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仔猪断奶在生猪生产中是一个关键时期,然而仔猪在早期断奶后会由于多种原因发生腹泻。产肠毒素大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)是一种常见的肠道致病菌,会导致严重的肠道炎症反应,引起断奶仔猪腹泻,影响生长发育甚至导致死亡,给养殖业带来巨大的损失。中药白芍有治疗痢疾诸症的功效,白芍总苷(Total glucosides of Paeonia,TGP)是白芍提取物的总苷,具有抗炎、镇痛、保护神经系统和抗肿瘤等多种药理作用。为了探讨白芍总苷对ETEC性断奶腹泻仔猪的防治作用及其机制,本文开展了以下研究:1.选择仔猪作为试验对象,通过粪便评分和病理切片分析白芍总苷对ETEC感染诱导的断奶仔猪的腹泻及肠道损伤的干预作用。将24头21日龄断奶仔猪随机分为对照组(CON)、模型组(MOD)和白芍总苷治疗组(TGP)。按1 m L/kg体重每日给TGP组仔猪灌服白芍总苷溶液(10 mg/m L),连续给药14 d;试验第15 d时,分别给MOD组和TGP组仔猪按1 m L/kg体重灌服1011 CFU/m L的ETEC菌液,连续攻毒3 d,同时TGP组继续灌服白芍总苷溶液,CON组仔猪灌服等量生理盐水,于第18 d放血处死各组仔猪,采集仔猪小肠各段组织样本。试验期间对各组仔猪每日的腹泻情况进行评分记录。制作各组仔猪十二指肠、空肠和回肠组织石蜡切片,H-E染色镜检,观察ETEC感染及TGP的防治对仔猪肠道组织病理变化的影响。结果表明:预防性给予白芍总苷极显著降低了腹泻仔猪的粪便评分(P<0.01),可以有效缓解ETEC感染导致的断奶仔猪腹泻;观察H-E染色的病理切片发现,ETEC会损伤仔猪小肠肠道形态结构,使小肠上皮绒毛变形和脱落,隐窝加深,肠腔内有黏液渗出,白芍总苷可以减少绒毛的变形和脱落,防止隐窝变深和黏液的渗出;对各肠段绒毛高度、隐窝深度及绒毛高度/隐窝深度(V/C)比值进行统计分析,结果显示与CON组相比,MOD组仔猪十二指肠、回肠和空肠肠段的V/C均显著或极显著减小(P<0.05或P<0.01),且对于回肠肠段的损伤最为显著;与MOD组相比,TGP组十二指肠的绒毛高度极显著升高(P<0.01),空肠的绒毛高度、隐窝深度和V/C值极显著升高(P<0.01),回肠的隐窝深度显著减小(P<0.05),说明白芍总苷对感染ETEC的仔猪小肠肠道的形态结构起到了较好的保护作用。2.选择仔猪回肠组织作为研究对象,通过深度测序技术分析ETEC感染诱导的断奶腹泻仔猪回肠组织基因表达变化及白芍总苷的干预作用。通过DESeq技术对CON组与MOD组及MOD组与TGP组的基因表达进行差异分析,筛选出差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs);采用top GO对筛选出的显著差异基因进行基因本体论(Gene ontology,GO)富集分析,采用clusterprofiler进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析;采用q RT-PCR法验证转录组学测序分析的结果是否具有可靠性。结果表明:MOD组与CON组相比,回肠组织共有353个差异基因,其中上调基因190个,下调基因163个,GO分析发现,差异基因显著富集于细胞外区域、刷状缘等分子功能,氨基酸代谢、细胞活化的负调控等生物过程和2-酰甘油O-酰基转移酶活动、L-苏氨酸解氨酶活性等细胞组分(P<0.05);KEGG分析发现,多个差异基因富集于Ins P3/Ca2+信号通路(P<0.05)及NF-κB信号转导通路中(P=0.0743);同时TGP组与MOD组相比,回肠组织共有598个差异基因,其中上调基因214个,下调基因384个,GO分析发现,差异基因显著富集于细胞外区域、刷状缘等分子功能,细菌的防御反应、体液免疫、白细胞趋化作用等生物过程和炎症反应等(P<0.05);KEGG富集分析发现,多个差异基因富集于IL-17信号通路、趋化因子信号通路(P<0.05)和NF-κB信号转导通路(P=0.0627)。q RT-PCR的结果与转录组学的结果吻合,说明转录组学的测序分析具有可靠性。因此,这初步阐明ETEC感染断奶仔猪的致病机制和白芍总苷对仔猪大肠杆菌病的作用机制与动物体内的免疫反应和炎症反应有关,需进一步的验证和分析。3.利用Western-Blot法检测各组仔猪十二指肠、空肠和回肠肠道组织NF-κB通路蛋白p65、p-p65的表达水平变化;q RT-PCR法检测各组仔猪十二指肠、空肠和回肠肠道组织中促炎细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8 m RNA转录水平变化。结果表明:与CON组相比,MOD组十二指肠中的p65和p-p65的表达水平显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),空肠中p-p65的表达水平和p-p65/p65比值极显著升高(P<0.01);与MOD组相比,TGP组十二指肠、空肠和回肠肠段中p65和p-p65的表达水平显著或极显著降低(P<0.05或P<0.01),空肠肠段p-p65/p65的比值极显著降低(P<0.01);与CON组相比,MOD组十二指肠、空肠和回肠组织中IL-1β、IL-6、IL-8 m RNA转录水平显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),与MOD相比,TGP组十二指肠、空肠和回肠组织中IL-1β、IL-6、IL-8 m RNA转录水平极显著降低(P<0.01)。这提示ETEC感染会激活NF-κB通路、诱导促炎因子的分泌而导致机体的炎症反应,白芍总苷的预防性治疗能够抑制NF-κB通路关键蛋白p65的磷酸化,抑制下游促炎性细胞因子的分泌,且对于空肠组织的作用效果最好。综上所述,TGP可有效缓解仔猪感染ETEC造成的腹泻,减少ETEC引起的仔猪肠道组织形态的损伤,保护肠道上皮屏障。转录组学结果分析表明,TGP防治断奶仔猪感染ETEC与Ins P3/Ca2+通路、IL-17信号通路、趋化因子信号通路及NF-κB信号通路等通路有关;白芍总苷可通过抑制肠道NF-κB信号通路关键蛋白p65的磷酸化,抑制下游促炎性细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8的转录,达到调控ETEC感染断奶仔猪肠道内的炎性反应的作用,减少仔猪肠道的损伤,阐释了白芍总苷对ETEC感染致腹泻的断奶仔猪肠道损伤的保护机制及肠道内炎性反应的调控作用。