论文部分内容阅读
妊娠中后期是母体胆汁酸稳态失衡的易发期,人类和母猪上研究均显示母体妊娠期胆汁酸稳态失衡会严重威胁胎儿存活,遗憾的是,目前关于其具体作用机制、诱发因素及其潜在调节途径尚知之甚少。系列研究揭示胎儿胆汁酸跨胎盘转运进入母体对于胎儿胆汁酸稳态具有极其重要作用,后者又是胎儿能否成功完成妊娠的关键,然而目前关于妊娠期母体如何影响胎盘胆汁酸转运以及胎儿胆汁酸稳态尚不清楚。生殖激素是维持妊娠正常进行的关键内分泌因素,近期研究证实雌二醇和孕酮硫酸化代谢物参与调节胆汁酸代谢,然而关于其是否与母猪妊娠期胆汁酸稳态失衡相关以及是否可以作为调控靶点尚有待探究。因此,本试验以母猪作为主要研究对象,采用UPLC-MS/MS、UPLC-MS、RNA-Seq、16S r RNA、猪原代肝细胞培养和头臂静脉插管等技术,旨在探究母猪妊娠期胆汁酸代谢影响胎猪存活的代谢和分子机制及其潜在调节途径。研究结果如下:试验一胎猪死亡关键时期及其与母猪-胎猪胆汁酸水平之间关系母体妊娠期胆汁酸稳态失衡是引起胎儿死亡重要因素。我们前期研究发现,母猪妊娠中后期易发生胆汁酸稳态失衡,母猪血液总胆汁酸(TBA)变化(以母猪血清TBA水平最高值与初始TBA比值表示)与胎猪死亡密切相关。为了进一步明确母猪妊娠期胆汁酸代谢影响胎猪存活作用途径,本试验以母猪作为研究对象,研究胎猪死亡关键时期及系统性比较胎猪死亡与母猪/胎猪血液胆汁酸水平之间关系。结果显示:(1)妊娠中后期是胎猪死亡关键时期,其中妊娠后期(妊娠91天到分娩)死胎占总死胎数比例为65.40%。(2)胎猪死亡数和死亡率均与妊娠90天母猪血液TBA水平显著正相关(P0.05)。(3)胎猪死亡率与脐带静脉血TBA水平(胎猪血TBA代表)呈显著性正相关(P13.00μmol/L)初产母猪具有更高胎猪死亡率(P0.05)。对母猪肝脏、胆汁、粪便和回肠等肠肝循环组织胆汁酸代谢分析发现,妊娠90天母猪血液TBA水平升高与肝脏胆汁酸分泌降低和肝脏介导胆汁酸向血液循环系统转运基因(OSTβ)表达提高密切相关(P<0.05)。(2)从妊娠60天到妊娠90天,胆汁酸转运为母猪向胎猪方向,母猪来源胆汁酸引起胎盘TBA浓度升高(P<0.05),但是却并未直接影响胎猪胆汁酸水平;胎盘RNA-Seq结果表明,与妊娠60天相比,妊娠90天和分娩当天胎盘中显著富集于KEGG通路“胆汁分泌”参与HCO3-合成与吸收基因(CA2和SLC4A4)表达持续降低可能参与损害胎盘介导的胎猪胆汁酸外排功能。(3)从妊娠60天到分娩,母猪-胎猪胆汁酸交换逐渐降低。一方面,胎猪和母猪胆汁酸组成变化不一致;另一方面,胎猪中母猪来源次级胆汁酸水平随妊娠进行逐渐降低。与此同时,胎猪肝脏胆汁酸合成能力不断增强,然而肝脏胆汁酸分泌发育却并未匹配其胆汁酸合成能力变化。在上述条件下,妊娠60天到妊娠90天胎猪血液TBA水平恒定与其提高的胆汁酸硫酸化能力密切相关,主要表现为BA-Sulfate比例升高和肝脏CYP7A1和SULT2A1表达协同升高;与此相反,妊娠90天到分娩胎猪TBA水平显著升高(P3.0作为判断依据)FXR靶蛋白FGF19表达受到抑制(P<0.05),这与试验二所述母猪妊娠中后期肝脏胆汁酸分泌降低相一致。