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小肠不仅是动物机体获得各种营养物质的主要场所,同时在屏障、免疫、代谢和内分泌等方面也发挥重要作用。在正常情况下,动物机体循环血流量的30%流经胃肠道,然而当环境温度大幅度升高,动物发生热应激反应时,机体启动散热和自我保护机制,全身血液重新分配：一方面加大体表和外周的循环血流量促进散热,同时保持心脑等器官的血流供应量。这样的后果使流经肠道血量急剧减少,导致肠道缺血、缺氧。小肠黏膜特殊的微循环结构使其对缺血、缺氧非常敏感,血流量不足可导致肠黏膜上皮细胞坏死、脱落,固有层裸露。小肠黏膜上皮细胞的损伤不仅破坏小肠的消化吸收功能,导致动物的生产性能下降；同时还使肠黏膜通透性增大,屏障功能破坏,使得有害分子如细菌、病毒和内毒素等穿过肠道屏障进入机体内,诱发各种疾病,给畜禽养殖业带来巨大的经济损失。研究表明中药在抗应激,促进肠道损伤修复方面有较好的应用效果,但有关其作用机理的报道较少。本试验通过猪、大鼠和IEC-6细胞三个热应激模型,研究小肠黏膜热损伤修复机理,筛选出多个关键的调节因子,为开发促小肠黏膜损伤修复相关的中药提供理论基础。此外,还比较分析了三个模型之间关联性,为构建一个由本动物-模式动物-体外细胞组成的高通量中药筛选、中药组方、药效评价的高通量平台进行初步探索。本研究开展了以下试验：1、热应激对猪和大鼠小肠形态结构的影响。2、热应激对猪和大鼠小肠基因表达谱的影响,并完成差异基因的生物信息学分析,筛选出小肠黏膜损伤修复的相关因子。3、对基因芯片所筛选出的与小肠黏膜损伤修复密切相关的长因子和ERK1/2信号通路进一步深入研究,包括：(一)热应激对大鼠小肠生长因子表达和ERK1/2信号通路蛋白磷酸化水平的影响。(二)热应激对IEC-6细胞形态结构、细胞活力、细胞凋亡、生长因子表达和ERK1/2信号蛋白磷酸化水平的影响。(三)抑制ERK1/2信号通路后热应激对IEC-6细胞的损伤、凋亡和生长因子表达的影响。4、本动物(猪)-模式动物(大鼠)-体外细胞(IEC-6)热应激模型的相关性分析。研究结果：1、热应激降低猪的生长速度,导致猪小肠黏膜损伤,以十二指肠和空肠损伤最为严重。损伤的小肠黏膜上皮细胞脱落,固有层裸露。透射电镜结果显示,热应激组猪的小肠微绒毛变短,线粒体肿胀,次级溶酶体数量增多,细胞连接变宽。2、热应激猪小肠的基因表达谱发生改变,在猪已知的两万多个基因中有93基因表达显著上调,110个显著下调(T<0.01, Fold chang>2).并对差异基因进行了分子功能、生物学进程、细胞组分的注释。完成Pathway way分析,并发现Linoleic acid metabolism(亚油酸代谢)、MAPK signaling pathway(丝裂原通路)、Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450(细胞色素P450代谢途径)、Arachidonic acid metabolism(精氨酸代谢途径)在热应激过程发挥重要作用。3、热应激导致大鼠小肠黏膜严重损伤,并改变其基因表达谱。41000个基因中有270个上调,122个下调(T<0.01, Fold chang>2)。结合猪基因芯片结果,筛选确定出10个生长子和ERK1/2信号通路是小肠黏膜热损伤修复的关键调节因子,并用荧光定量PCR对基因芯片结果加以验证。其中Fgfr3, Tgif, Pdgfa, Vegfa, Gdfl5, Okl38和Gdf9的表达显著上调；Alb, Egfr和Ctgf表达显著下调。Western-blot结果显示热应激后大鼠空肠ERK1/2蛋白的磷酸化水平显著升高。4、热应激导致大鼠IEC-6细胞明显形态损伤,细胞活力显著降低(MTT试验),细胞凋亡率显著升高(annexin V/PI双染后流式细胞仪细胞计数),ERK1/2通路蛋白磷酸化水平显著升高。5、在IEC-6细胞热应激时,加入ERK1/2信号通路的特异性抑制剂(U0126)后,IEC-6细胞出现更为严重的损伤,细胞凋亡率显著升高(超过80%的早期凋亡,10%的晚期凋亡),生长因子的基因表达也发生改变。6、对三个热应激模型进行相关性分析发现：(1)猪和大鼠热应激模型在临床症状、小肠黏膜损伤和基因表达谱等诸多方面的变化相似；(2)体内和体外热应激模型在生长因子的基因表达和ERK1/2通路蛋白的磷酸化等方面的变化也一致。研究结论：1、热应激导致猪和大鼠小肠黏膜出损伤,并改变其基因表达谱。2、生长因子和ERK1/2信号通路通在小肠热损伤修复中发挥重要作用。3、本动物(大鼠)-模式动物(大鼠)-体外细胞(IEC-6)热应激模型相关性较高。