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本论文通过六个试验研究生命早期仔猪肠道功能成熟的关键生物学过程和靶点分子及壳寡糖(Chitooligosaccharide,COS)对猪肠道功能成熟和健康的调控作用。(1)试验一利用生理成熟度差异性代表猪种大白(Large White,LW)和梅山(Meishan,MS)母猪的胎儿考察妊娠后期胎儿肠道功能成熟过程中的关键生物学过程。从妊娠90天和110天纯种LW和MS母猪选取其各自正反交得到的8头纯种和8头杂交雄性胎儿,检测脐带血中糖脂代谢物和激素水平,分析空肠形态、消化酶活性和转录组基因表达,并进行基因芯片和表型指标多变量整合回归分析。结果表明:糖脂代谢、细胞增殖分化、吞噬细胞活化和免疫响应等生物学通路及其相关基因(PPARGC1A、SLC27A2、SDCBP2、CCL2、CD163等)是妊娠后期胎猪肠道功能成熟的关键,且可能受到过氧化物酶体增殖物激活受体γ转录辅助因子α(PPARGC1A)的上游调控;脐带血果糖浓度和空肠绒毛高度可能视为该时期胎猪肠道功能成熟的标识性表型指标。试验二和试验三探索并验证试验一筛选的胎猪肠道功能成熟关键生物学过程在妊娠中后期-哺乳期-断奶期外种杂交猪肠道成熟过程中的作用。(2)试验二选择长大二元杂交(LY)的6头妊娠71天(day post conception,dpc)和7头112 dpc胎猪及8头新生2天(day postnatal,dpn)仔猪。结果显示:112 dpc胎猪和2 dpn仔猪血浆果糖含量低于71 dpc胎儿(P<0.05);从71 dpc、112 dpc至2 dpn,空肠绒毛高度持续增加(P<0.05)。细胞周期、糖脂代谢、吞噬细胞先天免疫等生物学通路参与妊娠中后期至新生期肠道功能成熟过程:SDCBP2基因表达增加,肠道细胞增殖加强;PPARGC1A下游G6PC、LDHA、MAP2K1和SLC27A2等基因表达增加,肠道糖脂代谢功能成熟;CD163和MHCII表达增加、TGFB2表达降低,肠道先天免疫功能成熟。(3)试验三选择出生后2天、24天(断奶)和38天(断奶后两周)的LY仔猪各8头。结果显示:24和38日龄仔猪空肠绒毛高度低于2日龄仔猪(P<0.05)。24和38日龄仔猪细胞周期相关基因SDCBP2和糖脂代谢相关基因MAP2K1、PPARGC1A和SLC27A2表达高于2日龄仔猪(P<0.05);糖异生相关基因G6PC表达从出生2、24至38天持续下降,PCK1在38日龄仔猪的表达低于其在2和24日龄仔猪的表达(P<0.05);先天免疫相关基因CCL2在24和38日龄仔猪的表达低于其在2日龄仔猪的表达,CD163在38日龄仔猪的表达高于其在24日龄仔猪的表达,TGFB2表达从出生2、24至38天持续下降(P<0.05)。这说明细胞周期、糖脂代谢、吞噬细胞先天免疫等生物学通路继续参与仔猪哺乳期肠道功能成熟过程(SDCBP2,G6PC、MAP2K1、PPARGC1A、SLC27A2,CCL2、TGFB2)。本试验条件下,断奶后两周时仔猪肠道细胞周期和糖脂代谢功能基本成熟,G6PC和PCK1参与的糖异生通路及CD163和TGFB2参与的先天免疫功能继续成熟。试验四和试验五考察母猪饲粮和仔猪饲粮添加普通剂量COS对仔猪肠道功能成熟的影响。(4)试验四选取40头妊娠90天长白母猪,按体重和背膘随机分为两组,分别饲喂母猪基础饲粮和在基础饲粮中添加100 mg/kg COS的试验饲粮至泌乳24天结束。泌乳2天和试验结束时,每个处理各选取接近平均体重的6头LY仔猪。结果显示:母猪饲粮添加COS提高新生健仔率(P=0.08),增加仔猪断奶均重和哺乳期增重(P=0.10);提高2和24日龄仔猪回肠粘膜IL10(P<0.05)和IFNγ含量(P<0.05,P=0.06);提高仔猪细胞周期相关基因HNF4A(24日龄)和SDCBP2(2日龄)表达(P<0.05);提高糖脂代谢相关基因G6PC(2日龄,P=0.08)、LDHA(2日龄,P<0.05)、MAP2K1(2和24日龄,P<0.05)、PCK1(2日龄,P<0.05)和SLC27A2(24日龄,P=0.09)表达;提高先天免疫相关基因CD163(24日龄,P<0.05)和MHCII(2和24日龄,P=0.07),降低CCL2(2日龄,P=0.08)表达。