小肠是机体主要的营养消化与吸收场所,也是抵御肠腔潜在的致病微生物和有毒物质的重要屏障。在维持肠道功能最佳状态过程中,肠道上皮细胞的不断更新是关键环节。肠道上皮细胞主要由吸收细胞、杯状细胞、内分泌细胞、潘氏细胞、短暂扩增(TA)细胞与干细胞等组成。肠道上皮细胞平均3-5天更新一次,上皮细胞的更新主要依赖于隐窝底部干细胞的增殖分化。干细胞增殖分裂、分化成TA细胞。TA细胞继续分裂2-3次,并进一步分化形成其他功能细胞。由TA细胞分化而来的吸收和分泌细胞沿隐窝绒毛轴向上迁移分化,并最终迁移至绒毛顶端区域脱落。脂肪酸是细胞膜和线粒体等细胞器的重要组成成分,也是机体组织(包括肠道)的重要能量来源。脂肪酸根据所含碳原子(C)数目分为短链脂肪酸(C数少于6)、中链脂肪酸(C数为6-12)和长链脂肪酸(C数大于12)。不同碳链长度脂肪酸具有不同的特质和功能。本研究选取丁酸(C4)、月桂酸(C12)与硬脂酸(C18)分别代表短链、中链和长链脂肪酸来探究不同碳链长度脂肪酸对猪肠道上皮细胞更新的影响。试验一:本研究将21天断奶仔猪随机分为4组,分别饲喂:基础日粮,基础日粮+0.3%丁酸钠(丁酸组),基础日粮+0.3%月桂酸(月桂酸组),基础日粮+0.3%硬脂酸(硬脂酸组)。仔猪单栏饲养28天,每天记录仔猪饲粮消耗量,每14天记录一次体重。研究结果显示,与对照组相比,月桂酸或硬脂酸对断奶仔猪的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)及肉料比(G:F)无显著影响。但在饲喂仔猪第15至28天期间,丁酸组仔猪的G:F(P=0.006)相比于对照组显著增高。另外,本研究发现丁酸、月桂酸和硬脂酸均可改善仔猪肠道形态。丁酸(P=0.035)、月桂酸(P=0.015)和硬脂酸(P=0.039)均显著促进回肠绒毛的高度,并且丁酸(P=0.007)和月桂酸(P=0.049)显著增加回肠绒毛高度/隐窝深度。丁酸(P=0.02)显著促进空肠隐窝深度,月桂酸(P=0.039)显著增加十二指肠绒毛高度/隐窝深度。此外,研究结果表明丁酸、月桂酸和硬脂酸可能促进空肠肠道上皮细胞的更新。丁酸、月桂酸与硬脂酸均具有促进空肠隐窝细胞增殖的趋势、显著促进空肠细胞中凋亡标志蛋白caspase 3剪切体与吸收细胞分化成熟标志蛋白villin的表达。丁酸(P=0.001)和硬脂酸(P=0.003)显著促进回肠隐窝增殖细胞数目,但丁酸、月桂酸与硬脂酸对回肠caspase 3剪切体和villin蛋白表达水平没有显著影响。以上结果表明,不同碳链长度脂肪酸可能促进空肠上皮细胞的更新。试验二:将丁酸、月桂酸与硬脂酸以不同浓度分别处理猪小肠上皮细胞系(IPEC-J2)24、48和72小时。结果表明不同碳链长度脂肪酸在低浓度均会显著促进肠道上皮细胞分化,与本论文仔猪体内研究结果一致。另外随脂肪酸处理浓度与时间增加,不同碳链长度脂肪酸均显著抑制细胞增殖、阻滞细胞周期和诱导细胞凋亡。高浓度丁酸激活细胞内caspase信号通路诱导凋亡并部分依赖于p38 MAPK信号通路损伤细胞活性。中链与长链脂肪酸在肠道可被吸收进入肠道上皮细胞中与甘油二酯形成甘油三酯,进一步与载脂蛋白等结合形成乳糜微粒,并被输送至血液中。本研究的结果显示月桂酸和硬脂酸均显著促进IPEC-J2细胞中甘油三酯的形成。月桂酸部分依赖于p38 MAPK信号通路增加细胞内甘油三酯的积累,从而诱导IPEC-J2细胞凋亡。但在硬脂酸处理细胞中,研究结果表明甘油三酯的积累可能缓解硬脂酸对细胞的损伤,且硬脂酸通过触发细胞内质网应激诱导细胞凋亡。总结以上实验结果,本研究论文发现月桂酸与硬脂酸对断奶仔猪生长性能均无显著影响,并发现丁酸可改善仔猪断奶后15-28天期间的肉料比;同时发现不同碳链长度脂肪酸均可能通过促进空肠上皮细胞分化和凋亡以及趋势增加细胞增殖而促进仔猪空肠上皮细胞的更新,并且这一结果得到了不同碳链长度脂肪酸在低浓度可促进IPEC-J2细胞分化的研究结果的进一步证实。以上研究为今后脂肪酸在生猪生产中的应用提供了理论和技术基础。另外本研究发现了不同碳链长度脂肪酸在高浓度可诱导IPEC-J2细胞凋亡及其机制,这一研究结果可为脂肪酸在今后肠道疾病治疗中的应用提供了一定分子基础。