论文部分内容阅读
仔猪早期断奶是现代集约化养猪业的关键技术之一。然而由于断奶过程中,仔猪环境和饲料的变化造成新生仔猪在断奶期间极易受到不同的应激,即断奶应激。断奶应激不仅会引起肠道炎症,还会使得自由基代谢紊乱和氧化系统的破坏,从而导致严重的氧化应激。肠道是营养物质吸收消化的重要场所,也是机体最大的免疫器官。而由于直接与外界“连通”,因此极易受到氧化应激的攻击。肠道屏障功能稳态是仔猪健康生长的前提,是抵御肠腔病原物和致敏原入侵的一道天然屏障。因此,本试验拟采用脂多糖(Escherichiacoli?O55:B5,LPS)诱导的断奶仔猪氧化应激动物模型的体内试验和H2O2诱导的猪空肠上皮细胞氧化应激模型的体外试验,探讨德氏乳杆菌(Lactobacillus?del?brueckii,LAB)缓解氧化应激介导的断奶仔猪肠道屏障氧化过程中保护作用及其分子机制。首先选取胎次和体重相近(7.14±0.16kg)、健康的36头25日龄断奶的三元杂交仔猪(杜洛克×长白猪×大约克夏)随机分为3个处理组,每个处理6个重复,每个重复2头仔猪。试验分组如下:对照组(CON,饲喂基础日粮);LPS模型组(LPS,饲喂基础日粮);德氏乳杆菌组(LAB+LPS,饲喂基础日粮中添加0.2%的LAB)。试验期28d,在试验的第29d上午八点,LPS和LAB+LPS组分别以体重(BW)为计量单位,在仔猪腹腔注射100μg/kg?BW LPS,对照组注射相同剂量的生理盐水。主要结果如下:试验一LAB对仔猪生长性能、血液生化指标和抗氧化功能的影响LPS应激显著增加了血液中AST活性、BUN浓度以及AST/ALT比值;血液皮质醇和NE含量;降低了GLU、CHO和HDL-C浓度以及HDL-C/LDL-C比值(P?<?0.05)。日粮中添加LAB使AST活性恢复正常水平;降低了LDL-C和皮质醇含量,提高了HDL-C/LDL-C比值(P?<?0.05)。此外,LPS应激提高了MDA(血清、空肠和回肠)含量,空肠的8-OHd G含量;降低了CAT(血清、肝脏)、GSH-Px(血清、空肠和回肠)、GR(血清和回肠)、SOD(血清和肝脏)活性,GSH(空肠和回肠)含量(P<0.05)。日粮中添加LAB降低了LPS应激仔猪的MDA(血清和空肠)含量,提高了SOD(肝脏和空肠)、GR(血清和回肠)和回肠CAT活性,以及肝脏GSSH的含量(P<0.05)。试验二LAB对氧化应激断奶仔猪肠道屏障氧化损伤的保护作用及潜在机制LPS应激可显著增加回肠VH,降低回肠VCR,而LAB的添加显著降低了空肠和回肠CD(P<0.05),并使回肠VCR恢复正常水平(P?>?0.05)。对肠道的超微病理学观察发现,LPS应激后,仔猪肠道上皮细胞排列稀松,绒毛结构紊乱,正常线粒体减少且损伤严重。而日粮中补充LAB组仔猪肠道局部可见细胞连接,绒毛排列有部分完整,线粒体数量明显多于LPS组。检测肠道凋亡基因发现,LPS应激显著增加了空肠和回肠Caspase3以及回肠Bax的m RNA表达,且降低了回肠Bcl-2的m RNA表达(P<0.05)。日粮中添加LAB饲喂仔猪显著降低了回肠Caspase3的m RNA表达,显著增加了回肠Bcl-2的m RNA表达(P<0.05)。检测肠道通透性指标发现,LPS应激显著增加了血清DAO活性和ET含量(P<0.05),而LAB的补充显著降低了血清DAO活性(P<0.05),并使ET含量达到正常水平(P?>?0.05)。Western?blot?结果显示,LPS的攻毒使空肠和回肠ZO-1、空肠occludin和回肠claudin-1的表达减少(P<0.05),而日粮中添加LAB使仔猪空肠和回肠的occludin和claudin-1以及回肠的ZO-1的蛋白表达增加(P<0.05)。肠道微生物分析结果显示,LPS的应激提高了结肠sobs指数,而饲喂含有LAB日粮的仔猪结肠中shannon指数增加,simpson指数降低(P<0.05)。饲喂含有LAB日粮的仔猪结肠微生物中的厚壁菌门低于其他两组,而拟杆菌门高于其他两组(P<0.05)。此外,LPS的攻毒使仔猪回肠属水平链球菌属显著升高(P<0.05);而LAB的饲喂显著降低了链球菌属丰度(P<0.05),提高了乳酸菌属丰度(P<0.05)。结肠属水平上,与LPS组相比,日粮中添加LAB显著增加了鼠杆菌属(norank_f_Muribaculaceae)和厌氧菌属(Anaerostipes)丰度(P<0.05)。