这说明妊娠后期及泌乳期母猪饲粮添加100 mg/kg COS促进后代哺乳仔猪生长,可能与调节肠道细胞周期、糖脂代谢和吞噬细胞先天免疫等生物学通路相关基因表达、促进肠道功能成熟有关。(5)试验五采用2×2因子设计,将试验四的两种饲粮处理母猪的后代LY仔猪24日龄断奶后再各自分为两组,分别饲喂断奶仔猪基础饲粮和在基础饲粮中添加100 mg/kg COS的试验饲粮。断奶后两周时,每个处理各选取接近平均体重的6头LY仔猪。结果显示:母猪饲粮添加COS降低后代38日龄断奶仔猪回肠粘膜IL10和IFNγ含量(P<0.05);提高糖脂代谢相关基因LDHA和PPARGC1A表达(P<0.05);提高先天免疫相关基因CD163(P=0.08)、降低CCL2表达(P=0.08)。断奶仔猪饲粮添加COS增加仔猪细胞周期相关基因HNF4A表达,提高先天免疫相关基因CD163、降低MHCII表达(P<0.05)。这说明母猪饲粮添加100 mg/kg COS调节后代断奶仔猪糖脂代谢和先天免疫相关基因表达,促进肠道功能成熟;断奶仔猪饲粮添加100 mg/kg COS调节细胞周期和先天免疫相关基因表达,对肠道功能成熟有一定促进作用,但与母猪饲粮处理无加和效应。(6)试验六采用2×2因子设计,考察断奶仔猪补充高剂量COS对断奶应激期内仔猪肠道健康的影响。选用26头体重接近(6.61±0.32 kg)的21日龄断奶DLY仔猪,随机分为4个处理组:断奶自由采食组(weaning+ad libitum,WA-C)、断奶自由采食补充COS组(WA-COS)、断奶限饲组(weaning+underfeeding,WU-C)和断奶限饲补充COS组(WU-COS)。每个处理6-7个重复,每个重复1头猪。限饲组仔猪饲喂量为自由采食组仔猪前一日平均采食量的1/3,COS补充剂量为1 g/d,试验期7天。结果显示:限饲处理损伤仔猪生长性能、肠道结构和健康。补充COS增加仔猪断奶后一周ADFI和ADG(P<0.05);仔猪断奶后一周ADG受到采食量和COS互作效应的影响(P<0.05),WA-COS组仔猪ADG最大。补充COS降低仔猪血浆D乳酸含量(P<0.05);增加空肠杯状细胞数量、降低细胞凋亡指数和s Ig A含量(P<0.05);空肠细胞凋亡指数受到采食量和COS互作效应的影响(P<0.05),WA-COS组仔猪细胞凋亡指数最低。补充COS增加空肠紧密连接蛋白ZO1(P<0.05)、ZO2(P=0.06)和生长相关基因IGF1(P<0.05)表达;促炎细胞因子IL1β(P<0.05)表达受到采食量和COS互作效应的影响,补充COS对促炎细胞因子IL1β表达的降低效应在WU仔猪表现更为明显。补充COS增加回肠食糜菌群中乳酸杆菌比例(P<0.05);乳酸杆菌与大肠杆菌比值受到COS处理及采食量与COS互作效应的影响(P<0.05),补充COS增加乳酸杆菌与大肠杆菌比值,且在WA仔猪表现更为明显。这说明断奶后一周仔猪补充高剂量COS可以改善仔猪肠道结构和健康、促进仔猪生长,且该效应在断奶自由采食仔猪上更为明显。综上所述,糖脂代谢、吞噬细胞先天免疫、上皮细胞增殖分化等生物学通路及其相关分子(SDCBP2,G6PC、MAP2K1、PPARGC1A、SLC27A2,CCL2、CD163等)参与妊娠后期、哺乳期和断奶期仔猪肠道功能成熟过程;商业生产条件下,断奶后两周时仔猪肠道细胞周期和糖脂代谢功能基本成熟,G6PC和PCK1参与的糖异生功能及CD163和TGFB2参与的先天免疫功能继续成熟。妊娠后期至泌乳期母猪饲粮添加100 mg/kg COS可能通过调节糖脂代谢、先天免疫和细胞周期功能相关基因表达促进后代哺乳和断奶仔猪肠道功能成熟和健康;断奶仔猪饲粮添加100 mg/kg COS调节细胞周期和先天免疫功能相关基因表达,对肠道功能成熟有一定促进作用,但与母猪饲粮添加无加和效应;仔猪断奶后一周内口服补充1 g/d COS可以改善断奶仔猪生长和肠道健康,且该效应在断奶自由采食仔猪上更为明显。