【摘 要】
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呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)是全球污染程度最广的霉菌毒素之一,是引起畜禽肠道损伤的常见诱导因子。DON破坏肠道黏膜结构,削弱肠道黏膜屏障和消化吸收功能,导致畜禽生长受阻,给养殖行业带来巨大的经济损失。本研究选用DON诱导小鼠肠道损伤模型,通过灌胃酶解小麦蛋白质(Hydrolyzed Wheat Gluten,HWG),探究其是否可减轻DON对肠道的损伤,并进一步解析其机制,旨在
【基金项目】
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郑州新威营养技术有限公司; 十三五国家重点研发计划项目(2017YFD0500501); 国家自然科学基金面上项目(31872389); 广州市科技计划项目(201807010001)
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呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)是全球污染程度最广的霉菌毒素之一,是引起畜禽肠道损伤的常见诱导因子。DON破坏肠道黏膜结构,削弱肠道黏膜屏障和消化吸收功能,导致畜禽生长受阻,给养殖行业带来巨大的经济损失。本研究选用DON诱导小鼠肠道损伤模型,通过灌胃酶解小麦蛋白质(Hydrolyzed Wheat Gluten,HWG),探究其是否可减轻DON对肠道的损伤,并进一步解析其机制,旨在挖掘HWG潜在的利用价值,为其在畜牧生产中的推广应用提供理论指导和技术支撑。试验选取体重相近的4周龄C57BL/6雄性健康小鼠72只,随机分为6个组,每个组12个重复,每个重复1只小鼠。攻毒前3 d,给小鼠灌胃HWG(溶于生理盐水)和同体积的生理盐水。其中对照组(CON)和呕吐毒素组(DON)灌胃生理盐水,保护剂组1(low-dose HWG,LH)、缓解组1(low-dose HWG+DON,LH+D)和保护剂组2(high-dose HWG,HH)、缓解组2(high-dose HWG+DON,HH+D)分别灌胃1000和2000 mg/kg BW(body weight,BW)HWG;攻毒期共7 d,CON组灌胃生理盐水,LH组和HH组分别灌胃1000和2000 mg/kg BW HWG,DON组灌胃2 mg/kg BW DON,LH+D组和HH+D组分别灌胃2 mg/kg BW DON+1000 mg/kg BW HWG和2 mg/kg BW DON+2000 mg/kg BW HWG。攻毒后灌胃情况与攻毒前相同,并于攻毒结束后第3天处死小鼠。统计全期小鼠采食量、饮水量和体重变化,称量十二指肠、空肠和回肠肠重;同时分离空肠隐窝进行体外培养,统计肠道干细胞扩增为类肠团的生成效率和面积;采用HE染色和扫描电镜观察小鼠空肠形态,酶联免疫法(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)检测空肠和血清中二胺氧化酶(Diamine oxidase,DAO)和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),Western blotting和Automated capillary western blotting(WES)检测空肠、隐窝和类肠团中Wnt/β-catenin信号通路、增殖分化标志和紧密连接蛋白质表达。结果表明:(1)与DON组相比,灌胃HWG后,小鼠平均日增重和平均日饮水量显著提高(P0.05);(2)与CON组相比,DON组小鼠空肠单位长度重量显著降低(P<0.05)。灌胃HWG后,与DON组相比,小鼠空肠单位长度重量显著增加(P0.05);(3)灌胃HWG后,小鼠空肠绒毛高度、隐窝深度和绒毛高度/隐窝深度均显著高于DON组(P<0.05),LH组效果优于HH组,因此选择CON组、DON组、LH组和LH+D组小鼠分离空肠隐窝,开展干细胞层次的分子机制研究;(4)与DON组相比,LH+D组空肠组织DAO活力和LPS水平显著提高(P<0.05),血清中DAO活力和LPS水平与空肠组织相反。DON组血清DAO活力显著高于CON组和LH+D组(P<0.05),与LH组相比有提高的趋势(P=0.078)。其中DON组血清LPS水平显著高于CON组、LH组和LH+D组(P<0.05);(5)DON组隐窝大部分为杆状,CON组、LH组和LH+D组隐窝大部分为Y字型。DON降低类肠团生成效率(P<0.05),减小类肠团面积(P<0.05)。与DON组相比,HWG则提高类肠团生成效率(P<0.05),增加类肠团面积(P<0.05),HWG能够解除DON对干细胞扩增为类肠团的抑制作用;(6)与CON组相比,DON显著抑制Wnt/β-catenin信号通路,下调空肠、隐窝和类肠团中β-catenin和TCF4蛋白质表达(P<0.05),而HWG能逆转DON的抑制效果(P<0.05);(7)与CON组相比,DON组空肠组织、隐窝和类肠团中的干细胞标志Lgr5、增殖细胞标志Ki67和PCNA蛋白质表达显著降低(P<0.05),细胞分化标志KRT20表达显著降低(P<0.05)。空肠中MUC2+(杯状细胞标志)和LYZ+(潘氏细胞标志)细胞显著降低(P<0.05)。HWG能够对抗DON诱导的干细胞活性和增殖分化能力降低;结论:HWG通过上调Wnt/β-catenin信号通路缓解DON对小鼠肠道干细胞活力的抑制,促进干细胞扩增,提高肠上皮细胞增殖和分化的能力,改善肠道屏障功能,灌胃1000 mg/kg BW HWG优于2000 mg/kg BW。
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