第91期：妊娠期母猪日粮膳食纤维构成引发后代抗氧化能力、炎症反应和肠道菌群的变化

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原名：Maternal Dietary Fiber Composition during Gestation Induces Changes in Offspring Antioxidative Capacity, Inflammatory Response, and Gut Microbiota in a Sow Model

译名：妊娠期母猪日粮膳食纤维构成引发后代抗氧化能力、炎症反应和肠道菌群的变化

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：4.183

发表时间：2019.12.19

doi:10.3390/ijms21010031

1．摘要
研究发现，炎症反应通常伴随着氧化应激的改变，而氧化应激的改变与肠道菌群密切相关，肠道菌群的稳态在维持人和动物的健康方面均扮演着一个很重要的角色。此外，人们还发现可通过调节母体营养来提高后代的抗氧化能力，其中增加母体纤维摄入量就是一个有效手段。但是，妊娠期的膳食纤维是否可以改变肠道菌群的组成进而提高后代的抗氧化能力和免疫状态，目前尚未报告。本文旨在探究妊娠母猪日粮中添加菊粉和天然纤维素的日粮-肠道菌群-健康互作机制。

2. 试验设计

3. 结果
表1：妊娠日粮中膳食纤维成分对母猪和仔猪血浆抗氧化参数的影响。

表1显示了妊娠日粮中膳食纤维对母猪和仔猪血浆抗氧化剂参数的影响。R1和R2中母猪的过氧化氢酶（CAT）活性显著高于R3和R4（p <0.05），并且R3的活性高于R4（p <0.05）。R1和R2中母猪的MDA浓度显著低于R3和R4（p <0.05）。R1和R2仔猪血浆中的总抗氧化能力（T-AOC）显著高于R4（p <0.05）。R1和R2的仔猪具有最高的GSH-Px血浆活性，其水平明显高于R3和R4（p <0.05）。

表2：妊娠日粮中膳食纤维成分对仔猪肝脏抗氧化参数的影响。

此外，R1和R2组仔猪的肝脏CAT活性（表2）显著高于R4（p <0.05）。 R1组仔猪出生时的GSH-Px活性显著高于R3和R4（p <0.05），R2组新生仔猪的GSH-Px活性显著高于R3（p <0.05）。

表3：妊娠日粮中膳食纤维成分对母猪和仔猪血浆炎症因子的影响。

妊娠日粮中膳食纤维成分对仔猪肝脏相对mRNA表达的影响如图1所示。R1组仔猪肝脏的Nrf2 mRNA相对表达量显著比R3和R4高（p <0.05），R2比R4高（p <0.05）。R1和R2中的仔猪在肝脏中的相对HO-1 mRNA表达明显高于R4中的仔猪（p <0.05）。此外，R1和R2组母猪的后代表现出肝脏NF-κBmRNA相对表达量的显著下降（p <0.05）。

表4：妊娠日粮中膳食纤维成分对母猪粪便中短链脂肪酸的产生和仔猪结肠内容物的影响。

图2：妊娠第110天处理组之间的操作分类单位（OTU）和alpha多样性分析的比较。观察到的OTU具有≥97％的序列相似性。（a）生成维恩图，以描绘妊娠第110天所有处理组中常见和独特的OTU。（b）观察类别。（c）Shannon指数和（d）使用Chao 1指数来确定不同日粮下阿尔法多样性的差异。R1，R2，R3和R4是日粮，其中不溶性纤维与可溶性纤维的比率分别为3.89、5.59、9.12和12.81。数值为平均值±标准误(n = 6)，^a-c表示同一行内不同上标的数值差异显著(p < 0.05)。

图3：基于每个样本在妊娠第110天的otu的加权Unifrac距离的PCoA剖面图。R1，R2，R3和R4是日粮，其中不溶性纤维与可溶性纤维的比率分别为3.89、5.59、9.12和12.81。每组n=6。

表5：妊娠母猪日粮中膳食纤维组成对门水平上母猪粪便菌群相对丰度的影响。

母猪粪便菌群在门水平上的相对丰度(前10位;表5)表明以厚壁菌门和拟杆菌门为主。螺旋体门、变形菌门、Tenericutes、放线菌门的相对丰度组间差异有统计学意义(p < 0.05)。R2和R3中螺旋体的相对丰度显著高于R4 (p < 0.05);R1和R3中的变形杆菌显著低于R4 (p < 0.05);R3和R4的放线菌数量显著低于R2 (p < 0.05)。R1中Tenericutes的相对丰度显著高于R4 (p < 0.05)。

图4：妊娠第110天母猪粪便中属相对丰度热图。每个垂直通道对应一个处理。不同的颜色表示属的相对丰度。不溶性纤维与可溶性纤维比例分别为3.89、5.59、9.12和12.81的日粮为R1、R2、R3和R4。所有处理组n = 6。

图5:各处理间仔猪粪便微生物群OTUs和alpha多样性分析的比较。观察到的OTU具有≥97％的序列相似性。（a）生成维恩图，以描绘所有处理组中常见和独特的OTU。（b）观察类别。（c）Shannon指数和（d）使用Chao 1指数来确定不同日粮下α多样性的差异。R1，R2，R3和R4是日粮，其中不溶性纤维与可溶性纤维的比率分别为3.89、5.59、9.12和12.81。数值为平均值±标准误(n = 6)，a-b表示同一行内不同上标的数值差异显著(p < 0.05)。

表6：基于加权Unifrac距离的OTUs在每个新生仔猪结肠内容物的PCoA剖面。不溶性纤维与可溶性纤维比例分别为3.89、5.59、9.12和12.81的日粮为R1、R2、R3和R4。所有处理组的n = 6。

表7：妊娠期膳食纤维组成对仔猪结肠菌群相对丰度的影响。(a)微生物群相对丰度的圆形图;(b)四种处理组中拟杆菌的相对丰度。不溶性纤维与可溶性纤维比例分别为3.89、5.59、9.12和12.81的日粮为R1、R2、R3和R4。数值为平均值±标准误(n = 6)。^a-b表示各处理间的数值有统计学意义(p < 0.05)。

图8。各处理猪大肠内OTUs的热图分布。圆形图表示相对丰度前十的物种。热图显示了前35名中相对丰富的属。不溶性纤维与可溶性纤维比例分别为3.89、5.59、9.12和12.81的日粮为R1、R2、R3和R4。不同的颜色表示相对丰富的分类单元。每个处理组n = 6。

4. 结论
因此，妊娠日粮中膳食纤维的组成可通过调节肠道菌群的组成，对提高母猪及其后代的抗氧化能力，降低炎症反应具有重要作用。妊娠日粮不仅要考虑膳食纤维水平，还应考虑不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤维的比例。

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