丁酸梭菌對仔豬大腸桿菌性腹瀉的干預機制研究

《丁酸梭菌對仔豬大腸桿菌性腹瀉的干預機制研究》是依託浙江大學，由肖英平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：丁酸梭菌對仔豬大腸桿菌性腹瀉的干預機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：肖英平
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

仔豬大腸桿菌性腹瀉是養豬業面臨的嚴峻挑戰，帶來巨大的經濟損失。我們實驗室的前期研究表明丁酸梭菌可以減緩由產腸毒素大腸桿菌引起的肉雞下痢和仔豬腹瀉，本項目擬在此基礎上研究丁酸梭菌對大腸桿菌的生長、粘附抑制和腸毒素產生的影響，以及對大腸桿菌刺激仔豬腸道上皮細胞和腸道組織中與腹瀉、炎症相關因子的調控作用，並分析仔豬腸道菌群結構。同時運用基於GC-MS和LC-MS的代謝組學方法，研究丁酸梭菌對大腸桿菌感染仔豬腸道黏膜代謝組和腸道菌群代謝譜的影響。並進一步採用新的研究策略，運用多變數統計分析將仔豬腸道黏膜代謝組、腸道菌群代謝譜、腸道菌群結構相關聯，進行共變異分析，闡明腸道微生物與腸道間的相互作用關係。從大腸桿菌的生理活動、腸道結構和生理功能、腸道菌群及其代謝活性角度闡明丁酸梭菌減緩仔豬大腸桿菌性腹瀉的作用機制，以期為益生菌的研究運用提供重要的理論基礎，也為動物營養與病理研究提供參考。

結題摘要

仔豬大腸桿菌性腹瀉是養豬業面臨的嚴峻挑戰，帶來巨大的經濟損失。我們實驗室的前期研究表明丁酸梭菌（Clostridium butyrium, CB）可以減緩由產腸毒素大腸桿菌（Entertoxigenic Escherichia coli, ETEC）引起的肉雞下痢和仔豬腹瀉。本項目擬在此基礎上通過體外細胞實驗模型，闡明了丁酸梭菌對 ETEC 粘附抑制作用和腸毒素產生的影響。通過飼料中添加丁酸梭菌的仔豬飼養實驗，分析仔豬空腸和盲腸的菌群結構和大腸桿菌數量以及炎症反應。結果表明，CB處理組顯著抑制了ETEC黏附基因FaeG和產腸毒素基因estA、estB的表達（P＜0.05）。與對照組相比，ETEC處理IPEC-J2後，IPEC-J2促炎因子IL-1β、IL-2、IL-6和IL-8表達水平顯著升高（P＜0.05），炎症抑制因子IL-10顯著降低（P＜0.05）。而添加CB干預後，與ETEC處理組相比，IPEC-J2促炎因子IL-1β、IL-2、IL-6和IL-8表達水平顯著降低（P＜0.05），炎症抑制因子IL-10顯著升高（P＜0.05）。丁酸梭菌脂磷壁酸（BAC-TA）高濃度（0.15mmol/L）短時間（0.5h）和低濃度（0.05mmol/L）長時間（24h）均可降低IPEC-J2細胞TNF-α分泌量，提高IL-10分泌量；同時也提高TLR2 和TLR9基因的表達。此外，BAC-TA阻止LPS誘導的IPEC-J2細胞p65, p38MAPK和 ERK1/2磷酸化。採用特殊的抗體阻斷NF-κB, p38MAPK和ERK1/2 信號通路，可降低TNF-α and IL-10的表達，但是阻斷TLR4受體對TNF-α 和IL-10表達無影響。日糧添加500和2000g/Kg的丁酸梭菌對斷奶仔豬平均日增重、平均日採食量、料肉比和各免疫器官指數並無顯著影響（P＞0.05）；與對照組相比，日糧添加丁酸梭菌顯著降低了斷奶仔豬的料肉比和腹瀉率（P＜0.05），死淘率也有降低的趨勢。仔豬空腸中厚壁菌門（Firmicutes）、放線菌門（Actinobacteria）、藍藻菌門（Cyanobacteria）、廣古菌門（Euryachaeota）和變形菌門（Proteobacteria）為優勢菌門，其中各組的厚壁菌門的相對豐度都在75%左右。在屬的水平上，對照組中埃希氏菌屬（Esche）