论文部分内容阅读
仔猪早期断奶时,其胃肠道消化系统尚未发育成熟,断奶应激往往引起肠道形态的改变、消化吸收能力降低和肠道屏障的损伤,最终导致断奶仔猪腹泻、生产性能下降甚至死亡。因此,改善肠道屏障功能,促进肠道健康是断奶仔猪生产的关键。胆汁酸是胆汁的主要成分。以往认为,胆汁酸的生理作用主要是促进脂类的消化与吸收,并且以此作为饲料添加剂应用于水产及畜牧养殖业中。近年来的研究发现,胆汁酸还能作为机体的信号分子,通过激活胆汁酸受体参与机体胆汁酸代谢、脂质和葡萄糖代谢、能量代谢及机体的免疫调节等过程,具有广泛的生物学作用。然而,目前有关胆汁酸对动物肠道健康的调控作用鲜见报道,其作用机制也有待揭示。为了深入研究胆汁酸对肠道健康的影响,并揭示其作用机制,本论文选取鹅去氧胆酸(Chenodeoxycholic acid,CDCA)、牛磺熊去氧胆酸(Taurodeoxycholic acid,TUDCA)和猪去氧胆酸(hyodeoxycholic acid,HDCA),首先研究其对断奶仔猪生产性能及肠道健康的影响,然后利用猪空肠上皮(Intestinal procine epithelial cell,IPEC-J2)细胞和活体,研究HDCA对肠上皮细胞增殖的作用及机制,最后利用E.coli诱导的IPECJ2细胞屏障功能损伤模型和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠肠上皮屏障功能损伤模型,研究TUDCA对肠上皮屏障功能损伤的保护作用及机制。具体试验设计和研究结果如下:1.日粮添加不同胆汁酸对断奶仔猪生产性能和肠道健康的影响首先,我们发现正常和腹泻断奶仔猪的粪便和血清中胆汁酸的组成存在差异,提示胆汁酸可能在维持断奶仔猪肠道健康方面发挥重要作用。其次,我们开展了日粮添加不同胆汁酸对断奶仔猪生产性能和肠道健康影响的试验。将144头28日龄的健康断奶仔猪随机分为4组,对照组(CON)饲喂基础日粮,CDCA组、TUDCA组和HDCA组分别在基础日粮中添加200 mg/kg CDCA、200 mg/kg TUDCA和1000 mg/kg HDCA。试验周期为30天。结果表明:(1)日粮添加CDCA能提高断奶仔猪的终末体重(BW)和平均日增重(ADG),降低料重比(F/G),从而提高生产性能;日粮添加TUDCA对断奶仔猪的生产性能无显著影响,但能降低其腹泻率;日粮添加HDCA显著提高了断奶仔猪的F/G,降低了断奶仔猪的生产性能。(2)日粮添加CDCA和TUDCA能改善肠道形态,增加肠道杯状细胞数量及紧密连接蛋白表达,降低肠道通透性,从而改善断奶仔猪的肠道屏障功能。此外,TUDCA还能增加血清中Ig G以及回肠内容物中SIg A的含量,提高肠道免疫。日粮添加HDCA则显著降低了断奶仔猪空肠中增殖蛋白表达。(3)日粮添加CDCA和TUDCA能增加胰腺中胰脂酶的m RNA表达水平,并有增加空肠脂肪酶活性的趋势,而日粮添加HDCA能显著降低血清中TG的含量。2.日粮添加不同胆汁酸对断奶仔猪血清代谢组和肠道菌群的影响进一步对断奶仔猪的血清代谢组和肠道菌群的组成进行分析,结果显示:(1)日粮添加CDCA、TUDCA和HDCA均改变了断奶仔猪的血清代谢组。KEGG富集分析显示,CDCA、TUDCA和HDCA均能影响断奶仔猪体内的色氨酸代谢通路和微生物代谢通路。(2)CDCA、TUDCA和HDCA均对断奶仔猪肠道菌群的Alpha多样性及门水平上的肠道菌群组成无显著差异,但在属水平上,CDCA能提高Prevotella9和Prevotellaceae TCG-001的相对丰度,降低Dorea的相对丰度;TUDCA能提高Parabacteroides和Mucispirillum的相对丰度;HDCA则提高了Family XIIITCG-001、Parabacteroides和Prevotellaceae TCG-004的相对丰度。