丁酸鈉促進斷奶仔豬腸道損傷修復的分子機制研究

《丁酸鈉促進斷奶仔豬腸道損傷修復的分子機制研究》是依託中國農業大學，由馬曦擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：丁酸鈉促進斷奶仔豬腸道損傷修復的分子機制研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：馬曦
• 項目類別：面上項目

項目摘要

斷奶仔豬腹瀉嚴重影響養豬生產，近年研究發現斷奶應激引起腸道損傷是其關鍵性因素。益生菌被證實可顯著增加腸道丁酸含量，降低仔豬腹瀉率，但機制不清。本課題組前期體外工作提示，丁酸可明顯促進腸道上皮細胞損傷修復進程。為在動物水平驗證效果，並深入闡明其機制，本項目擬以斷乳仔豬為實驗動物，在日糧中添加丁酸鈉，觀察其對仔豬腹瀉的抑制效果；檢測腸道黏膜屏障完整性，通過微生物組學和代謝組學分析，揭示丁酸對腸道微生物屏障形成的影響，特別是對腸道菌群結構和酶譜等的影響及調節模式；結合國際最新研究進展，建立體外腸道組織和細胞損傷修復模型，開展丁酸處理對腸道細胞的氧化應激、內源性抗菌肽表達，以及誘導損傷腸道上皮細胞重編程等生理進程的研究，並深入探索其調控方式和信號轉導，最終闡明丁酸促進腸道損傷修復的分子機制。為通過營養手段改善仔豬在斷奶應激時的腸道損傷修復進程，促進腸道屏障完善，減少斷乳腹瀉發生提供理論依據。

結題摘要

在我國養豬生產中，斷奶仔豬腹瀉是導致仔豬生長性能下降甚至死亡的主要原因，而斷奶應激則是引起腸道損傷和腹瀉的關鍵性因素。微生物代謝產物丁酸以及可代謝產丁酸的益生菌被證實可通過維持腸道穩態有效降低仔豬的腹瀉率，但是其調控機制尚不清楚。因此，本項目旨在通過動物實驗添加丁酸鈉和丁酸梭菌來觀察其對斷奶仔豬腹瀉和腸道微生物穩態的調控效果，並從腸道內環境穩態的角度來探尋丁酸和丁酸梭菌改善腸道黏膜健康的內在機制。本項目首先開展了斷奶仔豬日糧添加丁酸鈉替代部分抗生素的動物實驗，探究了丁酸鈉對仔豬生產性能、腹瀉率、腸道屏障功能、腸道菌群結構等的影響。隨後在此基礎上，我們篩選出了一株高產丁酸的丁酸梭菌並將其添加於斷奶仔豬日糧中，探究了丁酸梭菌對斷奶仔豬生長性能、胃腸激素分泌和腸道菌群結構的影響。研究發現，丁酸鈉添加後仔豬的生長性能得到顯著提升，腹瀉率明顯下降，屏障蛋白Occludin表達增加，結腸微生物菌群的多樣性增加，同時伴隨著迴腸和結腸乳桿菌科比例大幅下降，梭菌科顯著上升；同時，結腸內的毛螺菌科、瘤胃菌科相對豐度出現上升。而在日糧中添加丁酸梭菌28天后，耗料增重比顯著降低，飼料轉化率增加。在添加14天和28天后，Selenomonadales比例顯著增加而梭菌目比例顯著降低。丁酸梭菌添加28天后，一些乙酸產生菌，如Megasphaera，以及乙酸利用菌，如Eubacterium_hallii，其比例均增加。試驗結果提示：丁酸梭菌可以通過最佳化微生物區系組成，來促進乙酸的產生和利用，進而促進丁酸的產生。而丁酸是腸道微生物產生的主要的短鏈脂肪酸之一，能夠改善腸道黏膜形態結構，維持腸黏膜的完整性，是仔豬腸道微生態的有效調節劑，添加後有助於維持微生物區系的穩定，有利於斷奶仔豬較平穩地渡過斷奶應激期。因此，本研究或可為丁酸鈉和丁酸梭菌套用於斷奶仔豬日糧以緩解斷奶應激提供一定理論支持。