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氧化应激明显影响仔猪健康,降低生产性能,但对养分代谢和需求特点的影响还缺乏系统研究。本研究以断奶仔猪为试验动物,以腹腔注射Diquat诱导的氧化应激为模型,研究氧化应激对断奶仔猪色氨酸代谢和需求特点的影响及可能机制,探明仔猪色氨酸的应激代谢和需求特点及色氨酸抗应激的效果,为丰富仔猪色氨酸营养原理积累资料,为缓解氧化应激的危害和合理使用色氨酸添加剂提供参考。主要研究内容及结果如下:试验一氧化应激对仔猪色氨酸代谢的影响本试验采用单因子试验设计,选用24头28±1日龄断奶长X大仔猪,分别饲养在24个猪栏中,经过预饲后随机分为3个处理组,每个处理组8个重复,每个重复1头猪。氧化应激组:仔猪腹腔注射10mg/kg体重Diquat,自由采食;正常对照组:仔猪腹腔注射无菌生理盐水,自由采食;采食配对组:仔猪腹腔注射无菌生理盐水,采食量控制到与氧化应激组相同水平。所有仔猪自由饮水,试验期7天。试验结果表明:与正常对照组相比:氧化应激显著降低仔猪生产性能,极显著降低血清SOD(P<0.01)和GSH-PX活性(P<0.01),增加血清MDA含量(P<0.01);降低血清Trp水平(P<0.05)和血清 Trp/LNAA(P<0.01),增加血清 Kyn含量(P<0.05)、Kyn/Trp比值(P<0.01)和血清5-HT含量(P<0.05),显著降低下丘脑5-HT含量(P<0.05);增加肝脏TDO总活性(P<0.05)、全酶(P<0.05)、酶蛋白活性(P<0.05)和TDOmRNA表达水平(P<0.01),对十二指肠IDO活性无显著影响;增加肠粘膜γ-GT活性(P<0.05),对氨基酸转运载体B0AT mRNA表达无显著影响。与采食配对组相比:氧化应激仔猪ADG和G/F分别降低18%(P=0.568)和32%(P=0.056),氧化应激降低血清SOD(P<0.01)和GSH-PX(P<0.01)活性,增加MDA含量(P<0.01);增加血清Kyn、Kyn/Trp比值和5-HT含量,降低血清Trp/LNAA和下丘脑5-HT含量;增加肝脏TDO总活性(P<0.05)、全酶(P<0.05)、酶蛋白活性(P<0.05)和TDO mRNA表达水平(P<0.01);增加肠粘膜γ-GT活性。结论:Diquat诱导的氧化应激降低仔猪生产性能,提高肝脏TDOmRNA表达,增强TDO活性,增加仔猪色氨酸经犬尿氨酸途径的分解代谢。试验二氧化应激对仔猪色氨酸需求特点的影响本试验采用试验一已建立的仔猪氧化应激模型,研究色氨酸水平对氧化应激仔猪生产性能、抗氧化能力、血浆尿素氮及必需氨基酸浓度、色氨酸代谢及十二指肠形态学的影响,以明确氧化应激对仔猪色氨酸需求特点的影响。试验选用36头(24±1日龄)健康PIC断奶仔猪(公母各半),随机分为3个处理,每个处理12个重复,每个重复1头猪。相应的日粮色氨酸水平为0.18%、0.30%和0.45%。试验第7d,所有仔猪空腹称重、采血后,每个处理选择6头接近平均体重的仔猪(公母各半)实施氧化应激(按10mg/kg体重腹腔注射Diquat),剩余仔猪注射相同剂量的无菌生理盐水。应激后第24h、48h、7d所有仔猪空腹采血,试验第14d(应激后第7d)所有仔猪屠宰。试验结果表明:正常情况下,补充色氨酸有增加仔猪日采食量和日增重趋势,相应的降低耗料增重比,以0.30%色氨酸水平对仔猪生产性能改善幅度较大;降低血浆尿素氮含量;0.30%和0.45%色氨酸水日粮显著增加仔猪血浆蛋氨酸浓度,极显著增加色氨酸浓度及Trp/LNAA,极显著降低血浆苏氨酸和缬氨酸浓度。