(3)日粮添加CDCA、TUDCA和HDCA后,断奶仔猪血清代谢组的改变与肠道菌群的变化密切相关。3.HDCA对肠上皮细胞增殖的调控作用及其机制断奶仔猪活体试验结果显示,日粮添加HDCA能抑制肠上皮细胞的增殖蛋白表达。进一步,我们以IPEC-J2细胞和活体饲养为模型,研究了HDCA对肠上皮细胞增殖的作用及其机制。结果显示:(1)HDCA能够通过FXR-PI3K/AKT通路抑制肠上皮细胞的增殖。(2)日粮添加HDCA能够降低血清中具有促进肠上皮细胞增殖作用的几种结合型胆汁酸的水平,并且增加了粪便中次级胆汁酸HDCA和THDCA+TUDCA的水平,降低了粪便中初级结合型胆汁酸TCA的水平。(3)相关性分析结果显示,断奶仔猪体内胆汁酸谱的变化跟肠道中的胆汁酸代谢菌的变化显著相关。以上结果显示,HDCA能够通过FXR-PI3K/AKT信号通路直接抑制IPEC-J2细胞的增殖,此外,HDCA还可能通过影响断奶仔猪肠道菌群中的胆汁酸代谢菌以及体内的胆汁酸谱,从而间接的抑制肠上皮细胞的增殖。4.TUDCA对肠上皮屏障功能损伤的保护作用及其机制在断奶仔猪的活体试验中,TUDCA表现出抗炎的效果。进一步,我们利用E.coli诱导的IPEC-J2细胞屏障功能的损伤模型和LPS诱导的小鼠肠上皮屏障功能损伤模型,研究TUDCA对肠上皮屏障功能损伤的保护作用及其机制。结果显示:(1)100μM的TUDCA能够激活IPEC-J2细胞中TGR5并逆转E.coli诱导的IPEC-J2细胞中紧密连接蛋白ZO-1、Claudin-1和OCC表达水平的降低。干扰TGR5后,TUDCA的作用消失,表明TUDCA是通过激活TGR5来缓解E.coli诱导的IPEC-J2细胞屏障功能的损伤。(2)在信号通路方面,TUDCA能够抑制E.coli对MLCK信号通路的激活。而干扰TGR5后,TUDCA的这种作用消失。此外,MLCK的阻断剂ML-7也表现出与TUDCA相似的作用。以上结果说明TUDCA通过TGR5-MLCK通路缓解E.coli诱导的肠上皮屏障的损伤。(3)小鼠活体结果显示,TUDCA能够改善LPS诱导的小鼠肠道形态的损伤和肠道屏障功能的降低,并能够缓解LPS诱导的肠道炎症,表明TUDCA对LPS诱导的肠上皮屏障功能损伤有修复作用。以上结果说明,TUDCA对肠上皮屏障功能损伤有保护作用。综上所述,本论文的研究结果表明:(1)日粮添加CDCA能够改善断奶仔猪的肠道屏障功能,提高断奶仔猪的生产性能。这可能跟CDCA增加了肠道中肥胖相关菌Prevotella9和Prevotellaceae TCG-001的相对丰度,降低了有害菌Dorea的相对丰度,以及增加了血清中吲哚-3-乙酸的含量有关。(2)日粮添加TUDCA能改善仔猪的肠道屏障功能,提高肠道免疫,降低肠道炎症和腹泻率。这可能跟TUDCA增加了与肠道黏膜免疫成正相关的Mucispirillum的相对丰度,以及增加了血清中吲哚-3-乙酸的含量有关。此外,TUDCA还能够通过TGR5-MLCK通路缓解肠上皮屏障功能的损伤。(3)日粮添加HDCA能提高断奶仔猪F/G,降低生产性能。这可能跟HDCA增加了仔猪肠道中与肥胖成负相关的Parabacteroides的相对丰度,以及HDCA抑制肠上皮细胞增殖的作用有关。HDCA一方面能通过FXR-PI3K/AKT通路抑制肠上皮细胞的增殖。另一方面,HDCA还可能通过影响肠道中胆汁酸代谢菌的相对丰度以及胆汁酸谱,从而间接的影响肠上皮细胞的增殖。本研究结果揭示了不同胆汁酸对断奶仔猪生产性能和肠道健康的影响及其机制,为胆汁酸在断奶仔猪生产中的应用提供了理论基础和试验依据。