不同于雌二醇和孕酮,母猪和胎猪妊娠中后期血液孕酮硫酸化代谢产物PM4S和PM5S与其相应TBA水平呈现一致变化趋势,且呈现显著性正相关(P<0.05)。(2)妊娠母鼠胆囊重、肝脏TBA浓度和含量以及血液TBA水平均显著高于同阶段非妊娠母鼠(P<0.05),血液胆汁酸合成前体总胆固醇水平表现为相反变化趋势(P<0.05);与CON组相比,妊娠后期PM5S灌胃母鼠胆囊重、胆囊TBA含量和总胆汁酸池均显著升高(P<0.05),而总胆固醇水平显著降低(P<0.05)。(3)PM4S以剂量依赖方式降低猪原代肝细胞FXR及其参与胆汁酸硫酸化、重吸收和分泌靶基因表达(P<0.05),提高细胞培养基TBA水平(P<0.05);PM5S单独处理激活FXR及其靶基因表达(P<0.05);在CDCA激活FXR信号通路前提下,额外添加PM5S以剂量依赖方式降低CDCA对FXR及参与胆汁酸合成和分泌靶基因的激活作用(P<0.05),显著提高培养基TBA水平(P<0.05)。本研究结果表明,妊娠是影响母体胆汁酸稳态重要因素,母猪和胎猪妊娠中后期胆汁酸稳态失衡与孕酮硫酸化代谢产物PM4S和PM5S密切相关,而似乎与雌二醇和孕酮无关;PM4S和PM5S分别通过直接和竞争性抑制FXR信号通路起到促进胆汁酸合成和抑制胆汁酸分泌作用,因此,孕酮硫酸化代谢产物PM4S和PM5S动态变化可能是引起母猪和胎猪妊娠中后期肝脏胆汁酸合成或分泌异常的重要因素。试验四饲粮添加万古霉素和益生菌对母猪妊娠中后期胆汁酸代谢的影响及其机制试验三研究结果提示我们孕酮硫酸化代谢产物PM4S和PM5S是母猪妊娠中后期胆汁酸稳态失衡的重要诱发因素。结合肠道微生物对硫酸化类固醇以及肠道微生物胆盐水解酶(BSH)对胆汁酸代谢的调节作用,本试验以母猪作为研究对象,探究饲粮添加抗生素(万古霉素,VAN)和BSH表达益生菌(植物乳杆菌,PRO)对初产母猪妊娠中后期胆汁酸代谢、孕酮硫酸化代谢产物和肠道微生物组成的影响及其机制。主要研究结果如下:(1)不同于妊娠中后期CON组母猪血液TBA水平持续升高(P0.05)。此外,虽然妊娠60天VAN组TBA水平显著高于CON(P<0.05),妊娠90天VAN组TBA水平有低于CON组趋势(0.050.05)。本研究结果表明,VAN处理缓解母猪妊娠中后期胆汁酸稳态失衡与其降低母猪体内PM4S和PM5S累积进而维持肝脏FXR信号通路高度相关,而与肠道微生物BSH介导胆汁酸去结合反应无关;VAN对母猪PM4S和PM5S调节作用与其降低粪便中参与硫酸化类固醇脱硫酸化作用微生物表达丰度进而提高粪便PM4S和PM5S排泄高度相关。PRO处理并未通过BSH途径影响母猪妊娠中后期胆汁酸代谢。综合上述,本论文研究结果表明母猪妊娠中后期胆汁酸稳态失衡是引起胎猪死亡的重要因素;肝脏胆汁酸分泌功能降低和肝脏胆汁酸向血液转运增加是引起母猪胆汁酸稳态失衡主要代谢性因素,后者作用于胎盘进而损害胎猪胆汁酸跨胎盘转运功能,进而破坏胎猪妊娠后期胆汁酸稳态。孕酮硫酸化代谢产物PM4S和PM5S是导致母猪和胎猪胆汁酸合成或分泌异常的关键内分泌因素,PM4S和PM5S均通过FXR信号通路参与胆汁酸代谢调控。VAN处理通过干预肠道中参与硫酸化类固醇脱硫酸化作用微生物表达丰度维持母猪妊娠中后期PM4S和PM5S水平相对恒定进而胆汁酸稳态。