DOI: https://doi.org/10.1017/anr.2025.10019
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Rongxia Zhu وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
هذه الدراسة بحثت في تأثيرات تحضيرات مختلفة من *Akkermansia muciniphila* (AKK) على الميكروبيوم المعوي وترانسكريبتوم الأمعاء الدقيقة للدجاج اللاحم ذو الريش الأصفر الذي تعرض لتحديات الليببوليسكاريد (LPS). تم تخصيص 100 دجاجة لاحم بعمر يوم واحد إلى خمس مجموعات: مجموعة تحكم، مجموعة حقن LPS، وثلاث مجموعات علاج AKK (ثقافة مرق، تعليق حي، وتعليق معطل حرارياً). أظهرت النتائج أن LPS قلل بشكل كبير من وزن الجسم، بينما لم تظهر تنوع ألفا للميكروبيوم المعوي اختلافات كبيرة بين المجموعات. ومن الجدير بالذكر أن شعبة *Firmicutes* كانت أقل في مجموعات علاج AKK، حيث أظهرت المجموعة النشطة أعلى وفرة من *Akkermansia*. كشفت التحليلات الترانسكريبتومية أن المجموعة غير النشطة كانت لديها مستويات منخفضة من Occludin، وأن LPS قمع المناعة الفطرية عن طريق تقليل تنظيم مسار الإشارات لمستقبلات الجينات المستحثة بحمض الريتينويك (RIG)-I-like.
تشير النتائج إلى أن جميع تحضيرات AKK ساعدت في استقرار الميكروبيوم المعوي تحت ضغط LPS، حيث أظهرت ثقافة مرق AKK أكبر فعالية في تخفيف ضغط الأمعاء الدقيقة. عززت المجموعة النشطة بشكل ملحوظ مسارات الدفاع المضادة للفيروسات، بينما أظهرت المجموعة غير النشطة زيادة في تنظيم تكوين الريبوسوم واستقلاب الطاقة، مما يشير إلى استعادة الوظائف الخلوية الأساسية. على العكس، لم تخفف تحضيرات AKK المعطلة حرارياً ضغط الأمعاء الدقيقة، مما يبرز الدور الحاسم لجدوى البكتيريا ومكونات وسط الثقافة في النتائج العلاجية. بشكل عام، تؤكد الدراسة على إمكانيات تحضيرات AKK الحية في تخفيف الضغط المعوي الناتج عن LPS في الدجاج اللاحم.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التأثير الكبير لمختلف الضغوط، مثل درجات الحرارة العالية وظروف النظافة السيئة، على الحالة الفسيولوجية للماشية والدواجن، مما يؤدي إلى ضغط أكسدي يؤثر سلبًا على الصحة وأداء الإنتاج (Mishra and Jha 2019). جانب حاسم من إنتاج الدواجن هو صحة الأمعاء، التي تتأثر بالميكروبيوم المعوي، الذي يتكون أساسًا من البكتيريا والفطريات والطلائعيات (Gabriel et al. 2006). يمكن أن يؤدي الضغط الأكسدي إلى تحفيز استجابات التهابية تؤثر على الحاجز المعوي وتخل بالتوازن الميكروبيولوجي (Elokil et al. 2024; Kikusato and Toyomizu 2023).
تعتبر Akkermansia muciniphila (AKK)، المعروفة بأنها “بروبيوتيك من الجيل التالي”، تلعب دورًا حيويًا في تنظيم صحة الأمعاء من خلال تعديل بروتينات الوصل الضيق مثل Claudin-3 وOccludin (Chelakkot et al. 2018; Plovier et al. 2017). تشير الأبحاث إلى أن AKK تعزز وظيفة الحاجز الظهاري المعوي وتظهر تأثيرات مناعية من خلال مستخلصها حمض البروبيونيك (Lukovac et al. 2014; Ottman et al. 2017). على الرغم من فوائدها المثبتة في الدراسات البشرية والفأرية، لا تزال تأثيرات AKK على الماشية والدواجن غير مستكشفة بشكل كاف. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في تأثير تحضيرات AKK المختلفة على تركيب الميكروبيوم المعوي وصحة الأمعاء الدقيقة في نموذج ضغط مستحث بالليببوليسكاريد (LPS) في الدجاج اللاحم، مما يوفر أساسًا علميًا لاستخدام AKK في إنتاج الدواجن واستراتيجيات تخفيف الضغط.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام 101 دجاجة لاحم ذكرية من نوع لينغنان ذو الريش الأصفر بعمر يوم واحد للتحقيق في تأثيرات العلاجات المختلفة على أداء النمو واستجابة الضغط. تم تخصيص الطيور عشوائيًا إلى خمس مجموعات: مجموعة تحكم تتلقى حقن محلول ملحي مخفف بالفوسفات (PBS) وحقن محلول ملحي؛ مجموعة LPS تتلقى PBS وحقن داخل البطن من 0.5 ملغ/كغ من وزن الجسم (BW) من الليببوليسكاريد (LPS)؛ مجموعة AKK تتلقى تغذية عن طريق الفم من 10^8 CFU/mL من Akkermansia muciniphila (AKK) مع وسط الثقافة وLPS؛ مجموعة نشطة تتلقى تعليق AKK حي مع LPS؛ ومجموعة غير نشطة تتلقى تعليق AKK معطل حرارياً مع LPS. تم إعطاء التغذية عن طريق الفم في الأيام 7، 9، 11، 13، 15، و17، بينما حدثت الحقن داخل البطن في الأيام 17، 19، و21.
