日粮电解质平衡和铁对猪肠道健康的影响及其机制探究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaodong0814
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肠道拥有消化吸收、菌群平衡和免疫调节功能。肠道健康取决于健康的肠道菌群和肠道屏障的完整性,是维持动物健康和提高生产性能的关键。因此,在饲料禁抗和生态养殖的大背景下,开拓营养措施来改善生猪肠道健康、促进生猪绿色健康养殖尤为重要和迫切。仔猪断奶能显著改变小肠结构和功能,损害肠道屏障功能,导致断奶后腹泻的发生。日粮电解质平衡(d EB)和柠檬酸(CA)对断奶仔猪生长性能的改善起重要作用,但d EB与CA及其互作效应对肠道发育,屏障功能与微生物区系的影响尚不清楚。此外,铁也是影响肠道健康的一种重要营养素,铁过载能够产生大量活性氧,从而触发氧化应激,破坏肠道屏障功能改变微生物的组成。猪日粮中常用的谷物通常含有大量的天然铁,这意味着日粮中的总铁水平(天然铁加上添加的铁)可能高于猪的需要,但这是否会导致铁过载尚未可知。鉴于此,本研究包括两个试验研究:(1)以断奶仔猪为模型,探究d EB和CA及其互作效应对生长性能、肠道屏障功能和微生物区系的影响,为d EB和CA在断奶仔猪养殖中的合理应用提供参考数据。(2)以生长育肥猪为模型,探究不同日粮铁水平对肠道功能与微生物区系影响的分子机制,为铁在生长育肥猪日粮中的具体应用提供参考,并进一步有助于理解铁对人类肠道健康的影响。试验一 日粮电解质平衡和柠檬酸及其交互作用对断奶仔猪生长性能、肠道屏障功能和微生物区系的影响选取56头体重相近的(6.26±0.64 kg;杜×长×大)21日龄断奶仔猪,按体重随机分为8个试验组,每组7头猪,单栏饲养。采用2×4因子设计日粮:4种水平的d EB日粮(-50、100、250和400 m Eq/kg)和2种不同浓度的CA日粮(0和0.3%)。在制作饲料配方时充分考虑基础原料中的Na、K、Cl的含量,并用Ca Cl2和Na HCO?调整日粮中的d EB。d EB的计算公式为:d EB(m Eq/kg)=[(Na×434.98)+(K×255.74)-(Cl×282.06)]。记录仔猪的初始体重、末重和每天采食量。试验期14 d,试验结束后进行血液、食糜及肠道样品的采集。主要研究结果如下:1)添加0.3%CA极显著提高了空肠绒毛高度(VH)和绒毛高度/隐窝深度(VH:CD)和麦芽糖酶活性(P<0.01)。饲喂250 m Eq/kg d EB日粮的仔猪显著提高了十二指肠VH和VH:CD(P<0.05)。d EB和CA在腹泻评分、空肠VH、CD、VH:CD,回肠VH、VH:CD,盲肠、结肠CD,以及空肠蔗糖、乳糖和碱性磷酸酶活性有显著的互作效应(P<0.05)。2)添加0.3%CA降低了回肠隐窝杯状细胞的数量和空肠Ki-67阳性细胞的数量,以及空肠CFTR、TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-10、ZO-1、occludin相对m RNA表达(P<0.05)。250 m Eq/kg d EB日粮比-50和400 m Eq/kg d EB日粮显著降低了回肠p H值和血浆二胺氧化酶的浓度(P<0.05)。250m Eq/kg d EB日粮比100 m Eq/kg d EB日粮降低了IFN-γ,IL-1β,IL-10相对m RNA表达(P<0.05)。3)添加0.3%CA降低了回肠shannon和simpson指数,回肠Streptococcus和结肠Prevotellaceae_NK3B31_group的相对丰度(P<0.05)。饲喂250 m Eq/kg d EB日粮的仔猪显著提高了回肠Firmicutes和Lactobacillus-rennini相对丰度,降低了回肠Proteobacteria、Veillonella、Actinobacillus和Escherichia-Shigella相对丰度以及结肠中丁酸的浓度(P<0.05)。d EB和CA在回肠Cyanobacteria和Saccharibacteria和结肠Firmicutes和Rikenellaceae_RC9_gut_group有显著的互作效应(P<0.05)。综上所述,250 m Eq/kg d EB日粮能够降低胃肠道p H值,促进肠道菌群中有益微生物的富集,从而抑制炎症和有害细菌。d EB和CA对断奶仔猪腹泻评分、肠道形态、消化酶活性及肠道菌群的组成具有显著的互作效应;日粮中添加0.3%CA能缓解-50 m Eq/kg d EB对仔猪肠道形态发育和肠道屏障功能的负面影响来减少仔猪腹泻。试验二 日粮铁水平对生长育肥猪肠道功能和微生物区系的影响试验选取1200头平均体重为27.74±0.28 kg(公母各半)的生长猪[(大×长)×杜],按体重和性别分栏饲养在40个栏中,每栏30头(公母各半),饲喂5种试验日粮。5种试验日粮为:对照组日粮(不添加Fe SO4的基础日粮)和在基础日粮中分别添加150、300、450和600 mg/kg Fe SO4作为Fe试验日粮。试验持续100 d,前50 d为生长期(体重27~60 kg),后50 d为育肥期(体重61~100 kg)。试验结束后,从每个处理(每栏1头)中随机选取8头猪(4头公猪和4头母猪)进行食糜和肠道样品的采集。主要结果如下:1)300 mg/kg Fe极显著提高了十二指肠绒毛高度(P=0.024)。提高日粮中Fe水平显著提高了转铁蛋白(Tf)m RNA表达;降低Eph B4、Jagged2 m RNA表达(线性,P<0.05)。与其他4组相比,对照组显著提高了转铁蛋白受体(TFRC)和二价金属离子转运体1(DMT1)m RNA表达(P<0.01)。450和600 mg/kg Fe的氨基酸表观回肠消化率高于对照组(P<0.05)。2)提高日粮中Fe水平有降低回肠chao1和ACE指数,以及Firmicutes相对丰度的趋势(P<0.10)。300 mg/kg Fe组回肠Lactobacillus(二次,P=0.037)的相对丰度显著高于对照组和600 mg/kg Fe组。与600 mg/kg Fe组相比,300 mg/kg Fe组提高了回肠Leptotrichia、Negativibacillus、Roseburia、Succinivibrio和结肠Butyrivibrio的相对丰度,降低了回肠Sediminibacterium、Pasteurella、Dielma、Parvimonas等和结肠Neisseria、Selenomonas的相对丰度(P<0.05)。300 mg/kg Fe组有提高结肠乙酸、丙酸和戊酸浓度的趋势(P<0.10)。以上结果提示,生长育肥猪体内铁稳态受到严格调控。日粮中添加450~600 mg/kg铁改善肠道消化功能。但高铁饮食(600mg/kg)改变肠道微生物的组成与结构,增加肠道炎症相关菌群丰度。300 mg/kg铁增加了肠道中有益菌的数量和结肠中SCFAs的浓度,从而改善了肠道健康。
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