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降低饲粮蛋白质水平是提高氮营养素利用效率和降低氮排放的重要途径之一,本试验以SD大鼠为模型,旨在研究不同饲粮蛋白质水平对SD大鼠物质代谢,肠道微生物多样性以及免疫功能的影响。选取90只健康SD雄性大鼠,体重为180 g～200 g,将大鼠分成3组,每组6个重复,每个重复5只。3组分别饲喂以下饲粮:10.0%CP饲粮组,14.0%CP饲粮组,20.0%CP饲粮组(对照组)。试验期记录大鼠体重和采食量,共42天,结束后采集大鼠血清和全血,用于测定生化指标、淋巴细胞亚群和血常规。处死之后进行组织采集,并采集肝脏、结肠黏膜以及结肠食糜等用于测定物质代谢、肠道粘膜免疫指标、肠道微生物菌群及代谢组等指标。结果显示:(1)与20.0%CP组相比,10.0%CP组和14.0%CP组平均日增重显著降低(P<0.01)。低蛋白质两个处理组血清葡萄糖浓度显著高于20.0%CP组(P<0.05),血清尿素浓度则随饲粮蛋白质水平的降低而显著降低(P<0.05);14.0%CP组血清甘油三酯浓度显著高于10.0%CP组和20.0%CP组(P<0.05);饲粮蛋白质水平降低至10.0%时,血清总胆固醇浓度、高密度脂蛋白浓度显著增加(P<0.05)。与20.0%CP组相比,10.0%CP组和14.0%CP组大鼠血清胰高血糖素样肽-1、空腹胰岛素浓度显著降低(P<0.05),10.0%CP组瘦素水平显著降低(P<0.05),14.0%CP组糖原浓度显著升高(P<0.05);基于液相色谱-质谱连用的结肠粘膜代谢组分析结果显示,20.0%CP组相比,14.0%CP组L-赖氨酸、L-缬氨酸、O-乙酰-L-丝氨酸和甘油等代谢物的相对浓度显著降低(P<0.05),腺苷酸、柠檬酸、L-丝氨酸盐酸盐等代谢物的相对浓度显著升高(P<0.05);代谢物富集分析显示主要影响半胱氨酸、蛋氨酸代谢通路、脂肪细胞脂解调节通路和ABC转运蛋白以及碳代谢途径等代谢通路。饲粮蛋白质水平降低至10.0%时主要影响脂质代谢相关通路、氨基酸的生物合成和代谢通路,其代谢物氨基己二酸水合物、L-苏氨酸、三甲基甘氨酸和甘油等的相对浓度显著上升(P<0.05)。与20.0%CP组相比,10%CP组和14.0%CP组大鼠肝脏AMPK、SREBP-1的蛋白表达量均显著降低(P<0.05),10%CP组肝脏AMPK的蛋白表达量低于14.0%CP组(P<0.05)。(2)Alpha多样性分析结果显示14.0%CP组大鼠结肠微生物多样性显著高于20.0%CP组(P<0.05);在门水平上各处理组大鼠结肠微生物的优势菌群均以厚壁菌门(Fiemicutes)、拟杆菌门(Bacteriodetes)、变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)为主,在属水平上以毛螺菌科(Lachnospiraceae)、乳杆菌属(Lactobacillus)、Romboutsia属等菌属为主;进一步差异菌群筛选结果显示,链球菌属(Streptococcus)为20.0%CP组的优势菌群;饲粮蛋白质水平由20.0%降低至14.0%时,毛螺菌科(Lachnospiraceae)为结肠微生物的优势菌属;饲粮蛋白质水平降低至10.0%时梭菌属(Clostridiale)和苏黎世杆菌属(Turicibacter)为优势菌属,其相对丰度上升。(3)与20.0%CP组相比,10.0%CP组大鼠血液淋巴细胞亚群CD3~+CD8~+百分比显著升高(P<0.05);饲粮蛋白质水平降低至10.0%和14.0%时,血液白细胞、淋巴细胞计数显著高于20.0%CP组(P<0.05),而嗜酸性粒细胞百分比则显著降低(P<0.05);14.0%CP组中性粒细胞百分比显著高于20.0%CP组(P<0.05),而淋巴细胞百分比则显著低于10.0%CP组和20.0%CP组(P<0.05)。10.0%CP组大鼠结肠绒毛高度、隐窝深度均显著高于14.0%CP组和20.0%CP组(P<0.05),各组间绒毛高度与隐窝深度的比值无显著差异(P>0.05)。与20.0%CP组相比,10.0%CP组和14.0%CP组大鼠血清D-乳酸的含量显著降低(P<0.05),二胺氧化酶的活性显著增加(P<0.05);饲粮蛋白质水平降低至10.0%时,结肠上皮淋巴细胞数量显著增加(P<0.05);与20.0%CP组相比,10.0%CP组结肠粘膜NOD2、NF-κB的蛋白表达量显著增加(P<0.05),10.0%CP组结肠粘膜NF-κB的蛋白表达量显著高于14.0%CP组(P<0.05)。综上所述,饲粮蛋白质水平从20.0%降低至10.0%和14.0%时,引起大鼠一系列的变化,包括生长性能降低;机体脂质代谢异常,结肠粘膜脂质代谢和氨基酸代谢异常,能量代谢增强,肝脏AMPK信号通路激活,脂肪分解作用加强;结肠内容物中与氨基酸发酵相关的微生物丰度降低,而与碳水化合物代谢相关的菌群丰度增加。大鼠血清免疫细胞数量增加,结肠粘膜组织通透性降低,上皮淋巴细胞和免疫球蛋白的含量增加,NF-κB免疫反应被激活,其中以10.0%CP组大鼠变化最为明显。