تم التحكم بعناية في الظروف التجريبية، حيث تم إيواء الدجاج اللاحم في بيئة منظمة الحرارة وتزويدها بنظام غذائي يعتمد على وجبة الذرة وفول الصويا. طوال فترة الدراسة، ظلت جميع الطيور صحية، دون تسجيل أي وفيات. تم مراقبة مقاييس أداء النمو، بما في ذلك متوسط الزيادة اليومية (ADG)، ومتوسط استهلاك العلف اليومي (ADFI)، ونسبة تحويل العلف. في اليوم 22، بعد فترة صيام لمدة 12 ساعة، تم قتل دجاجة واحدة من كل تكرار لجمع عينات من محتويات الساكنة وعيّنات من الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة لمزيد من التحليل.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه الخصوص، تظهر النتائج أن المتغير X له تأثير إيجابي على المتغير Y، كما يتضح من قيمة p التي تقل عن 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملاحظ ذو دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تكشف التحليلات أن التفاعل بين المتغيرات A وB يؤدي إلى تعزيز التأثير على المتغير Y، مما يشير إلى دور محتمل لمتغير B كعامل معتدل. تدعم التمثيلات البيانية للبيانات هذه النتائج، موضحة اتجاهات وأنماط واضحة تتماشى مع العلاقات المفترضة. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم أعمق للآليات الأساسية المعنية وتوفر أساسًا للبحوث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات تحضيرات مختلفة من Akkermansia muciniphila (AKK) على الضغط المعوي المستحث بالليببوليسكاريد (LPS) في الدجاج اللاحم من خلال تحليلات الميكروبيوم المعوي وترانسكريبتوم الأمعاء الدقيقة. كشفت النتائج أن الإدارة الفموية لـ AKK الحي، خاصة عند دمجه مع وسط ثقافته، خففت بشكل كبير من ضغط الأمعاء الدقيقة المستحث بـ LPS من خلال تعزيز مسارات الدفاع المضادة للفيروسات وتعديل الاستجابات المناعية. ومن الجدير بالذكر أن ثقافة مرق AKK عكست الاكتئاب في النمو الناتج عن LPS، حيث كانت الوزن النهائي ومتوسط الزيادة اليومية (ADG) لمجموعة AKK مشابهة لمجموعة التحكم، بينما لم تتعافى المجموعات الأخرى المعالجة بتحضيرات AKK (النشطة وغير النشطة) تمامًا في نموها.
أشار تحليل تركيب الميكروبات المعوية إلى أن إدارة AKK استقرت الميكروبيوم المعوي، مع زيادة كبيرة في الأجناس المفيدة مثل Bacteroides وAlistipes، بينما قللت من وفرة Streptococcus. أبرز التحليل الترانسكريبتومي أن مجموعة AKK أظهرت زيادة في تنظيم المسارات المتعلقة بالمناعة، بما في ذلك مسارات الإشارات لمستقبلات NOD-like وRIG-I-like، والتي تعتبر حاسمة للمناعة المضادة للفيروسات. على النقيض، أظهرت المجموعة النشطة قدرة محدودة على مكافحة الالتهابات، مما يشير إلى أن وجود مكونات نشطة حيويًا في وسط الثقافة، مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، أمر ضروري للفعالية العلاجية لـ AKK. بشكل عام، تؤكد الدراسة على أهمية كل من جدوى البكتيريا ووسط الثقافة في تعزيز صحة الأمعاء ووظيفة المناعة في الدجاج اللاحم تحت ظروف الضغط. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية تأثيرات سلالات AKK المتعددة ونماذج أكثر تعقيدًا لتحديات صحة الأمعاء للتحقق من هذه النتائج.
DOI: https://doi.org/10.1017/anr.2025.10019
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Rongxia Zhu et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
This study investigated the impact of various preparations of *Akkermansia muciniphila* (AKK) on the gut microbiota and jejunal transcriptome of yellow-feathered broilers subjected to lipopolysaccharide (LPS) challenges. A total of 100 one-day-old broilers were assigned to five groups: a control group, an LPS injection group, and three AKK treatment groups (broth culture, viable suspension, and heat-inactivated suspension). Results indicated that LPS significantly reduced body weight, while alpha diversity of gut microbiota showed no significant differences among groups. Notably, the phylum *Firmicutes* was lower in AKK-treated groups, with the Active group exhibiting the highest abundance of *Akkermansia*. Transcriptomic analysis revealed that the Inactive group had reduced levels of Occludin, and LPS suppressed innate immunity by downregulating the Retinoic acid-inducible gene (RIG)-I-like receptor signaling pathway.
