氢水养猪好，肠道菌群立新功！

有人说给猪饮用氢水不仅提高产量，让猪肉的口感提高，也会让猪的粪便没有那么臭。肠道菌群的优化也许就是原因。不过这个研究是对比中毒导致的肠道菌群紊乱，对正常肠道菌群如何产生作用并没有回答，因为没有观察正常动物对氢水的反应。所以还无法回答粪便没有臭味的现象。
 

我们曾经介绍过南京农业大学姚文课题组关于氢水和乳果糖对仔母猪镰刀菌毒素导致的毒性损伤有预防作用，能增加仔猪的体重，减少肝脏组织病变和功能伤害。文章是发表在《毒素》杂志上。前面结果表明，镰刀真菌毒素能引起每天饮食量和体重增加量显著减少。乳果糖改善能增加肝脏和血液中氢气水平。氢水组血浆内氢气也显著提高。毒素能导致血清神经肽YY和缩胆囊素明显增加，乳果糖和氢水改善能降低这两种激素水平。更重要的是，乳果糖和氢水改善能显著降低毒素诱导的氧化应激。研究结果提示，乳果糖和氢水可以解决镰刀真菌毒素污染导致的养猪经济损失。
 

前面文章也留下一个问题是，氢水和乳果糖产生的效果机制是什么，尤其是这种毒素往往会导致动物腹泻等疾病，氢水和乳果糖能否改善腹泻的表现，另外大量动物实验和人体研究结果表明，肠道菌群和身体健康的关系十分密切，肠道菌群通过增加短链脂肪酸影响免疫和神经和代谢等功能。最近姚文小组再次在《毒素》杂志上发表论文，全面分析了氢水和乳果糖对毒素诱导的仔猪腹泻的影响，并从肠道菌群和短链脂肪酸等角度进一步探讨了氢气对镰刀菌毒素中毒的保护作用机制。
 

这个研究是在前面研究基础上进一步深入，对氢气效应研究的一个比较重要的贡献是观察了肠道菌群的改变，这也是我们最近2年一直强调氢气效应可能会通过肠道菌群发挥作用的一个新证据。不过我们仍然要小心这些研究的具体意义。本研究中观察到氢气对肠道菌群的影响，是对比镰刀菌毒素中毒的影响，可以理解为，毒素导致了肠道菌群的破坏，氢气能避免这种破坏，并不能简单推广到其他疾病中。因为这种毒素本身可能是影响肠道菌群的关键因素，氢气能保护这些有益健康的细菌，从保护细菌产生保护身体的效果。如果这样理解，氢气调节菌群的意义就没有那么突出了。另外研究还发现乳果糖能缓解毒素导致的腹泻，要知道乳果糖本身也能产生腹泻的作用，这两种因素放在一起，则产生了对抗效应。当然我们可以理解是氢气产生了效果，那么我们能不能用这种方法解决其他腹泻的问题，例如细菌性腹泻。强调一点，氢气本身具有促进肠道蠕动的作用，这本身也是氢水为什么能改善便秘的可能原因。那么这种对抗腹泻和对抗便秘的作用，属于矛盾表型，需要认真分析和研究。
 

论文摘要
 

研究目的是从肠道菌群角度探讨氢水和乳果糖口服对雌性仔猪镰刀菌毒素中毒保护效应的基础。24只雌性仔猪，平均体重7.25±1.02公斤，被随机分为4组，每组6只。分别是正常无污染饲料、镰刀菌毒素组（MC）、氢水改善组和乳果糖改善组。安装试验设计改善25天。分别对不同肠段粘膜氢含量进行分析，整个期间每天记录并评分粪便和腹泻率。小肠和大肠内短链脂肪酸含量进行分析。用细菌种群和变性梯度凝胶电泳对总细菌和产甲烷古菌进行分析。结果表明，镰刀真菌毒素减少了盲肠中氢含量，还改变了短链脂肪酸含量和微生物群。氢水改善能增加胃和十二指肠氢水平，结肠和盲肠氢水平也高于MC组（这种改变是氢水来源的还是肠道菌产生的？）。乳果糖和氢水改善都能防治毒素导致的腹泻率增加，也能改变中毒导致的结肠和盲肠短链脂肪酸含量下降。肠道菌群研究结果发现，乳果糖和氢水改善能改变氢气消耗菌的通路，改变肠道微生物群的多样性。能逆转毒素导致的回肠结肠大肠杆菌和双歧杆菌变化。
 

这项研究发现，镰刀真菌毒素影响肠道微生物群代谢、活动和组成，最终导致雌性仔猪腹泻增加。富氢水和乳果糖改善能扭转中毒导致的肠道菌群不平衡、增加细菌产生短链脂肪酸、改善微生物群比例。这些结果证明氢气对肠道菌群影响是产生生物学效应的重要基础。
 

