同为饲料添加剂，益生菌加速而抗生素延缓肉鸡肠道菌群的成熟

LP-8和抗生素都能促进生长，但只有LP-8能激活保护性宿主免疫反应

对于从出生到屠宰的全程，益生菌与抗生素都可以提高平均日增重（ADG）降低饲料转化率（FCR），意味着益生菌LP-8对ADG和FCR的作用与抗生素的作用相同甚至好于抗生素。此外，益生菌组中肉鸡胸腺、法氏囊和脾脏指数高于对照组，且益生菌组肉鸡的胸腺指数高于抗生素组。与对照组和抗生素组相比，益生菌组中肉鸡IgG和SIgA水平提高。以上结果表明益生菌能促进肉鸡生长提高肉鸡的免疫。

图1 鸡分别饲喂抗生素日粮、益生菌日粮和正常日粮后的生长性能及免疫活性

LP-8可提高肠道菌群中多种固有乳酸杆菌的相对丰度

为了测试LP-8进入肠道的能力，对肠道中LP-8进行检测，发现LP-8只在益生菌组肉鸡中检测出，说明LP-8可在整个饲养期间，LP-8在消化系统中存活并到达肉鸡肠道。有趣的是，LP-8的添加还可提高其他乳杆菌的水平。在42天的实验周期中，益生菌组的乳酸杆菌数量最高，而抗生素组的乳酸杆菌数量最低。

图2 LP-8提高肠道菌群中多种固有乳酸杆菌的丰度

LP-8可加速肉鸡肠道菌群的成熟过程，但抗生素却延缓了这一过程

实验时间点和饲料添加剂对粪便微生物组结构都有显著影响，且饲料添加对菌群变化的影响最大。因此，若要探究添加剂对菌群造成的区别，首先要知道菌群随肉鸡年龄变化的改变。通过分别将菌属的相对丰度与对照组相应肉鸡的年龄进行回归分析，识别出29个具有年龄差异的菌群。据此，基于菌群的模型得以建立，可用于区分菌群的不同发展阶段。此模型包括16个菌属，可用于区分在42天过程中肠道菌群的成熟度。为了探究添加剂对菌群成熟度的影响，使用年龄差异菌群来监测益生菌和抗生素组中菌群的发展情况。结果发现益生菌组肠道菌群成熟较早，而抗生素会延缓菌群的成熟。有趣的是，对照组肠道菌群的发育模式显示微生物群达到平台期（即“完全成熟”）时，正好是育肥期的起始，此时肉鸡开始快速增重，表明肉鸡的肠道菌群与育肥有关。

图3  三种饮食对肠道菌群成熟的影响

LP-8和抗生素对肠道菌群组织特征的影响

为进一步探索不同添加剂对肠道菌群的改变，比较了细菌在属水平上的系统发育。发现在第7天和第28天多种菌群丰度发生改变，而在第42天，三组中菌群的相对丰度没有明显差异。在主成分分析中，发现抗生素组与益生菌组有显著差异。而抗生素组和益生菌组分别与对照组相比，均无明显差异。此外，对于KEGG，益生菌与抗生素均可影响多种通路，但有5条通路只被抗生素影响而不被益生菌影响，这5条通路包括细胞周期-柄杆菌通路、戊糖和葡萄糖醛酸盐相互转化通路、酮体合成降解通路、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢通路以及药物代谢-其他酶通路。这些发现表明抗生素会造成能量代谢和细胞周期的紊乱。因此，抗生素和益生菌组中肠道菌群成熟率的差异会导致菌群生物功能的改变。

图4  三种饮食对肉鸡肠道菌群丰度的影响

LP-8在肠道微生物群细菌相关网络形成和发展中的关键作用

为了研究造成三组肉鸡肠道菌群时间模式不同的机理，比较了菌属相应的互作网络。有趣的是，在对照、益生菌和抗生素组中，乳杆菌都参与了核心的互作网络。与对照组相比，抗生素组属间相关性较弱，而益生菌组中的属间相关性较强。另外，在对照组中，有6个菌属与乳杆菌呈负相关，而在抗生素和益生菌组中分别有4个和14个菌属与乳杆菌呈负相关。并且，与对照相比，抗生素与益生菌组中参与核心互作网络的菌属数目下降。这些发现表明抗生素可明显地扰乱菌群的互作网络，而LP-8可加强互作网络并且其中乳杆菌占主导地位。

图5  细菌的共发生网络揭示乳酸杆菌在肠道菌群的细菌相关网络中的重要作用

抗生素与益生菌对细菌互作网络造成的作用的不同主要出现在早期。与对照相比，抗生素可造成菌属相关性的减弱，而LP-8造成相反的作用。在第7天至第28天，上述的相关性模式得以维持。而到后期，抗生素和益生菌都促进平均相关性的下降。对于菌群网络集中性的分析，发现益生菌组在整个实验中总是具有最多的菌属互作。综上，LP-8和抗生素在肉鸡肠道细菌互作的形成和发展中起关键作用。

图6  三种饮食对细菌相关网络密度和集中化的时间变化

实验结论