玉米乳杆菌LB1对产肠毒素型大肠杆菌ETEC感染仔猪肠道功能的保护作用

来源 :武汉轻工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong469
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产肠毒素大肠杆菌Escherichia coli(ETEC)是一种常见的肠道病原体,可导致人和动物腹泻。玉米乳杆菌Lactobacillus zeae(LB1)已被证明可以减少ETEC对秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans的感染。本试验旨在探究LB1对ETEC感染仔猪肠道的保护作用。本试验选用64头体重相近、健康的7日龄仔猪,并分为8组:1)NC组(基础日粮,磷酸盐缓冲液(PBS));2)PC组(基础日粮+40 mg/kg/BW硫酸粘杆菌素(CT));3)LL组(基础日粮+1×107CFU LB1/猪/天);4)HL组(基础日粮+1×108CFU LB1/猪/天);5)ETEC组(基础日粮+1×1010CFU ETEC/猪/天);6)CT+ETEC组(基础日粮+CT+1×1010CFU ETEC/猪/天);7)LL+ETEC组(基础日粮+1×107 CFU LB1/猪/天+1×1010CFU ETEC/猪/天);8)HL+ETEC组(基础日粮+1×108 CFU LB1/猪/天+1×1010CFU ETEC/猪/天)。每组一个重复,每个重复一头猪,于试验第4天至第8天口腔灌服PBS、CT、LL和HL,于第7天至第8天灌服ETEC,第9天和第10天进行屠宰取样。试验一LB1对ETEC感染仔猪生长性能及血液生化指标的影响结果显示:(1)仔猪ETEC的感染显著降低了仔猪的ADG(P<0.05),极显著升高了仔猪的腹泻率(P<0.001),有升高七日龄仔猪死亡率的趋势(P<0.10),灌服HL可以显著提高仔猪的ADG和ADFI(P<0.05)。(2)灌服HL显著提高了仔猪血浆中TP,TC的含量(P<0.05),灌服LL有提高仔猪血浆中TP,TC含量的趋势(P<0.10)。与ETEC组相比,LL+ETEC组ALT,ALP,GLU,CREA均显著升高(P<0.05),HL+ETEC组ALT,ALP均显著升高(P<0.05);(3)灌服ETEC显著升高了哺乳仔猪血液中WBC和LYMPH(P<0.05);灌服HL显著降低了MONO的含量和MONO%(P<0.05),灌服LL显著降低了MONO%(P<0.05)。综上可知,玉米乳杆菌能起到缓解ETEC感染引起的仔猪腹泻,改善仔猪生长性能;同时根据血浆生化和血细胞计数的结果可知,ETEC感染引起了仔猪的炎症反应,而玉米乳杆菌可以缓解这一影响。试验二LB1对ETEC感染仔猪的肠道屏障功能的影响结果显示:(1)与NC组相比,ETEC组DAO含量显著升高(P<0.05),与ETEC组相比,CT+ETEC组,LL+ETEC组,HL+ETEC组DAO含量显著降低(P<0.05)。(2)ETEC感染显著降低了十二指肠和空肠T-SOD的活力(P<0.05),显著升高了十二指肠MDA,结肠MDA和MPO的含量(P<0.05)。灌服LL和HL均有升高血浆GSH-PX活力和十二指肠CAT活力的趋势(P<0.10),能显著降低十二指肠H2O2和回肠MDA的含量(P<0.05),其中LL能显著降低结肠MDA和H2O2的含量(P<0.05);HL有降低结肠MDA和H2O2的含量的趋势(P<0.10)。与ETEC组相比,LL+ETEC组血浆和空肠MDA含量,十二指肠MPO含量,回肠MPO和H2O2的含量显著降低(P<0.05),结肠CAT活力显著升高(P<0.05);HL+ETEC组空肠MDA含量,回肠MPO和H2O2的含量显著降低(P<0.05)。(3)灌服ETEC显著降低了十二指肠VH,VSA和VH/CD(P<0.05),显著升高了十二指肠,回肠和结肠CD(P<0.05),显著降低了空肠VH,VW,VSA和VH/CD(P<0.05),显著降低了回肠VH,VSA和VH/CD(P<0.05);灌服LL显著降低了十二指肠CD(P<0.05);灌服HL有升高回肠VSA的趋势(P<0.10)。与NC组相比,ETEC组空肠VH和VH/CD显著降低(P<0.05),回肠VH显著降低(P<0.05),结肠CD显著升高(P<0.05)。