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丁酸盐由肠道微生物发酵产生,除了具有为肠道上皮细胞供能、影响肠道分泌功能、促进上皮组织生长发育、提高动物生长性能等功能外还能够缓解感染引起的炎症反应,但其缓解炎症的内在作用机制还不清楚。本研究通过建立E. coli O157:H7感染仔猪模型和细胞模型,从丁酸盐诱导内源性抗菌肽表达的角度探讨丁酸盐抗大肠杆菌感染的作用机制,进一步从组蛋白乙酰化修饰方面研究丁酸盐调控猪内源性抗菌肽表达的机制。为此开展了以下研究：试验一丁酸钠对仔猪抗E. coli O157:H7感染的作用研究丁酸钠可以缓解E. coli O157:H7攻毒引起的仔猪生长性能的降低,减少粪便中E. coli O157:H7数量,缓解肠道炎症反应,改善肠道绒毛形态,提高仔猪肠道抗菌肽表达,增强仔猪抗病力。①丁酸钠缓解了E. coli O157:H7感染引起的仔猪临床症状。E. coli 0157:H7感染后仔猪皮毛杂乱,采食量降低,平均日增重持续降低,仔猪肾脏出现损伤,呈现溶血性尿毒综合症症状,而添加丁酸钠后可以显著改善上述临床症状；②丁酸钠显著减少了感染仔猪粪便中E. coli0157：H7数量；③丁酸钠缓解了E. coli O157:H7感染引起的仔猪肠道形态和屏障功能损伤,E. coli O157:H7感染造成肠道绒毛脱落,绒毛高度变短,隐窝加深,绒毛隐窝比值显著降低,同时感染降低了肠道跨膜电阻TER值,血清中D-乳酸和二胺氧化酶含量显著升高,仔猪肠道通透性增大,而添加丁酸钠可以缓解E.coli 0157:H7感染造成的肠道形态损伤和屏障功能破坏；④丁酸钠缓解了E. coli0157：H7感染引起的仔猪血清中促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α以及免疫球蛋白IgA, IgG含量升高,缓解了感染引起仔猪肠道组织巨噬细胞和噬中性粒细胞免疫浸润；⑤丁酸钠显著提高了仔猪肠道抗菌肽pBD2和pBD3的表达。试验二丁酸钠对仔猪抗E. coli O157:H7感染的作用机制研究(1)丁酸钠对猪巨噬细胞抗E. coli O157:H7感染的影响丁酸钠通过提商巨噬细胞内源性抗菌肽的表达,增强巨噬细胞对E. coli O157:H7抑菌杀菌功能和清除功能,缓解了E. coli O157:H7感染引起的巨噬细胞炎症反应。利用猪巨噬细胞3D4/2细胞模型,对体内丁酸钠抗感染结果进行验证。①丁酸钠(256～512 mmol/L)显著抑制了E. coli 0157:H7增殖：②丁酸钠显著提高了巨噬细胞抗菌肽pBD2、pBD3、PG1-5、PMAP37和PR-39的表达,且存在剂量和时间依赖效应；③丁酸钠显著增强了巨噬细胞对E. coli O157:H7增殖的抑制作用,显著增强了巨噬细胞清除胞内E. coli 0157:H7的功能；④丁酸钠缓解了E.coli O157:H7感染引起的巨噬细胞炎症因子IL-1α TNFα和IL-6表达的升高。(2)丁酸钠对上皮细胞屏障功能和抗E. coli O157:H7粘附入侵的影响丁酸钠通过提高上皮细胞内漂性抗菌肽表达,增强上皮细胞对E. coli O157:H7增殖的抑制作用,同时丁酸钠提高上皮屏障功能,增强上皮细胞抗E.coli O157:H7的粘附入侵。利用上皮细胞IPEC-1细胞模型,对体内丁酸钠抗感染和保护屏障功能结果进行验证。①丁酸钠显著提高了上皮细胞抗菌肽pBD2、 pBD3的表达,且呈剂量依赖效应；②丁酸钠增强了上皮细胞对E. coli O157:H7增殖的抑制作用；③丁酸钠增强了上皮细胞屏障功能。在正常条件下,丁酸钠增强了上皮细胞IPEC-1细胞屏障功能,提高了IPEC-1细胞跨膜电阻TER值和细胞紧密连接蛋白ZO-1、Occludin的表达。在染菌条件下,丁酸钠可以缓解E. coli0157：H7感染引起的上皮细胞TER值、紧密连接蛋白ZO-1、Occludin表达的降低和屏障通透性增加；④丁酸钠提高了上皮细胞抗E coli O157:H7粘附入侵。综上所述,丁酸钠对仔猪抗E. coli O157:H7感染的作用机制：一方面丁酸钠通过调控巨噬细胞和上皮细胞内源性抗菌肽的表达,增强细胞对E.coli O157:H7抑菌杀菌功能和细菌清除功能,另一方面丁酸钠通过提高上皮细胞屏障功能进而增强上皮细胞抗E.coli O157:H7粘附入侵。试验三丁酸钠调控内源性抗菌肽表达的机制研究丁酸钠通过抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性上调猪巨噬细胞内源性抗菌肽表达,增强巨噬细胞抑菌杀菌功能和细菌清除功能,缓解E. coli O157:H7侵染引起的炎症反应。利用猪巨噬细胞模型,研究丁酸钠调控猪内源性抗菌肽表达的机制。①丁酸钠抑制猪巨噬细胞组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,提高巨噬细胞组蛋白乙酰化水平;②丁酸钠通过抑制HDAC活性调控抗菌肽pBD2、 pBD3、PG1-5、PMAP37和PR-39的表达,并进一步利用染色质免疫共沉淀试验(ChIP)进行验证;③HDAC抑制剂TSA和丁酸钠提高巨噬细胞抗菌肽的表达增强了巨噬细胞对E. coli O157:H7抑菌杀菌功能和细菌清除功能,而HAT抑制剂下调抗菌肽的表达抑制了巨噬细胞对E. coli O157:H7抑菌杀菌功能和细菌清除功能；④HDAC抑制剂丁酸钠缓解E. coli O157:H7侵染引起巨噬细胞促炎因子IL-6、IL-12p40和TNFα的表达,而HAT抑制剂不能缓解E. coli O157:H7侵染引起巨噬细胞促炎因子的表达。本研究一方面为通过营养手段调控仔猪内源性抗菌肽表达提高仔猪抗病力,解决断奶仔猪腹泻减少抗生素使用提供新的思路和理论依据,另一方面为开发治疗E. coli O157:H7引起人类疾病提供了新的候选药物,具有重要的指导意义。