白藜芦醇通过激活Parkin介导的线粒体自噬提高猪肠道抗氧化能力的作用及其机制

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近年来,氧化应激已成为动物营养与健康研究的热点之一,它严重降低猪的生产性能和肠道健康。线粒体自噬(Mitophagy)是细胞进化过程中产生的一种通过自噬选择性清除受损衰老的线粒体的过程,可以减少活性氧物质释放至细胞质内,是一种精细的细胞自我保护机制,也是调控细胞氧化应激损伤的重要机制。E3泛素连接酶(Parkinson’s disease gene 2,Parkin)是线粒体自噬重要的调节分子,Parkin介导的线粒体自噬是保护线粒体免受氧化应激损伤的最重要途径。白藜芦醇(Resveratrol,RES)是一种从葡萄、桑葚等植物中提取的植物多酚,是一种天然的抗氧化剂。本研究通过日粮中添加RES饲喂育肥猪试验,并利用敌草快(Diquat,DIQ)构建猪小肠上皮IPEC-J2细胞氧化应激模型,探讨RES通过激活Parkin介导的线粒体自噬提高猪肠道抗氧化能力的作用及其机制,为今后开发RES作为一种能缓解猪肠道氧化应激,并能通过提高猪肠道抗氧化能力进而改善猪肠道健康的饲料添加剂提供科学理论依据。试验主要研究结果如下:1、日粮中添加RES对育肥猪空肠抗氧化能力及线粒体自噬相关蛋白表达的影响选用12头平均体重约为65 kg的去势杜长大猪,随机分为对照组和试验组,每组6头猪。对照组饲喂基础日粮,试验组在基础日粮上添加400mg/kg RES。正式试验周期为41天,体重约110 kg进行屠宰试验,屠宰前禁食12 h,采集空肠组织保存备用。试验结果显示:(1)RES显著降低猪空肠MDA含量,显著提高猪空肠抗氧化酶T-SOD、CAT、GSH-Px及T-AOC的活性。(2)RES显著增加猪空肠ATP产量,激活Parkin介导的线粒体自噬,上调线粒体自噬相关蛋白PINK1、Parkin、LC3II/LC3I的表达,下调p62的表达,从而提高猪空肠关键抗氧化酶基因T-SOD、CAT及GSH-Px的表达,进而提高猪肠道抗氧化能力。2、基于Parkin介导的线粒体自噬研究RES提高猪小肠上皮IPEC-J2细胞抗氧化能力的作用机制(1)DIQ显著增加IPEC-J2细胞ROS的含量,增加MDA含量,显著降低抗氧化酶T-SOD、CAT、GSH-Px及T-AOC的活性,表明IPEC-J2细胞的氧化应激模型建立成功。(2)DIQ处理IPEC-J2细胞,显著降低IPEC-J2细胞中ATP产量及线粒体膜电位,导致线粒体功能障碍;RES处理显著增加氧化应激条件下IPEC-J2细胞中ATP产量及线粒体膜电位,有效缓解DIQ诱导的细胞线粒体功能障碍。(3)RES处理DIQ诱导的氧化应激细胞,能激活Parkin介导的线粒体自噬,上调线粒体自噬相关蛋白PINK1、Parkin、LC3II/LC3I的表达,下调p62的表达,显著增加抗氧化酶基因T-SOD、CAT及GSH-Px的表达,显著增加抗氧化酶T-SOD、CAT、GSH-Px及T-AOC的活性,说明RES能够有效缓解DIQ引起的IPEC-J2细胞的氧化应激。(4)应用si RNA Parkin抑制Parkin表达后,发现抑制了细胞线粒体自噬,并抑制了RES对细胞的抗氧化作用,表明Parkin介导的线粒体自噬在RES发挥的抗氧化作用中起着重要调控作用。综上所述,RES通过激活Parkin介导的线粒体自噬,提高猪肠道中抗氧化酶活性,从而提高猪肠道抗氧化能力,这为今后开发RES作为一种能改善氧化应激条件下猪肠道健康的饲料添加剂提供了理论依据,同时也为缓解猪肠道氧化应激反应的营养调控研究提供了新的思路和方向。
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