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仔猪早期断奶措施常伴随着严重的疾病,特别是腹泻。肠道微生物及其代谢产物在维持宿主生理和代谢稳态方面发挥重要作用。我们的前期研究证明灌服弗氏乳杆菌(Lactobacillus frumenti)提高早期断奶仔猪肠道上皮屏障功能并提高了早期断奶仔猪对腹泻的耐受能力。但是早期断奶仔猪对L.frumenti的代谢响应仍不清楚。因此,我们通过肠道蛋白质组学和血清及肝脏代谢组学探究早期断奶仔猪对L.frumenti的代谢响应。本试验选用100头体重接近、健康状况良好的仔猪,随机分为2组(A组和B组),每组5窝,每窝10头(公母各半)。出生仔猪于6日龄开始灌服。A组灌服2mL无菌PBS(对照组);B组灌服2mLL.frumenti(用无菌PBS稀释至1×108CFU/mL,处理组)。每日灌服一次,连续灌服15日。仔猪于21日龄进行断奶。26日龄每窝随机选取一头称重、屠宰和采样。
本文的主要结果如下:
试验一通过蛋白质组学技术筛选早期断奶仔猪肠道响应L.frumenti的代谢相关的差异表达蛋白,并通过生物信息学分析初步阐明L.frumenti对早期断奶仔猪肠道营养物质代谢的调控机制。
1.蛋白质组学技术筛选到194个响应L.frumenti的表达差异蛋白,其中上调差异蛋白154个,下调差异蛋白40个。通过IPA等生物信息学分析软件或数据库对差异蛋白进行功能分类;
2.代谢通路分析发现早期断奶仔猪灌服L.frumenti激活肠道Nrf2介导的氧化应激响应;另外,L.frumenti激活谷胱甘肽在肠道中的生物合成,这些结果说明灌服L.frumenti缓解仔猪断奶应激,促进仔猪肠道健康;
3.响应L.frumenti的差异蛋白富集到11个蛋白互作网络中,其中氨基酸代谢富集到“心血管疾病,器官损伤和异常,氨基酸代谢”网络中,主要与蛋氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和半胱氨酸代谢有关。脂质代谢富集到“脂质代谢,小分子生物化学,血液病”网络中,主要参与不饱和脂肪酸代谢。
试验二从代谢组角度分析灌服L.frumenti对早期断奶仔猪血清和肝脏代谢的影响。
1.主成分分析结果表明灌服L.frumenti明显改变早期断奶仔猪血清和肝脏代谢。其中血清差异代谢物100个,肝脏差异代谢物113个;灌服L.frumenti明显提高了断奶仔猪的生长性能;
2.代谢通路分析发现灌服L.frumenti影响了断奶仔猪肠血清和肝脏不饱和脂肪酸的生物合成;影响血清中苯丙氨酸代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢,在肝脏中主要影响丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及半胱氨酸和蛋氨酸代谢;
3.在血清中,L.frumenti促进多种核苷酸及代谢中间产物浓度的升高,如鸟嘌呤核苷酸(GMP)、次黄嘌呤核苷酸(IMP)、尿嘧啶核苷酸(UMP)及它们的代谢终产物尿酸(Uric acid),说明L.frumenti促进断奶仔猪核苷酸的生物合成;
4.灌服L.frumenti提高了血清和肝脏脂肪酸β-氧化代谢产物的浓度,如乙酰肉碱、苯丙酰基甘氨酸、苯甲酰氨基酯酸、羟基丁酰肉碱(C4-OH)、己二酸、亚酸浓度都升高,说明L.frumenti促进断奶仔猪脂肪酸β-氧化,为断奶仔猪提供能量。
综上所述,L.frumenti调节早期断奶仔猪营养物质代谢,主要涉及氨基酸和脂质代谢。L.frumenti通过调节肝脏脂肪酸β-氧化为早期断奶仔猪的生长提供能量。
本文的主要结果如下:
试验一通过蛋白质组学技术筛选早期断奶仔猪肠道响应L.frumenti的代谢相关的差异表达蛋白,并通过生物信息学分析初步阐明L.frumenti对早期断奶仔猪肠道营养物质代谢的调控机制。
1.蛋白质组学技术筛选到194个响应L.frumenti的表达差异蛋白,其中上调差异蛋白154个,下调差异蛋白40个。通过IPA等生物信息学分析软件或数据库对差异蛋白进行功能分类;
2.代谢通路分析发现早期断奶仔猪灌服L.frumenti激活肠道Nrf2介导的氧化应激响应;另外,L.frumenti激活谷胱甘肽在肠道中的生物合成,这些结果说明灌服L.frumenti缓解仔猪断奶应激,促进仔猪肠道健康;
3.响应L.frumenti的差异蛋白富集到11个蛋白互作网络中,其中氨基酸代谢富集到“心血管疾病,器官损伤和异常,氨基酸代谢”网络中,主要与蛋氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和半胱氨酸代谢有关。脂质代谢富集到“脂质代谢,小分子生物化学,血液病”网络中,主要参与不饱和脂肪酸代谢。
试验二从代谢组角度分析灌服L.frumenti对早期断奶仔猪血清和肝脏代谢的影响。
1.主成分分析结果表明灌服L.frumenti明显改变早期断奶仔猪血清和肝脏代谢。其中血清差异代谢物100个,肝脏差异代谢物113个;灌服L.frumenti明显提高了断奶仔猪的生长性能;
2.代谢通路分析发现灌服L.frumenti影响了断奶仔猪肠血清和肝脏不饱和脂肪酸的生物合成;影响血清中苯丙氨酸代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢,在肝脏中主要影响丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及半胱氨酸和蛋氨酸代谢;
3.在血清中,L.frumenti促进多种核苷酸及代谢中间产物浓度的升高,如鸟嘌呤核苷酸(GMP)、次黄嘌呤核苷酸(IMP)、尿嘧啶核苷酸(UMP)及它们的代谢终产物尿酸(Uric acid),说明L.frumenti促进断奶仔猪核苷酸的生物合成;
4.灌服L.frumenti提高了血清和肝脏脂肪酸β-氧化代谢产物的浓度,如乙酰肉碱、苯丙酰基甘氨酸、苯甲酰氨基酯酸、羟基丁酰肉碱(C4-OH)、己二酸、亚酸浓度都升高,说明L.frumenti促进断奶仔猪脂肪酸β-氧化,为断奶仔猪提供能量。
综上所述,L.frumenti调节早期断奶仔猪营养物质代谢,主要涉及氨基酸和脂质代谢。L.frumenti通过调节肝脏脂肪酸β-氧化为早期断奶仔猪的生长提供能量。