普乐林（Puerarin）对热应激肉牛瘤胃上皮屏障的保护作用

葛根素通过改善肉牛热应激下的rumen上皮结构、调控菌群组成及代谢通路缓解热损伤。摘要：该研究评估葛根素对热应激肉牛生长性能、rumen上皮形态及微生物代谢的影响。60天试验中，补充400 mg/kg葛根素显著提升平均日增重和采食量，改善上皮细胞层结构，调节菌群组成（如增加Akkermansia和减少Fusobacteriota），并上调抗氧化及能量代谢相关代谢物，缓解热应激引发炎症和氧化损伤。结论为葛根素通过多效机制改善热应激肉牛健康。

王婉婉|刘玉彤|宋小珍|曲明仁|李彦娇

中国江西省农业大学动物科学技术学院动物营养与饲料安全创新团队/江西省动物营养重点实验室，南昌

摘要

本研究旨在评估葛根素对热应激条件下肉牛生长性能、瘤胃上皮形态、微生物群及代谢物的影响。36头18个月大的西门塔尔杂交肉牛（初始体重606.86 ± 4.73公斤）在10天的适应期后，被随机分配到对照组或含有400毫克/公斤葛根素（干基）的实验组，进行为期60天的夏季试验（每组6头牛，平均每日热应激指数THI为81.56）。结果表明，葛根素显著提高了（P < 0.05）平均日增重、干物质摄入量、乳头长度、颗粒层、棘层和基底层厚度以及总上皮细胞数量，同时降低了白细胞介素-4水平、微生物粗蛋白和异戊酸含量。此外，葛根素显著降低了（P < 0.05）角质层厚度、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肌酸激酶、皮质醇和促肾上腺皮质激素的水平。此外，葛根素显著增加了（P < 0.05）Oribacterium、Streptococcus、Enterococcus和Akkermansia的丰度，并减少了Fusobacteriota的丰度。代谢组学分析显示，葛根素上调了多种差异表达的代谢物，包括O-乙酰-L-丝氨酸、吡哆醛磷酸、L-谷胱甘肽、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、N-乙酰-L-谷氨酸、泛酸、十二烷酸、吡哆胺和α-酮戊二酸（VIP ≥ 1，t检验P < 0.05）。相关性分析表明，Akkermansia与白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肌酸激酶、皮质醇呈负相关（|R| > 0.5，P < 0.05），而Enterococcus与O-乙酰-L-丝氨酸、DL-同型半胱氨酸、吡哆醛磷酸、吡哆胺和L-谷胱甘肽呈正相关（R| > 0.5，P < 0.05）。综上所述，400毫克/公斤的葛根素补充剂通过修复瘤胃上皮、优化微生物群和增强代谢功能，从而改善了肉牛的生长性能。

引言

热应激对牛肉生产构成了重大威胁，其发生率和严重程度预计会随着气候变化而增加（Thornton等人，2021年）。在肉牛中，热应激与肠道通透性增加以及瘤胃上皮完整性和屏障功能受损有关（Zou等人，2024年）。瘤胃对于反刍动物来说至关重要，因为它能水解和发酵木质纤维素，而大多数动物无法直接消化这种物质（Krause等人，2003年）。因此，在热应激期间维持健康的瘤胃上皮屏障对动物的整体健康和生产力至关重要。

瘤胃上皮是一种分层鳞状组织，由四个细胞层组成：角质层（SC）、颗粒层（SG）、棘层（SS）和基底层（SB）（Baldwin和Connor，2017年），在营养吸收、运输、代谢和屏障功能中起着核心作用（Na和Guan，2022年）。上皮表面有许多乳头，这些特殊结构扩展了吸收面积，提高了营养吸收效率，类似于肠道（Graham和Simmons，2005年）。乳头的长度和宽度直接影响瘤胃的营养吸收能力，是评估瘤胃健康和功能的指标（Lin等人，2019年；Na和Guan，2022年；Zhuang等人，2023年）。

