宫内生长受限(Intrauterine growth restriction, IUGR)是制约畜牧生产和人类健康的重要问题。IUGR能够导致较高的新生儿发病率和死亡率、较低的饲料转化效率、对出生后的生长发育产生严重的负面影响,但是IUGR的发生机制仍然尚未明了。本实验室前期研究发现：IUGR影响胎盘氧化应激和糖代谢相关蛋白质的表达,而连接氧化还原平衡和糖代谢的关键代谢通路是磷酸戊糖途径。因此,本论文通过以下五个方面探讨IUGR胎盘发育受损及其营养调控的作用机理。(1)首先,试验一利用猪胚胎滋养层细胞(Porcine trophectoderm cells, pTr)证明猪胎盘中存在磷酸戊糖途径。培养pTr细胞1-3h,利用同位素示踪技术检测细胞分别通过葡萄糖1号和6号碳位产生的14C02的量,计算磷酸戊糖循环的活性。试验结果表明：pTr细胞中存在较高的磷酸戊糖循环活性,大约20%的葡萄糖通过该途径代谢。(2)试验二通过检测妊娠中后期(60、90和110天)胎猪胎盘G6PDH以及GSH和NADPH的含量,发现IUGR影响胎猪胎盘中磷酸戊糖途径活性,以及氧化应激和氧化还原状态。结果表明：妊娠60天,IUGR胎猪胎盘中NADPH和GSH水平降低,而在妊娠110天,IUGR胎猪胎盘NADPH和GSH水平补偿性升高。这说明,在妊娠中后期IUGR胎猪胎盘磷酸戊糖途径发生代谢紊乱,影响胎盘氧化应激状态,干扰其氧化还原平衡。(3)试验三检验胎盘磷酸戊糖途径受损和氧化还原失衡的负面影响如何集中反映在营养物质从母体向胎儿的转运上。从妊娠60、90和110天的24头母猪中按照体重原则选择IUGR和正常胎猪。对胎猪的脐静脉血和羊水进行差异代谢组学分析；同时,检测母体血浆和胎儿脐静脉血和羊水中氨基酸和多胺谱、激素和相关代谢产物的水平。试验结果显示：代谢物(包括葡萄糖、果糖、尿素、氨、氨基酸和脂类等)在IUGR和正常胎猪生物体液中存在显著性的差异。IUGR胎猪中的这些差异与营养物质和能量代谢失衡,以及内分泌功能紊乱密切相关。这些差异同时也导致了胎猪的生长发育受阻。为阐明IUGR猪的发生机制提供了强有力的证据和潜在分子机制,同时也为将试验结果应用于预防、诊断和治疗哺乳动物IUGR提供了可能。(4)试验四探讨了试验三筛选的精氨酸和谷氨酰胺对猪胎盘磷酸戊糖途径的调控作用。在生理浓度范围内用不同浓度的精氨酸和谷氨酰胺培养pTr细胞,并检测14C02的产生,同时监测氨基酸的代谢状况。试验结果表明：在2h内,精氨酸对pTr细胞磷酸戊糖途径无调节作用,而1mmol/L的谷氨酰胺能提高葡萄糖1号碳位产生14C02的量,不影响6号碳位产生14C02的量,从而促进pTr细胞的磷酸戊糖途径的活性。并且谷氨酰胺对戊糖循环活性的促进作用与pTr细胞大量利用谷氨酰胺产生谷氨酸密切相关。(5)试验五探讨果糖对猪胎盘磷酸戊糖途径的调控作用和与葡萄糖的代谢差异。在生理浓度范围内添加果糖检测其对pTr细胞不同葡萄糖碳位来源14C02产生量的影响,同时利用[U-14C]Fructose来检验pTr细胞能否代谢果糖产生C02。试验结果表明：生理浓度的果糖通过提高葡萄糖1号碳位14C02的产生量来促进pTr细胞的磷酸戊糖途径。虽然pTr细胞能够代谢果糖产生乳酸,但几乎不利用果糖产生C02。在培养液中有葡萄糖存在的前提下,果糖和谷氨酰胺一起添加对于提高pTr细胞戊糖循环活性有着显著的加和作用。综上所述,IUGR导致胎盘磷酸戊糖途径受损,干扰胎盘氧化还原平衡,胎盘功能不足会导致母体供给胎猪的营养物质差异。筛选的生物活性因子谷氨酰胺和果糖能够分别并协同性促进胎盘的磷酸戊糖循环活性,改善其氧化还原平衡,保证胚胎和孕体的发育。