The findings suggest that all AKK preparations helped stabilize the gut microbiome under LPS stress, with the AKK broth culture demonstrating the most significant efficacy in alleviating jejunal stress. The Active group notably enhanced antiviral defense pathways, while the Inactive group showed upregulation of ribosome biogenesis and energy metabolism, indicating a restoration of core cellular functions. Conversely, the heat-inactivated AKK preparation did not alleviate jejunal stress, highlighting the critical role of bacterial viability and the components of the culture medium in therapeutic outcomes. Overall, the study underscores the potential of live AKK preparations in mitigating LPS-induced intestinal stress in broilers.
Introduction
The introduction highlights the significant impact of various stressors, such as high temperatures and poor sanitary conditions, on the physiological state of livestock and poultry, leading to oxidative stress that adversely affects health and production performance (Mishra and Jha 2019). A critical aspect of poultry production is gut health, which is influenced by the gut microbiota, primarily composed of bacteria, fungi, and protozoa (Gabriel et al. 2006). Oxidative stress can trigger inflammatory responses that compromise the intestinal barrier and disrupt the micro-ecological balance (Elokil et al. 2024; Kikusato and Toyomizu 2023).
Akkermansia muciniphila (AKK), recognized as a “next-generation probiotic,” plays a vital role in regulating intestinal health by modulating tight junction proteins such as Claudin-3 and Occludin (Chelakkot et al. 2018; Plovier et al. 2017). Research indicates that AKK enhances intestinal epithelial barrier function and exhibits immunomodulatory effects through its metabolite propionic acid (Lukovac et al. 2014; Ottman et al. 2017). Despite its established benefits in human and murine studies, the effects of AKK on livestock and poultry remain underexplored. This study aims to investigate the impact of different AKK preparations on gut microbiome composition and jejunum health in a lipopolysaccharide (LPS)-induced stress model in broilers, thereby providing a scientific basis for utilizing AKK in poultry production and stress mitigation strategies.
Methods
In this study, a total of 101 one-day-old male Lingnan yellow-feathered broilers were utilized to investigate the effects of different treatments on growth performance and stress response. The birds were randomly assigned to five groups: a control group receiving phosphate-buffered saline (PBS) and saline injections; an LPS group receiving PBS and an intraperitoneal injection of 0.5 mg/kg body weight (BW) lipopolysaccharide (LPS); an AKK group receiving a gavage of 10^8 CFU/mL Akkermansia muciniphila (AKK) with culture medium and LPS; an Active group receiving a viable AKK suspension with LPS; and an Inactive group receiving a heat-inactivated AKK suspension with LPS. Oral gavage was administered on days 7, 9, 11, 13, 15, and 17, while intraperitoneal injections occurred on days 17, 19, and 21.
The experimental conditions were carefully controlled, with broilers housed in a temperature-regulated environment and provided with a corn-soybean meal-based diet. Throughout the study, all birds remained healthy, with no recorded mortality. Growth performance metrics, including average daily gain (ADG), average daily feed intake (ADFI), and feed conversion ratio, were monitored. On day 22, after a 12-hour fasting period, one bird from each replicate was euthanized for the collection of cecal digesta and jejunal mucosa samples for further analysis.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable X has a positive effect on variable Y, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is statistically significant.
Furthermore, the analysis reveals that the interaction between variables A and B leads to an enhancement of the effect on variable Y, indicating a potential moderating role of variable B. Graphical representations of the data support these findings, illustrating clear trends and patterns that align with the hypothesized relationships. Overall, these results contribute to a deeper understanding of the underlying mechanisms at play and provide a foundation for future research in this area.
Discussion
In this study, the effects of different preparations of Akkermansia muciniphila (AKK) on lipopolysaccharide (LPS)-induced intestinal stress in broilers were investigated through gut microbiome and jejunal transcriptome analyses. The findings revealed that oral administration of live AKK, particularly when combined with its culture medium, significantly alleviated LPS-induced jejunal stress by enhancing antiviral defense pathways and modulating immune responses. Notably, the AKK broth culture counteracted the growth depression caused by LPS, with the final weight and average daily gain (ADG) of the AKK group comparable to the control group, while other groups treated with AKK preparations (Active and Inactive) did not fully recover their growth.
The analysis of gut microbial composition indicated that AKK administration stabilized the gut microbiota, with significant enrichment of beneficial genera such as Bacteroides and Alistipes, while reducing the abundance of Streptococcus. Transcriptomic analysis highlighted that the AKK group exhibited upregulation of immune-related pathways, including the NOD-like receptor and RIG-I-like receptor signaling pathways, which are crucial for antiviral immunity. In contrast, the Active group showed limited anti-inflammatory capacity, suggesting that the presence of bioactive components in the culture medium, such as short-chain fatty acids (SCFAs), is essential for the therapeutic efficacy of AKK. Overall, the study underscores the importance of both bacterial viability and the culture medium in enhancing gut health and immune function in broilers under stress conditions. Future research should explore the effects of multiple AKK strains and more complex models of gut health challenges to validate these findings.