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脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol, DON),又名呕吐毒素,是一种由镰刀菌产生的二级代谢产物。DO N广泛存在谷物中,人和畜禽采食被污染的谷物、饲料极易引起呕吐、腹泻、消化吸收抑制、脏器损伤、生长性能和免疫力下降等。肠道作为维护机体健康的天然屏障,是DO N产生机体毒性作用的第一攻击对象,不仅破坏肠道免疫系统,而且影响小肠消化吸收,干扰葡萄糖、蛋白质等营养物质的吸收和消化代谢,抑制转运载体活性,从而引起动物营养不良、体重下降、免疫力低下和疾病发生等。 肠道微生态系统(Intestinal flora)是机体最重要的组成部分,参与营养物质的代谢、消化、吸收以及机体的生长发育和免疫防御。通常肠道菌群与宿主保持动态平衡,主要集中在大、小肠部位,且不同区域微生物组成存在差异。 近年来,DON对肠道系统的影响主要集中在肠道上皮的损害以及免疫功能的破坏。然而肠道微生物作为与机体共生的统一体,DON是否对其也能产生毒性作用,进而引起营养物质吸收、代谢障碍及机体损伤,目前国内外还未曾报道。 因此,本试验采用MiSeq高通量测序技术研究DON对BALB/c小鼠肠道微生物群落结构的影响,并通过消化吸收试验、小肠相关转运载体基因表达情况,探讨DO N对 BALB/c小鼠的毒性作用,是否通过肠道菌群结构平衡破坏引起营养物质吸收、代谢障碍途径产生,为进一步揭示DO N的毒性作用机制提供新的线索和试验参考。 本文主要试验内容和结果如下: 选取6周龄BALB/c雄性小鼠48只分为4组,每组12只,实验室条件下分别灌胃0、0.2、0.6、1.8 mg/kg.bw剂量DON,试验持续28 d。 (一)DON致小鼠肠道微生物群落结构变化的宏基因组学研究。结果显示:粪便和盲肠内容物中拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)占比均超过90%。与对照组相比,1.8 mg/kg.bw DON剂量组拟杆菌门、变形菌门(Proteobacteria)丰度显著降低(P<0.05),脱铁杆菌门(Deferribacteres)丰度显著升高(P<0.05);厚壁菌门、疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度升高,统计差异不显著(P>0.05)。属层次上,DON剂量组中双歧杆菌(Bifidobacterium)和嗜热链球菌(Streptococcus)丰度下降,统计差异不显著(P>0.05);梭菌属(Clostridium)、弧菌属(Vibrio)丰度显著升高(P<0.05)。 盲肠内容物菌群丰度分析:与对照组相比,DON剂量组拟杆菌门显著降低(P<0.05),疣微菌门(Verrucomicrobia)显著升高(P<0.05),厚壁菌门、变形菌门、脱铁杆菌门丰度增加,统计差异不显著(P>0.05)。属层次上,乳杆菌(Lactobacillus)含量较对照组显著降低(P<0.05),嗜热链球菌、双歧杆菌变化并不显著(P>0.05);幽门螺杆菌(Helicobacter)、弧菌属丰度上升,统计差异均不显著(P>0.05)。结果表明,DON能显著改变肠道菌群结构、多样性和丰度,导致益生菌减少、致病菌增多。 (二)DON对肠道营养物质消化、代谢的影响。首先观察不同浓度 DON处理对小鼠体重、采食量和脏器系数的影响,后收集不同处理组小鼠粪便,分析DO N对粪便 pH值、水分等消化指标的影响。结果显示:与对照组相比,1.8 mg/kg.bw DON剂量组小鼠粪便pH比对照组显著升高(P<0.05),采食量显著降低(P<0.05),体重增重显著降低(P<0.05);0.6 mg/kg.bw DON组肝、脾脏脏器系数与对照组显著下降(P<0.05),其余无统计学差异。1.8 mg/kg.bw DON剂量组含水量显著减少(P<0.05),粗蛋白、粗脂肪、粗纤维消化率显著降低(P<0.05),0.6 mg/kg.bw DON组粗脂肪、粗纤维消化率降低(P<0.05);铜、铁、锌、镁消化率显著下降(P<0.05),其余统计差异不显著;缬氨酸(VAL)、赖氨酸(LYS)、丙氨酸(ALA)、脯氨酸(PRO)、酪氨酸(TYR)、天门冬氨酸(ASP)、亮氨酸(LEU)、异亮氨酸(ILE)、精氨酸(ARG)、苏氨酸(THR)、丝氨酸(SER)、谷氨酸(GLU)、甘氨酸(GLY)、苯丙氨酸(PHE)、组氨酸(HIS)的消化率都显著下降(P<0.05);0.6 mg/kg.bw DON组氨基酸消化率也下降,0.2 mg/kg.bw DON组氨基酸消化率无统计学差异。1.8 mg/kg.bw DON剂量组血清总胆固醇(Total cholesterol, TC)、甘油三酯(Total triglyceride, TG)含量显著下降(P<0.05),高、低密度脂蛋白(High density lipoprotein, Low density lipoprotein;HDL, LDL)含量下降,但统计差异不显著(P>0.05);0.6 mg/kg.bw DON组胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白含量降低显著(P<0.05),其余统计差异不显著。结果表明,DON能显著抑制小肠消化吸收率,并与微生物变化相关。 (三)DON对小肠相关营养物质转运载体基因表达影响的研究。采用 Real time-PCR技术测定了小肠寡肽转运载体基因PepT1、氨基酸转运载体基因 rBAT、CAT1、LAT1、、y+LAT2和EAAT3的表达情况。结果显示:与对照组相比,1.8 mg/kg.bw DON剂量组小鼠十二指肠中 PepT1、rBAT、CAT1、LAT1、y+LAT2和EAAT3的表达都显著降低(P<0.05),0.6 mg/kg.bw DON剂量组中PepT1、LAT1、rBAT、y+LAT2的相对表达量较对照组显著降低(P<0.05),0.2 mg/kg.bw DON剂量组中LAT1、y+LAT2表达显著降低(P<0.05)。1.8 mg/kg.bw DON剂量组空肠、回肠中除EAAT3外都显著降低(P<0.05);EAAT3呈下降趋势,但统计差异不显著(P>0.05)。另外,0.2、0.6 mg/kg.bw DON剂量组空肠中LAT1表达降低(P<0.05);0.2、0.6 mg/kg.bw DON剂量组回肠中rBAT和LAT1表达显著降低(P<0.05),其余统计差异不显著。结果表明,DON通过抑制寡肽、氨基酸转运载体基因的表达抑制肠道消化吸收。