日粮添加琥珀酸钠对猪肠道屏障功能和胆汁酸代谢的影响

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现代规模化、集约化养猪生产中,肠道疾病的高发病率严重制约了养猪业的高效生产。动物肠道黏膜存在抵御外部环境中有害物质和病原菌入侵的重要屏障,可保持肠道内环境的稳态和肠道健康,维持机体的正常生命活动。因而,维持肠道屏障功能的完整性是保障猪肠道健康、实现高效生产的关键。肠道微生物代谢生成的丰富多样的代谢物能够参与调节肠道屏障功能。琥珀酸是机体三羧酸循环的中间代谢物,同时也是肠道微生物的重要代谢产物。近年来,琥珀酸对肠道免疫功能和机体糖脂代谢的作用成为新的研究热点。然而,琥珀酸对猪肠道上皮屏障功能的影响还不清楚。此外,相关研究提示,肠腔中琥珀酸与胆汁酸在功能上可能具有潜在联系。胆汁酸是机体肠-肝循环的重要组成成分,并参与调节肠道免疫应答和肠道屏障功能。因此,本研究通过在日粮中添加琥珀酸钠,探究其对猪肠道屏障功能及胆汁酸代谢的影响并分析其潜在的调控机制。研究主要分为以下三个部分:1日粮添加琥珀酸钠对猪肠道屏障功能的影响本部分研究旨在探究琥珀酸对猪肠道上皮屏障和肠道炎症的影响。试验选取24头杜×长×大阉公仔猪(15.44kg±0.16),随机分成三组,分别为对照组、0.1%琥珀酸钠组和1%琥珀酸钠组,每组8个重复,对照组饲喂基础日粮,0.1%琥珀酸钠组和1%琥珀酸钠组在饲喂基础日粮的基础上分别添加0.1%和1%的琥珀酸钠,单栏饲喂,自由饮水及采食,试验期28天。结果显示,日粮添加1%琥珀酸钠显著增加了生长猪空肠的绒毛长度,降低了隐窝深度(P<0.05)。同时,在体外水平,我们发现5mM琥珀酸钠处理显著增加了 IPEC-J2细胞的跨膜电阻值(P<0.05)。此外,我们的结果显示,琥珀酸钠在体内和体外水平促进了空肠紧密连接蛋白Claudin-1、ZO-1和ZO-2的表达(P<0.05)。炎症因子方面,我们发现日粮添加1%琥珀酸钠显著促进了空肠IL-25、IL-10、IL-8和IL-18的分泌(P<0.05);而在体外水平,5mM琥珀酸钠处理显著促进了 IPEC-J2细胞IL-6、IL-8和IL-18的分泌(P<0.05)。本部分研究结果表明,琥珀酸改变了肠道形态,降低了肠道上皮通透性,增强了肠道屏障功能,并对肠道炎症的发生具有一定的影响。2日粮添加琥珀酸钠对猪胆汁酸代谢的影响前文的研究结果表明,琥珀酸可调节肠上皮屏障。最近有研究指出,肠道微生物通过产生琥珀酸调节机体代谢的同时,还具有胆汁酸转化能力;而胆汁酸对肠上皮屏障具有调节作用。因此,本部分研究旨在进一步探究琥珀酸对机体胆汁酸代谢的影响。研究结果显示,日粮添加1%琥珀酸钠显著提高了空、回肠与肝脏中总胆汁酸的含量,但降低了血浆中总胆汁酸含量(P<0.05)。同时琥珀酸钠显著提高了血浆中葡萄糖的水平(P<0.05)。进一步分析胆汁酸谱发现,琥珀酸钠主要增加了肝脏中HCA、GCDCA和GHDCA的浓度(P<0.05);同时增加了回肠中 CDCA、GCDCA、TCDCA、HDCA、GHDCA、UDCA、GLCA、TLCA、GHCA和THCA的浓度(P<0.05);然而降低了血浆中CDCA、GCDCA、UDCA、HCA、GHCA、TCDCA、THDCA和THCA的浓度(P<0.05)。本部分研究结果表明,琥珀酸参与调节机体胆汁酸代谢。3日粮添加琥珀酸钠对猪胆汁酸代谢通路的影响前文研究发现,日粮添加琥珀酸钠增强了肠道屏障功能并改变了机体胆汁酸代谢。因而,本部分研究从肠道微生物组成、肝脏胆汁酸代谢通路和回肠胆汁酸信号三个方面进行分析,旨在探究琥珀酸调节机体胆汁酸代谢的机制。结果如下:日粮添加琥珀酸钠对回肠微生物菌群结构无显著影响,在门、属水平上均没有影响胆汁酸代谢相关菌群(P>0.05);然而,肝脏转录组学结果表明,琥珀酸钠促进了肝脏胆汁酸分泌途径,显著上调了胆汁酸分泌相关基因,包括CYP7A1、AMACR、SLC22A7、OSTβ和NTCP等(P<0.05);同时,回肠FXR信号相关基因表达结果显示,日粮添加琥珀酸钠显著下调了回肠FXR、FGFR4和SHP的基因表达水平,并降低了血浆中FGF19的浓度(P<0.05)。此外,日粮添加琥珀酸钠显著促进了肠道琥珀酸受体GPR91的表达(P<0.05)。综上结果,琥珀酸通过抑制回肠FXR-FGF19信号促进肝脏胆汁酸的分泌,进而影响机体胆汁酸代谢。综上所述,日粮添加琥珀酸钠改变了猪的肠道形态,降低了肠道上皮通透性,增强了肠道屏障功能,并对肠道炎症的发生具有一定的影响。日粮添加琥珀酸钠对回肠微生物菌群结构无显著影响,然而抑制了回肠FXR-FGF19信号,促进了肝脏胆汁酸分泌途径,改变了肠道中的胆汁酸成分。
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