与对照组相比,日粮中添加LAB显著增加了鼠杆菌属(norank_f_Muribaculaceae)、瘤胃菌属(Ruminococcaceae_UCG-010)、消化球菌属(Peptococcaceae)和丁酸弧菌(Anaerostipes)的丰度(P<0.05)。通过微生物与机体抗氧化指标相关性分析发现,回肠属水平上,链球菌属(Streptococcus)与血清GR活性极显著负相关(P<0.01),乳酸杆菌属(Lactobacillus)与血清GR活性极显著正相关(P<0.01)。未分类乳酸杆菌(unclassified_o_Lactobacillales)和Weissella均与血清SOD活性显著正相关(P<0.05),且与回肠8-OHd G含量显著负相关(P<0.05)。结肠属水平上,鼠杆菌属(norank_f_Muribaculaceae)、Prevotella_9和瘤胃球菌属_UCG-010(Ruminococcaceae_UCG-010)与血清GR活性显著正相关(P<0.05),链球菌属(Streptococcus)和地孢杆菌(Terrisporobacter)与血清GR活性显著负相关(P<0.05);链球菌属(Streptococcus)与血清MDA含量显著正相关(P<0.05)。通过对肠道组织中TLRs-Btk-Nrf2信号通路的相关蛋白检测结果显示,LPS攻毒组仔猪空肠中TLR2、TLR4和Btk的表达以及回肠中Btk、HO-1和Nrf2的表达降低(P?<0.05)。日粮中添加LAB组仔猪空肠中TLR2、TLR4、Btk、HO-1和Nrf2的表达增加(P<0.05),此外,回肠中TLR4,Btk和Nrf2的蛋白表达也增加(P?<0.05)。试验三LAB激活TLRs-Btk-Nrf2信号通路调控肠道氧化还原平衡和肠道屏障功能通过H2O2诱导空肠上皮细胞(IPEC-J2)建立氧化应激细胞模型,全面评估LAB缓解肠道屏障的氧化损伤及其调控TLRs、Btk和Nrf2信号通路相关蛋白表达的机制研究。1)LAB缓解H2O2诱导IPEC-J2氧化应激和肠道屏障损伤的影响H2O2的作用显著提高了MDA含量(P?<?0.05),降低了GSH-Px、CAT、T-SOD和T-AOC的活性;并降低了claudin-1、occludin和ZO-1蛋白的表达(P?<?0.05)。与H2O2相比,不管是单独添加LAB还是添加LAB+H2O2均显著降低了MDA含量(P?<?0.05),提高抗氧化酶的活性和紧密连接蛋白的表达(P?<?0.05)。2)TLRs抑制剂干预下LAB对H2O2诱导IPEC-J2氧化应激的影响通过荧光定量PCR分析了TLRs抑制剂干扰下IPEC-J2细胞中抗氧化酶的m RNA的表达,与对照组相比,H2O2的作用均显著降低了CAT、SOD1、HO-1和GSH-Px1的m RNA表达(P<0.05)。与H2O2相比,LAB+H2O2组显著提高了四种抗氧化酶的m RNA的表达(P<0.05)。而TLR2和TLR4抑制剂的添加均不同程度的降低了四种抗氧化酶的表达(P<0.05),且TLR2和TLR4抑制剂共同添加抑制最明显(P<0.05)。3)LAB调控?IPEC-J2氧化还原稳态和肠道屏障功能相关信号通路筛选通过添加Btk和Nrf2抑制剂,发现SOD1、CAT、HO-1和GSH-Px1的m RNA表达与ZO-1、Occludin和Claudin-1的蛋白表达较LAB+H2O2组相比均显著降低(P<0.05),其中添加Nrf2抑制剂降低的更多。进一步检测p-AKT和HO-1蛋白表达,发现两种抑制剂组抑制了LAB对IPEC-J2细胞的p-AKT和HO-1蛋白的表达(P?<?0.05),降低了Nrf2/Keap1比值(P?<?0.05),并且Btk抑制剂组的Nrf2/Keap1比值略高于Nrf2抑制剂组,但差异不显著(P<0.05)。通过细胞免疫荧光发现,LAB+H2O2组Nrf2入核最多,而培养基中添加两种抑制剂组Nrf2入核很少。Btk抑制剂组也有少量Nrf2入核,且明显多于Nrf2抑制剂组。而H2O2处理组由于引起急性氧化损伤,造成Nrf2几乎没有入核表达。综上所述,LPS诱导的氧化应激引起多种基因和蛋白的变化,从而导致肠道结构和功能的破坏。日粮中添加LAB可以改善仔猪肠道氧化损伤的形态结构,保护肠道细胞中的线粒体,减少肠上皮细胞的凋亡,增强肠道紧密连接蛋白的表达来改善氧化受损的仔猪肠道屏障功能。证明了肠道微生物是LAB发挥抗氧化作用的重要靶标,LAB可以通过激活TLRs-Btk-Akt-Nrf2信号通路来发挥抗氧化作用,改善氧化受损的肠道屏障功能。