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仔猪断奶后,由于肠道菌群尚未建立完善,肠道屏障发育不健全,应对环境变化的能力弱,应激反应强,致使仔猪发生断奶腹泻。目前治疗腹泻常用的添加剂包括挥发性脂肪酸及其盐类,如丁酸钠。丁酸是纤维素在细菌作用下发生酵解后产生的一种无毒短链脂肪酸,已经被证实能够缓解仔猪断奶后的腹泻率。G蛋白偶联受体109A(GPR109A,HM74A(人)),其不仅在除淋巴细胞外的免疫细胞与脂肪细胞中表达,在上皮细胞、乳腺细胞、神经细胞等均有表达。GPR109A属于Gi偶联型受体,它的内源性配体是β-羟基丁酸(BHBA),烟酸、丁酸等作为外源性配体也可以激活GPR109A。近年的研究表明,GPR109A被配体激活后,在神经退行病、糖尿病、败血症、肥胖、结肠炎、动脉粥样硬化等不同疾病中,能够显著抑制机体的炎症反应,从而可以作为治疗或干预上述疾病的有效靶点。鉴于上述,本项目通过在体和离体实验研究丁酸钠对早期断奶仔猪腹泻的影响,在体实验喂养2000 mg/kg丁酸钠21 d后观察其对仔猪生产性能的影响,利用HPLC检测小肠乳果糖和甘露醇的排出率,RT-PCR检测各肠段紧密连接蛋白的基因水平表达量,Western-blot检测肠段蛋白表达,Immunofluorescence检测肠段紧密连接蛋白分布情况。离体实验以结肠癌上皮细胞(Caco-2)为模型,利用通路阻断和受体沉默技术,通过RT-PCR、Western-blot等方法检测丁酸钠对结肠上皮细胞紧密连接蛋白的影响。实验结果表明,添加2000 mg/kg丁酸钠后,仔猪腹泻率、腹泻指数和腹泻频率显著降低,第一周的平均日增重(ADG)和饲料增重率显著高于对照组,尿液中乳果糖和甘露醇比值显著低于对照组,这表明丁酸钠能够降低肠道通透性,提高肠道完整性。同时,丁酸钠能够降低结肠中炎性因子TNF-α的表达量并显著提高结肠部位紧密连接蛋白Claudin-3、Occludin和ZO-1以及GPR109A受体的表达,且伴随着ERK1/2、P38、Akt信号通路的激活。选择1.5mM的丁酸钠刺激Caco-2细胞,利用GPR109A-shRNA质粒沉默Caco-2细胞中的GPR109A,利用10μM MK2206(Akt抑制剂)抑制Akt后,丁酸钠促进Caco-2细胞中的紧密连接蛋白Claudin-3表达的效应得到抑制,但是10μM U0126(ERK的高度选择性抑制剂)和10μM SB203580(P38特异性抑制剂)对Caco-2细胞中的紧密连接蛋白Claudin-3的表达无明显影响。以上结果表明,丁酸钠可以通过激活结肠上皮细胞GPR109A和Akt信号通路,提高Claudin-3的表达,从而提高结肠部位的屏障作用,进而减轻仔猪断奶腹泻的程度。