色氨酸水平对仔猪血浆抗氧化能力无显著影响。注射Diquat诱导氧化应激降低仔猪平均日增重(P<0.01)、平均日采食量(P<0.01),增加耗料增重比(P<0.01);降低肝脏和24h、48h血浆SOD活性(P<0.01)及总抗氧化能力(P<0.01),降低48h、7d血浆GSH-PX活性(P<0.01);24h、48h血浆MDA含量(P<0.01)和尿素氮含量显著增加(P<0.01);降低48h血浆精氨酸含量(P<0.05),显著或极限著增加血浆缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸含量,降低血浆Trp/LNAA(P<0.01)、肝脏和下丘脑色氨酸(P<0.01和P<0.05)含量,增加肝脏和下丘脑犬尿氨酸含量(P<0.05和P<0.01)和十二指肠绒毛宽度(P<0.01)。应激情况下,随着日粮色氨酸水平的增加,仔猪日增重、日采食量呈先增加后降低趋势,耗料增重比则相反。提高日粮色氨酸水平增强仔猪抗氧化应激能力,降低血浆MDA和尿素氮浓度;增加血浆、下丘脑游离色氨酸、Trp/LNAA比值及下丘脑5-HT,降低血浆赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸浓度;增加十二指肠绒毛高度、降低绒毛宽度和隐窝深度,增加绒毛高度/隐窝深度比值。0.45%色氨酸水平对以上各指标的影响与0.30%色氨酸水平差异不显著,甚至有降低趋势,但0.45%色氨酸水平对血浆总抗氧化能力、肝脏SOD活性和抗超氧阴离子活力的增强幅度大于0.30%色氨酸水平,相应地肝脏MDA含量低于0.30%色氨酸水平。结论:氧化应激条件下,补充色氨酸能够提高应激仔猪的生产性能,有助于维持机体氧化还原稳态,改善血浆必需氨基酸模式及十二指肠结构完整性,以日粮0.30%色氨酸水平能够较有效缓解仔猪氧化应激。试验三色氨酸抗氧化应激的机制研究本试验通过研究色氨酸对氧化应激仔猪色氨酸转运、代谢,血浆皮质醇、Ghrelin、IGF-1 分泌,NPY、AgRP、Ghrelin、IGF-1 系统基因、PPAR-γ 及细胞因子 IL-6、TNF-α基因表达的影响,探讨色氨酸抗氧化应激的可能机理。试验设计同试验二。结果表明:Diquat诱导氧化应激增加血浆皮质醇和肝脏游离亚铁血红素水平及TDO活性;增加胃、十二指肠粘膜Ghrelin mRNA表达,增加肝脏和十二指肠粘膜PPAR-γ和IL-6 mRNA表达;降低血浆Ghrelin、IGF-1浓度及下丘脑Ghrelin、NPY、AgRPmRNA表达,降低肝脏IGF-1、肌肉IGF-1R和IGFBP-3 mRNA表达。应激情况下,日粮补充色氨酸有增加色氨酸分解代谢的趋势,增加血浆Ghrelin及IGF-1浓度,增加下丘脑Ghrelin、NPY、AgRP mRNA表达和肝脏IGF-1、IGFBP-3 mRNA表达;降低血浆皮质醇浓度和肌肉IGF-1、IGF-1R、IGFBP-3 mRNA表达,降低肝脏及肠粘膜PPAR-γ、IL-6、TNF-α mRNA表达。结论:氧化应激可通过神经内分泌系统影响仔猪生长、食欲和炎症过程;提高日粮色氨酸水平影响IGF-1系统基因、促食欲相关基因及炎症相关基因表达,可从调控仔猪生长、食欲及炎症过程发挥其抗应激作用。综上所述,Diquat诱导的仔猪氧化应激主要通过诱导肝脏TDO mRNA基因表达及增强TDO活性从而增加色氨酸经犬尿氨酸途径的分解代谢;增加日粮色氨酸水平能够提高应激仔猪的生产性能,有助于维持机体氧化还原稳态,改善血浆必需氨基酸模式及十二指肠结构完整性;色氨酸可通过调控激素分泌及与食欲、生长及炎症相关基因表达,发挥其抗氧化应激效应。