鹅肥肝是一种富含卵磷脂和不饱和脂肪酸的高档健康食品和水禽产品,在国内外均有较大的消费市场,且随着人们生活水平的提高持续扩大。朗德鹅是肥肝生产的主要品种。填饲过程中,以玉米为主体的高能量饲料,通过肠道的消化吸收,转变为脂肪后沉积于肝脏和其他组织中。肠道是营养物质直接接触的界面,也是肠道微生物直接接触的界面,可以通过肠肝轴影响机体内组织器官的生理功能。肠道除了基本的消化吸收功能外,还具有内分泌功能、多种屏障功能。当肠道及肠道菌发生结构和功能紊乱时可导致机体发生疾病。然而,在鹅肥肝形成过程中,肠道的结构和转录组发生的变化至今尚无系统阐述。本研究旨在通过填饲早期(填饲12天)、晚期(填饲24天)对照组与填饲组鹅不同肠道段(空、回、盲肠)的组织结构及转录组分析,结合血浆脂多糖内毒素含量测定和部分代谢组学、肠道微生物宏基因组学分析结果,揭示肠道结构和转录组对填饲的适应性变化以及探讨其在鹅肥肝形成中的作用。主要试验结果如下:(1)填饲组朗德鹅的体重、肝重和肝体比均显著增加(P<0.01)。填饲24天时填饲鹅的平均体重、肝重和肝体比分别为6.87 kg、830.19 g和12.09%,表明填饲效果明显,填饲鹅机体发生极大变化。肠道组织结构数据分析表明,肠道对填饲具有明显的适应性变化。HE染色分析显示,填饲整个阶段,各肠道段的绒毛细长整齐,隐窝层次分明,排列紧密有序,无特殊病理与损伤现象,与对照组没有明显差别,说明填饲没有对肠道造成损伤。与对照组相比,填饲早期,填饲鹅的回肠绒毛高度和绒隐比均显著增加,空肠隐窝深度显著增加,绒隐比显著减少;填饲晚期,空肠、回肠的绒毛高度和回肠的绒隐比均显著增加,而盲肠的绒毛高度显著减少。由此可见,填饲在早、晚期均能促进回肠上皮细胞的增殖和消化吸收功能,对填饲晚期的空肠也有促进作用,但对填饲早期的空肠和晚期的盲肠具有抑制作用。因此,回肠对填饲的适应性增强可能是营养消化吸收增强的主要原因,对鹅肥肝的形成至关重要。血浆中脂多糖内毒素(LPS)含量的测定数据表明,填饲整个阶段,填饲鹅血浆中LPS含量与对照组相比无显著变化(P>0.05),进一步说明肠道组织结构的完整性没有受到填饲的影响,是鹅肥肝不发生炎症的一种保护机制。(2)对填饲早、晚期的填饲鹅和对照鹅的空、回和盲肠组织进行转录组测序分析,结果在对照组与填饲组间共筛选出1 572个差异表达基因(填饲组上调711个基因,下调861个基因)。对填饲早期的不同肠道段来说,空、回和盲肠分别有102、176和132个差异表达基因。对填饲晚期的不同肠道段来说,空、回和盲肠分别有100、325和737个差异表达基因。KEGG通路分析表明所有差异表达基因富集于97条通路中,其中早期的空、回和盲肠分别富集了 13、17和5条通路,而晚期分别富集了 8、22和32条。总之,差异表达基因主要富集于多种氨基酸代谢、脂代谢、免疫炎症、内分泌、信号分子转导等通路中。GO分析结果显示所有差异表达基因涉及22个GO类别,其中早期的空、回和盲肠分别涉及5、3、3个GO类别,而晚期分别涉及7、0和4个GO类别。总之,差异表达基因主要涉及的GO类别包括细胞质区、细胞皮层、多种营养物质结合、免疫炎症、酶活性、防御反应等。(3)利用实时荧光定量PCR对转录组数据进行验证,结果显示9个基因中有8个基因表达结果得到证实,表明转录组数据可靠。在转录组分析获得的差异表达基因中,有一些与炎症、紧密连接等相关的差异基因。如FGB、C84和SOCS3在肠道中的表达均显著下调(P<0.05),这说明填饲可能抑制了肠道炎症反应的发生。而盲肠中ZO-1(TJP1)和OCLN紧密连接蛋白的表达没有显著差异,这表明填饲并未破坏肠道的组织结构完整性,肠道的屏障功能正常。(4)肠道转录组的KEGG分析发现填饲晚期填饲鹅回肠或盲肠间的差异表达基因富集于鞘脂代谢通路中。在回肠中,鞘脂类物质的合成增加(SPTLC3),神经酰胺的合成减少(CERS1)与降解增多(ASAH2)。在盲肠中,鞘脂类物质的合成减少(SPTLC1),神经酰胺的合成增多(CERS6)。再者,肠道微生物宏基因组学分析发现填饲鹅空肠和回肠中参与鞘脂代谢的拟杆菌属相对丰度显著上升,盲肠显著下降。此外,肠道内容物的代谢组学分析显示,肠道内容物中的鞘氨醇类物质(DL-dihydrosphingosine、phytosphingosine、D-erythro-sphingosine)含量受填饲影响。填饲早期空肠中鞘氨醇类物质的含量显著增加,但晚期减少;填饲早、晚期回肠中鞘氨醇类物质的含量均减少;填饲早期盲肠中鞘氨醇类物质的含量均增加。与此一致的是,参与鞘脂类物质合成的底物来源--乙醇胺(或胆胺)和磷酸乙醇胺在填饲组与对照组间也存在显著差异。填饲鹅与对照鹅相比,乙醇胺代谢物相对浓度在填饲早、晚期的回肠中都显著降低,但在晚期盲肠中显著升高;O-磷酸乙醇胺代谢物相对浓度在填饲晚期空肠中降低,在盲肠中升高。上述数据从肠道转录组、肠道菌和肠道内的代谢物三个方面揭示了鞘脂代谢可能在鹅肥肝形成过程中扮演重要角色,填饲对鞘脂代谢的影响可能是回肠、盲肠对填饲的适应,即回肠的增殖和绒毛高度的增加,盲肠的萎缩、绒毛高度的减少和隐窝的加深,肠道和肝脏不发生炎症。综上所述,在鹅肥肝形成过程中,肠道组织结构的完整性良好,为避免肠道菌入侵机体引起炎症反应提供了保障。填饲促进了回肠的上皮细胞增殖、绒毛高度和绒隐比增加,引起盲肠萎缩、绒毛高度减少和隐窝加深。回肠是填饲鹅营养物质消化吸收的主要部位。炎症相关基因和紧密连接蛋白基因的表达变化情况从分子水平反映了填饲鹅肠道在填饲阶段不发生炎症反应,组织结构的完整性也未受到破坏,为鹅肥肝不发生炎症反应提供了一种保护机制。肠道转录组的分析表明填饲主要影响了多种氨基酸代谢、脂代谢、免疫炎症、内分泌、信号分子转导等通路。鞘脂代谢可能在填饲影响肠道组织结构和肥肝形成中扮演重要角色。本研究有助于阐明朗德鹅填饲过程中肠道组织结构的变化及其对肥肝形成的影响机制。