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锌是动物机体的一种必需微量营养物质,对肠道发育和功能具有重要作用。众多研究报道,锌具有改善肠道上皮细胞修复、维持肠道上皮屏障完整性和功能、调节肠道微生物区系等功能。仔猪日粮中添加药理剂量的锌能够提高仔猪生长性能并降低断奶后腹泻率。锌通常以无机盐（氧化锌、硫酸锌等）的形式添加在动物饲料中,然而无机锌的生物利用率低,大量未被机体吸收的锌离子随粪便排出至体外,引起锌源浪费和环境污染。研究表明螯合强度好的有机形式锌可以以完整结构到达小肠吸收部位而使得有机锌的生物利用度优于无机锌。因此,本研究以大肠杆菌攻毒大鼠作为试验对象,探究壳聚糖螯合锌（Chitosan-chelated Zinc,CS-Zn）,一种有机锌对肠道形态结构、屏障功能、菌群组成炎症反应的影响。研究主要分为三个部分:1.壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道形态结构及上皮屏障功能的影响本章旨在研究日粮添加壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道态结构及上皮屏障功能的影响。试验选用48只SD大鼠（初始平均体重55.65 g）,分为4组:空白对照组（N-CON,基础日粮）、攻毒对照组（CON,基础日粮）、硫酸锌组（ZnSO4,基础日粮+50 mg/kg硫酸锌）和壳聚糖螯合锌组（CS-Zn,基础日粮+50 mg/kg壳聚糖螯合锌）。试验期为14天,试验第10-12天,对CON、ZnSO4和CS-Zn组大鼠每天灌胃总数为1010 CFU/只的大肠杆菌菌液,N-CON组灌胃等体积生理盐水,连续灌胃3天。试验结束后采集回肠和盲肠组织用于苏木精-伊红染色,髓过氧化物酶（myeloperoxidase,MPO）活性测定以及肠上皮紧密连接蛋白基因和蛋白表达检测。形态测定结果显示,大肠杆菌攻毒显著降低回肠绒毛高度、绒毛高度与隐窝深度比值（P＜0.05）,显著增加回肠和盲肠隐窝深度（P＜0.05）;而添加CS-Zn可以显著增加攻毒大鼠回肠绒毛高度、绒毛高度与隐窝深度比值（P＜0.05）,同时降低回肠和盲肠隐窝深度。对MPO活性测定结果显示,CS-Zn可显著降低大肠杆菌攻毒引起的回肠和盲肠MPO活性的增加（P＜0.05）。紧密连接蛋白表达结果显示,添加CS-Zn极显著上调攻毒大鼠回肠紧密连接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-1和盲肠ZO-1的相对基因表达量（P＜0.05）,并有上调盲肠Claudin-1基因表达的趋势（P=0.079）;同时,CS-Zn显著上调了回肠Occludin、Claudin-1和盲肠Occludin的蛋白表达水平（P＜0.05）,并有上调回肠ZO-1蛋白水平的趋势（P=0.098）。另外,与ZnSO4组相比,CS-Zn组Occludin的基因表达显著上调。以上结果表明,日粮添加壳聚糖螯合锌可以减轻大肠杆菌攻毒大鼠肠道组织形态学损伤,改善肠黏膜上皮屏障功能。2.壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道菌群结构及其代谢产物的影响本章旨在研究壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道菌群组成及其及其代谢产物的影响。试验设计与第一章相同,试验结束后采集各组回肠和盲肠内容物,使用16S rRNA高通量测序技术气相色谱法测定回肠和盲肠内容物肠道菌群组成及短链脂肪酸的浓度。高通量测序结果显示,回肠中,CS-Zn显著降低了回肠微生物α多样性Shannon和Simposon指数（P＜0.05）。在门水平上,与CON组相比,CS-Zn显著显著增加回肠 Fimicutes 相对丰度（P＜0.05）,显著降低 Proteobacteria、Actinbacteria、Verrucomicrobia 相对丰度（P＜0.05）,同时相比 ZnSO4 组,CS-Zn 有降低 Bacteroidetas丰度的趋势（P=0.051）;在属水平上,相比CON组,CS-Zn显著上调回肠Romboutsia、Turicibacter 丰度（P＜0.05）,显著降低 Lachnoclostridium、Ruminococcaceae、Desulfovibrio、Akkermansia 相对丰度（P＜0.05）;与 ZnSO4 组,CS-Zn 组Runinococcustorquesgroup、Lachnoclostridium、Adlercreutzia 的相对丰度显著降低（P＜0.05）。在盲肠中,CS-Zn对盲肠微生物α多样性没有显著影响（P＞0.05）。而在门水平上,CS-Zn显著降低盲肠内容物中Proteobacteria相对丰度（P＜0.05）;属水平上,相比 CON 组,CS-Zn 显著提高Lactobacillus、Rombousria相对丰度（P＜0.05）,同时显著下调Peptococcus、Desulfovibrio相对丰度（P＜0.05）,与ZnSO4相比,CS-Zn组Lactobacillus丰度显著增加,Anaeroplasma丰度显著减少（P＜0.05）。菌群定量结果显示,CS-Zn显著增加了回肠和盲肠乳酸杆菌数量（P＜0.05）,降低盲肠大肠杆菌的数量（P＜0.05）。短链脂肪酸测定结果显示,添加CS-Zn显示提高了攻毒大鼠回肠乙酸、丙酸、丁酸和总短链脂肪酸的浓度（P＜0.05）,同时提高盲肠丁酸的浓度（P＜0.05）,降低盲肠异戊酸的浓度（P＜0.05）。以上结果说明,壳聚糖螯合锌可以通过促进有益菌,抑制潜在致病菌的生长来调节肠道菌群菌群结构,促进微生物代谢产物短链脂肪酸的生成。3.壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道炎症反应及NF-κB通路的影响本章旨在探究壳聚糖螯合锌对大肠杆菌攻毒大鼠肠道炎症反应及NF-κB通路的影响。试验设计与第一章相同,试验结束采集回肠和盲肠黏膜组织,测定肠黏膜细胞因子浓度、TLR4通路相关基因和蛋白表达情况。细胞因子测定结果显示,CS-Zn显著降低了攻毒大鼠回肠TNF-α、IL-6以及盲肠IL-1β、IL-6的浓度（P＜0.05）,显示增加了回肠和盲肠IL-10的浓度（P＜0.05）。另外,CS-Zn同时显著提高了回肠和盲肠SIgA的含量（P＜0.05）。与CON组相比,CS-Zn显著降低回肠MyD88、IRAK1、TRAF6以及盲肠TLR4、MyD88表达水平（P＜0.05）;与ZnSO4组相比,CS-Zn组显著下调回肠TRAF6基因表达。与ZnSO4组相比,CS-Zn显著降低盲肠MyD88的蛋白表达水平。同时相比CON组,CS-Zn极显著的下调了回肠I-κB和NF-κB磷酸化水平（P＜0.05）,显著下调盲肠I-κB蛋白水平（P＜0.05）。以上结果说明,壳聚糖螯合锌通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路,降低促炎因子的表达,从而缓解大肠杆菌攻毒大鼠肠道炎症反应。综上,日粮添加壳聚糖螯合锌可以减轻大肠杆菌攻毒大鼠肠道组织形态学损伤,改善肠黏膜上皮屏障功能;通过促进有益菌,抑制潜在致病菌的生长来调节肠道菌群结构,促进微生物代谢产物短链脂肪酸的生成;通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路,缓解大肠杆菌攻毒大鼠肠道炎症反应,并且日粮添加壳聚糖螯合锌的保护效应明显高于等剂量的硫酸锌。