/替抗产品的研发以及病毒性疫病的防治提供了重要参考依据,推动了动物及人类大健康产业发展。

该论文同行评议的国际专家认为该研究研制了一种独特的、极具潜力的抗生素替代制剂,研究有趣并具有创新性,实验研究很好地支撑了研究结论。

该论文获得国家重点研发计划“畜禽重大疫病防控与高效安全养殖综合技术研发”重点专项“生物防治性制剂研制与产业化”(2017YFD0501000)和“中兽医药现代化与绿色养殖技术研究”(2017YFD0501500)等2个项目的资助。此外,该课题组积极吸纳并指导本科生参与本项研究,获批2020年国家级大学生创新创业训练计划项目1项,获得第五届全国大学生生命科学创新创业大赛一等奖1项。

以上工作均以湖北大学为通讯作者单位(指导/获奖单位),依托药物高通量筛选国家地方联合工程中心和和中药生物技术省重点实验室完成,蔡文涛副教授作为通讯作者(指导教师)。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.psj.2021.101412