【摘 要】
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本文利用柑橘果胶作为典型日粮纤维,以断奶仔猪作为研究对象,系统研究柑橘果胶对断奶仔猪肠道黏膜微生物区系功能、黏膜免疫、“微生物-黏膜免疫“轴以及肠道上皮细胞的影响,旨在探究日粮纤维影响仔猪肠道黏膜免疫的微生物依赖或非依赖机制,为利用营养手段调控住肠道健康,实现生猪绿色养殖提供理论依据。第二章分析柑橘果胶对仔猪不同肠道黏膜微生物的影响。试验选用16头胎次一致的健康杜洛克×长白×大白断奶仔猪(平均初始
【基金项目】
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本研究由国家自然科学基金青年基金(31802072); 中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-IAS07);
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本文利用柑橘果胶作为典型日粮纤维,以断奶仔猪作为研究对象,系统研究柑橘果胶对断奶仔猪肠道黏膜微生物区系功能、黏膜免疫、“微生物-黏膜免疫“轴以及肠道上皮细胞的影响,旨在探究日粮纤维影响仔猪肠道黏膜免疫的微生物依赖或非依赖机制,为利用营养手段调控住肠道健康,实现生猪绿色养殖提供理论依据。第二章分析柑橘果胶对仔猪不同肠道黏膜微生物的影响。试验选用16头胎次一致的健康杜洛克×长白×大白断奶仔猪(平均初始体重为6.77±0.92kg),根据体重按照完全随机区组设计分为2个处理组,每个处理8个重复,每个重复1头猪。两个处理组为玉米-豆粕型基础日粮+5%微晶纤维素(Control,CON)和玉米-豆粕型基础日粮+5%柑橘果胶。预饲5天,止式试验期21天。收集空肠、回肠、盲肠、结肠黏膜微生物进行16s rDNA高通量测序研究微生物区系和功能的变化。结果表明,柑橘果胶不仅改变了盲肠和结肠黏膜微生物区系,也改变了小肠黏膜的菌群结构功能。柑橘果胶的摄入增加了一些肠道益生菌(Lactobacillus、Lactococcus、Bifidobacterium和Faecalibacterium)的相对丰度,并减少了条件致病菌,如梭菌属(Fusobacterium)和螺杆菌属(Helicobbacter)的相对丰度。与屏障受损相关的微生物预测功能代谢通路,如细菌侵染上皮细胞、金黄色葡萄球菌感染、脂多糖的生物合成等显著降低。由此可见,柑橘果胶不仅改变了肠腔微生物,也显著改变了黏膜微生物。并且改变位置不仅局限于后肠。黏膜微生物种类和代谢功能由于柑橘果胶发生的改变多与宿主免疫相关。第三章旨在研究柑橘果胶对仔猪黏膜免疫与屏障相关基因、细胞因子和微生物代谢产物的影响。并结合微生物变化数据,利用相关性网络分析与偏最小二乘回归分析研究微生物介导的柑橘果胶影响猪黏膜免疫的相关机制。柑橘果胶显著降低促炎性细胞因子IFN-γ、IL-6、IL-8、IL-12与IL-18的含量。抑制了 NF-κB信号通路的激活。提高了 MUC2与TFF的相对表达水平以及sIgA的含量。相关网络分析表明,柑橘果胶对黏膜免疫的影响与其改变的微生物及其代谢产物,如Akkermansia,Faecalibacterium,Oscillibacter,Lawsonia和丁酸等有关。第四章旨在研究柑橘果胶是否会影响仔猪肠道IL-22的分泌,并通过IL-22介导的相关信号通路,实现对黏膜屏障的保护作用。IL-22在维护肠道健康方面中发挥重要作用,可以提高紧密连接蛋白表达、增加肠上皮再生和降低机体炎症反应。柑橘果胶会提高仔猪空肠黏膜AHR与IL-10相对表达以及IL-22的含量,并且IL-22下游STAT3蛋白的磷酸化水平升高。网络分析发现AHR与IL-22的变化与柑橘果胶诱导的肠道黏膜微生物的改变存在联系。IL-22的升高也改变了其相关的Wnt与Notch信号通路有关基因的变化,如转录因子Hesl。并且,柑橘果胶引起的IL-22的变化伴随着紧密连接蛋白Claudin-2的表达,但ZO-1蛋白表达却有减少的趋势。第五章以仔猪空肠上皮细胞系IPEC-J2为体外模型,研究柑橘果胶对肠道上皮细胞屏障的直接免疫调控作用。研究发现柑橘果胶可以减少LPS攻毒对仔猪小肠上皮细胞系IPEC-J2形成的细胞屏障的损伤,抑制LPS诱导的IPEC-J2跨膜电阻值的下降,维持跨膜电阻值的稳定。与对照组相比,LPS攻毒之后,紧密连接蛋白中ZO-1的mRNA相对表达量显著下降,而柑橘果胶可以抑制ZO-1表达量的下降,但对Occlaudin和Claudin-2并无显著影响,说明其选择调控作用。柑橘果胶降低了促炎性细胞因子IL-8与IL-18的含量,提高了抗炎性细胞因子IL-10的含量,这可能与通过提高NF-KB信号通路负向调控因子Tollip的表达,抑制其激活产生下游细胞因子有关。
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