葛根（Pueraria lobata (Willd.) Ohwi）广泛分布于亚洲、欧洲和美洲，在中国的江西、浙江、江苏、广东和广西等省份有大量种植（Kou等人，2025年）。葛根具有高产量和低成本的优势，传统上用于治疗发热、腹泻和炎症（Wang等人，2022年）。根据《中国药典》规定，葛根中的葛根素含量不低于13%，并且有多种提取方法，包括溶剂提取、超声波提取、酶辅助提取和微波辅助提取（Muhammad等人，2022年；Liga和Paul，2024年）。葛根素（异黄酮类化合物）是葛根的主要活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗病毒和细胞保护等多种生物活性（Han等人，2007年；Kim等人，2012年；Wu等人，2020年；Tao等人，2024年）。这些生物活性通常通过上调核因子红系2相关因子2（Nrf2）及其下游抗氧化剂（如血红素加氧酶-1（HO-1）和NAD(P)H:醌氧化还原酶1（NQO1）来实现，同时抑制Toll样受体4（TLR4）/核因子κB（NF-κB）通路（Jeon等人，2020年）。

研究表明，葛根素通过调节肠道微生物群及相关代谢途径来缓解小鼠的结肠炎症和病理损伤（Zou等人，2023年）。在老龄产蛋鸡中，葛根素可改善产蛋性能、蛋品质、抗氧化状态和肠道形态（Du等人，2024年）。葛根素与色氨酸或其代谢物（吲哚-3-丙酸，IPA）联合使用可通过增强黏液层完整性来加强肠道屏障（Wu等人，2021年）。值得注意的是，葛根素显示出缓解热应激的潜力，能够保护牛的Sertoli细胞免受热应激引起的氧化损伤（Cong等人，2017年；Zhou等人，2019年），并提高热应激肉牛的抗氧化能力（Li等人，2020年）。尽管有这些有希望的发现，但葛根素在热应激条件下对瘤胃上皮的影响仍需进一步研究。基于现有研究，我们假设葛根素可以通过减少氧化应激和炎症、影响微生物群以及调节代谢来维持热应激条件下肉牛的瘤胃上皮完整性。为了验证这一假设，实验中给热应激肉牛的日粮中添加了400毫克/公斤的葛根素，持续60天（Chen等人，2022年）。随后对血液、瘤胃液和瘤胃上皮样本进行了全面分析。

动物伦理声明

本试验获得了江西农业大学实验动物护理和使用委员会的批准（JXAU-2020-40）。

葛根素、动物和实验设计

葛根素由西安的一家公司提供，通过液相色谱分析其纯度为98.1%。36头健康的18个月大的西门塔尔杂交公牛（初始体重606.86 ± 4.73公斤）来自12个围栏（每个围栏3头牛），被随机分配到两个不同的日粮处理组（每组6头牛）。两组分别喂食含有0

温度湿度指数

整个实验期间，牛舍内的平均每日温度和湿度分别为30.12°C和72.17%（图1）。平均每日热应激指数THI为81.56（范围：76.76-84.07），其中58天的THI值在78-88之间，表明两组试验牛都处于热应激状态。

生长性能

如表2所示，对照组和葛根素组之间的日增重（F/G）没有显著差异（P > 0.05）。平均日增重（ADG）和平均日采食量（ADM）也没有显著差异（P = 0.046；P = 0.021）。

讨论

在夏季试验期间，平均温度湿度指数（THI）达到81.56，符合Armstrong的标准，表明实验牛处于热应激状态（Armstrong，1994年）。高温会导致动物呼吸频率增加和水分消耗增加，同时降低饲料摄入量和生产效率（Chen等人，2024年；Idris等人，2024年）。本研究表明，葛根素的施用显著

结论

我们的研究发现，葛根素通过多种机制对抗肉牛的热应激。葛根素重塑了瘤胃微生物群，丰富了有助于抗氧化合成（GSH）、能量生产和瘤胃发育的有益菌群。这改善了瘤胃结构和功能，从而促进了营养吸收和上皮完整性，进而减少了全身炎症和氧化应激，打破了恶性循环。

未引用的参考文献

(Chen等人，2024年；Li等人，2023年；Tao等人，2024年；Wang等人，2022年；Wang等人，2022年；Zeng等人，2019年)

CRediT作者贡献声明

曲明仁：撰写 – 审稿与编辑、监督、数据分析、概念构思。李彦娇：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、资金获取、数据分析、概念构思。刘玉彤：数据管理。宋小珍：数据分析。王婉婉：初稿撰写、数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号32160814）、农业农村部和中国农业科学院的共同支持（CARS-37）、江西省自然科学基金重点项目（项目编号20242BAB26100）以及江西胜龙牛业集团有限公司（中国萍乡）的资助。

利益冲突

作者不存在利益冲突。