扩展阅读，部分内容已经采用过

镰刀菌毒素是镰刀菌属真菌产生的多种次生代谢产物的总称，在自然界中分布极为广泛，是危险的食品污染物，对人畜健康危害十分严重。有些种类的镰刀菌能在各种粮食中生长并能产生有毒代谢产物，如玉米赤霉烯酮、串珠镰刀菌素C和单端孢霉素类等。玉米赤霉烯酮可使猪发生雌性激素亢进症，单端孢霉素类则阻碍蛋白质合成而引起动物呕吐、腹泻和拒食。不过还有许多现象至今尚未得到明确的解释，例如镰刀菌污染的粮食造成的食物中毒，可能引起带有流行病特征的人类的疾病；又如T-2毒素造成的白细胞减少症主要出现在俄国，这种疾病的临床表现是进行性的造血系统功能衰退。单端孢霉素类要在温度超过200℃才能被破坏，所以经过通常的烘烤后，它们仍有活性。
 

脱氧雪腐镰刀菌烯醇和玉米烯酮是毒性最强也是最重要的镰刀真菌毒素。一项全球调查表明，2004-2011年，受这两种毒素分别污染的饲料和原料达到55%和36%，是导致畜牧业巨大经济损失的重要原因。
 

猪是最常见的家畜，是最重要的畜牧物种之一。中国人喜欢吃猪肉，饲养猪对中国来说尤其有重要意义。猪对镰刀真菌毒素特别敏感，含脱氧雪腐镰刀菌烯醇饲料会导致猪拒食、体重增加缓慢、腹泻和猪器官损伤。也能显著破坏肠道功能，如导致绒毛表面积减少和渗透率增加。玉米烯酮能导致雌激素过多症，猪只表现为性早熟和生殖障碍。
 

在许多情况下脱氧雪腐镰刀菌烯醇和玉米烯酮同时污染饲料。联合毒性产生协同效应可导致更复杂更严重的后果。肝脏是最重要的解毒器官，也会因为毒性物质过多导致肝损伤。
 

越来越多研究表明，氧化应激在镰刀真菌毒素病理生理过程中发挥核心作用。氢气曾经被认为属于生理惰性气体，但近年研究发现是一种选择性的抗氧化剂，对各种炎症和氧化损伤具有很好的缓解作用。氢分子可以选择性中和有害羟基自由基和亚硝酸盐离子自由基，并不干扰生理功能活性氧。不同于大多数抗氧化剂，氢气还具有特别的优势是强大扩散能力，能自由扩散进入细胞膜和亚细胞结构。氢气曾经被应用于许多肝脏损伤模型中进行研究，结果表明氢气能通过抗炎症、抗凋亡、抗氧化作用，发挥保护肝脏的效应。如发现吸入氢气能抑制大鼠肝脏缺血/再灌注损伤，减少氧化应激。对阻塞性黄疸和慢性酒精诱导的肝损伤，饮用富氢水也显示出显著保护作用，研究也发现氢气能激活内源性抗氧化酶。给人和动物补充能产生氢气的食物成分，也是一种使用氢气的方式。如摄取小肠不消化的乳果糖能通过小肠细菌产生氢气。口服乳果糖具有神经保护和抗炎症作用，能减少脑缺血/再灌注损伤，能减少葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎，也能提高鼠肝切除后肝脏再生速度。
 

应对镰刀真菌毒素的传统策略主要是使用毒素吸附剂、酶降解和微生物分解。本研究假设是，氢水和乳果糖能通过增加体内氢气水平，激活体内的抗氧化能力，防治镰刀真菌毒素导致的断奶仔猪肝损伤和生长迟缓。
 

氢水有效是一个方面，氢水是一种造价低廉，可以广泛使用的解决畜牧业饲料毒素的手段。当然从源头上减少污染仍然是重要的策略，氢气对抗是在不得已的情况下的补救方案。另外，氢气这种方法不会增加肉品的药物残留问题，品质方面的改善也非常值得重视。总之，农民使用氢水养猪，不仅增加产量，也能提高产品品质，最终提高经济效益。
 

主要参考南京农业大学姚文教授课题组最近的文章。

Zheng, W.; Ji, X.; Zhang, Q.; Yao, W.Intestinal Microbiota Ecological Response to Oral Administrations ofHydrogen-Rich Water and Lactulose in Female Piglets Fed a FusariumToxin-Contaminated Diet. Toxins 2018, 10, 246.

Zheng, W.; Ji, X.; Zhang, Q.; Du, W.;Wei, Q.; Yao, W. Hydrogen-Rich Water and Lactulose Protect Against GrowthSuppression and Oxidative Stress in Female Piglets FedFusariumToxinsContaminated Diets.Toxins2018,10, 228.
 

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