与ETEC组相比,LL+ETEC组空肠VH显著升高(P<0.05),结肠CD显著降低(P<0.05);HL+ETEC组回肠VH显著升高(P<0.05),结肠CD显著降低(P<0.05)。(4)与NC组相比,ETEC组显著提高了七日龄仔猪空肠TRPV6和ARG1基因的相对表达量(P<0.05),显著降低了空肠GPX2基因的相对表达量(P<0.05);ETEC组显著提高了回肠TRPV6,Nrf2和ARG1基因的相对表达量(P<0.05),显著降低了回肠GPX2基因的相对表达量(P<0.05)。与ETEC组相比,LL+ETEC组显著降低了空肠Nrf2和ARG1基因的相对表达量(P<0.05);显著降低了回肠Nrf2基因的相对表达量(P<0.05)。HL+ETEC组显著降低了空肠Nrf2和ARG1基因的相对表达量(P<0.05)。(5)与NC组相比,ETEC组空肠claudin-1蛋白的相对表达量显著降低(P<0.05),HL组AQP3,occludin,claudin-1蛋白的相对表达量显著上升(P<0.05)。与ETEC组相比:HL+ETEC组claduin-1蛋白的相对表达量有上升的趋势(P<0.10)。综上可知:ETEC感染会破坏肠道绒毛结构,抑制小肠对营养物质的吸收;同时扰乱氧化产物的代谢和相关抗氧化酶的分泌,产生大量氧自由基,使肠道处于氧化应激状态;ETEC的感染破坏了肠道紧密连接结构,使肠道屏障功能处于损伤的状态。LB1能够缓解ETEC感染导致的氧化应激和肠道屏障功能的损伤。试验三LB1对ETEC感染仔猪的肠道免疫功能的影响结果显示:(1)与NC组相比,CT组,LL组和HL组显著降低了IL-8的含量(P<0.05)。ETEC组显著升高了血浆中IL-1β的含量(P<0.05),TNF-α含量有升高的趋势(P<0.10)。与ETEC组相比LL+ETEC组与HL+ETEC组显著降低了血浆中IL-1β的含量(P<0.05),有降低TNF-α含量的趋势(P<0.10)。(2)与NC组相比,PC组、LL组和HL组均显著降低了空肠S100A12基因的相对表达量(P<0.05),LL组显著降低了回肠HSP70、S100A12、Mx1和Mx2基因的相对表达量(P<0.05),HL组显著降低了回肠HSP70和Mx2基因的相对表达量(P<0.05),ETEC组显著提高了空肠IL-8、HP和S100A12基因的相对表达量(P<0.05),显著降低了空肠Mx1和Mx2基因的相对表达量(P<0.05);ETEC组在回肠中显著提高了S100A12基因的相对表达量(P<0.05),显著降低了回肠Mx1和Mx2基因的相对表达量(P<0.05)。与ETEC组相比,LL+ETEC组显著降低了空肠IL-8和S100A12基因的相对表达量(P<0.05),显著升高了空肠HSP70和Mx2基因的相对表达量(P<0.05),显著降低了回肠S100A12基因的相对表达量(P<0.05);HL+ETEC组显著降低了空肠IL-8和S100A12基因的相对表达量(P<0.05),显著升高了空肠Mx1和Mx2基因的相对表达量(P<0.05)。(3)ETEC感染显著提高了仔猪空肠NLRP3和HSP70蛋白相对表达量(P<0.05)。ETEC感染后:灌服HL显著降低了仔猪空肠HSP70蛋白相对表达量(P<0.05),有降低空肠NLRP3蛋白量的趋势(P<0.10)。综上可知:ETEC感染激活了仔猪肠道免疫系统,促进了仔猪小肠炎性相关基因的表达,促炎因子大量释放,使肠道处于免疫应激的状态而导致肠道损伤。LB1能通过能抑制炎性因子相关基因和蛋白的表达,缓解ETEC感染导致的仔猪肠道免疫应激。结论:经过数据分析后,在血液参数,肠道形态,基因和蛋白质表达上发现了几种重要的互作效应。ETEC感染破坏了血液的细胞结构和生化指标,破坏了肠道的完整性,并诱发了氧化应激,腹泻,肠道损伤和仔猪死亡。补充玉米乳杆菌LB1可减轻猪腹泻,氧化应激和死亡,调节血液的细胞结构和生化指标,提高猪的免疫力和抗氧化能力,并恢复肠道完整性,从而减轻了ETEC的不良影响。在分子水平上,可能是通过调节功能性相关蛋白(包括HSP70,Caspase-3,NLRP3,AQP3和AQP4)和基因(包括RPL4,IL-8,HP,HSP70,Mx1,Mx2,S100A12,Nrf2,GPX2和ARG1)等介导了LB1的有益作用。这些结果表明,口腔灌服玉米乳杆菌LB1改善了小猪的肠功能和健康。
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