第117期：妊娠日粮中添加可溶性纤维可改变母猪的肠道菌群、影响血浆中丙酸、奇数链脂肪酸水平和提
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原名：Inclusion of Soluble Fiber in the Gestation Diet Changes the Gut Microbiota, Affffects Plasma Propionate and Odd-Chain Fatty Acids Levels, and Improves Insulin Sensitivity in Sows
译名：妊娠日粮中添加可溶性纤维可改变母猪的肠道菌群、影响血浆中丙酸、奇数链脂肪酸水平和提高胰岛素敏感性
作者：Chuanhui Xu 1,† , Chuanshang Cheng 1,2,†，Xiu Zhang 1 and Jian Peng 1,3,*
完成单位：1Department of Animal Nutrition and Feed Science, College of Animal Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;
2 Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science, Ministry of Agriculture and Rural Affffairs, WENS Research Institute (Technology center), Yunfu 527300, China
3 The Cooperative Innovation Centre for Sustainable Pig Production, Wuhan 430070, China
期刊：International Journal of Molecular Sciences
影响因子：4.556
发表时间：2020-01-18
1、摘要
从妊娠期到哺乳期的转变的特征是胰岛素敏感性逐渐降低，随着日粮中膳食纤维的增加丙酸含量也相应增加，并已显示出可提高胰岛素敏感性。近期研究表明，血浆中与胰岛素抵抗呈负相关的奇数链脂肪酸[OCFAs；十五烷酸（C15：0）和十七烷酸（C17：0）是由肠源性丙酸内源性合成的。本文旨在研究妊娠期可溶性纤维对母猪肠道菌群、血浆非酯化脂肪酸和胰岛素敏感性的影响。母猪在妊娠期被分配成两个处理组，分饲对照日粮或添加2.0％瓜尔豆胶加预胶化蜡状玉米淀粉（SF）的基础日粮。结果显示，添加SF会改变母猪肠道菌群的结构和组成。通过添加SF而增加的真细菌属可以促进肠道中丙酸的产生。此外，日粮中的SF会增加血浆中OCFA循环水平，尤其是C17：0。SF饲喂的母猪在围产期具有较高的胰岛素敏感性和较低的全身炎症水平，此外，血浆中C15：0和C17：0与采食后的血糖和IL-6的曲线下面积呈负相关。总之，日粮添加膳食纤维可以提高围产期母猪的胰岛素敏感性并减轻全身炎症，这可能与其对丙酸和OCFA产生的刺激作用有关。
2、试验设计
3、结果与分析
图1：妊娠期可溶性纤维对母猪肠道菌群多样性的影响（A-C）。CON和SF饲喂母猪的观察种数（A），Chao 1（B）和Shannon指数（C）的比较。（D–F）不同繁殖阶段母猪肠道菌群的Beta多样性（D）和在妊娠第109天和哺乳第3天不同日粮处理之间（F）基于加权UniFrac距离。数据表示为平均值±SEM（n = 8）。当观察到显著的交互作用或主要作用时，使用最小显著差异法比较均值，p <0.05表示显著性。* p <0.05；** p <0.01。GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。
图2：妊娠期可溶性纤维对母猪肠道菌群组成的影响。不同繁殖阶段的CON和SF母猪肠道菌群中不同门（A）和属（B）的相对丰度。在不同繁殖阶段CON和SF之间的菌门（C），拟杆菌（D），变形杆菌（E）和真菌属（F）的比较。数据表示为平均值±SEM（n = 8）。当观察到显著的交互作用或主要作用时，使用最小显著差异法比较均值，p <0.05表示显著性。* p <0.05；** p <0.01。GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。
图3：CON和SF母猪肠道菌群组成的线性判别分析与效应大小（LEfSe）分析。
妊娠109天和哺乳第3天不同日粮的处理，（A-C）不同繁殖阶段的关键分类群。
GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。
图4：妊娠期可溶性纤维对母猪丙酸产生的影响。（A）粪便中的丙酸。（B）采食前的血浆丙酸。（C）采食后的血浆丙酸。数据表示为平均值±SEM（n = 8）。 当观察到显著的主效应或交互作用时，使用最小显著性差异法比较均值，p <0.05表示显着性。a-b，繁殖阶段的显著影响（p <0.05；具有不同小写字母的值显著不同）。GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。
表1：妊娠期补充可溶性纤维对母猪空腹血浆中非酯化脂肪酸浓度的影响1,2
日粮中补充SF可以显著增加空腹血浆C15：0，C17：0和OCFA的浓度，并降低血浆C16：0，C18：0，Even-SFA和总NEFA的水平。另外，繁殖阶段对血浆NEFA组成具有显著影响。简而言之，GES109和LAC3母猪的血浆C16：0，C18：0，C18：1n-9，C20：4n-6，Oven-SFA和总NEFA水平显著高于GES30母猪（表1）。繁殖阶段还检测到日粮中SF对C18：0的影响。
图5：妊娠期可溶性纤维对母猪胰岛素敏感性的影响。（A–B）妊娠第109天进餐后母猪的血浆葡萄糖浓度（GES109）。（A）在哺乳期的第3天（B）。（C）妊娠第109天和哺乳第3天采食后血浆葡萄糖曲线下面积。（D–E）妊娠第109天（D）和哺乳第3天（E）进行糖耐量测试后的母猪血浆葡萄糖浓度。在妊娠第109天和哺乳第3天糖耐受后的血糖曲线下面积。数据表示为平均值±SEM（n = 8）。 p <0.05表示显着性。a-b，繁殖阶段的显著影响（p <0.05；具有不同小写字母的值显著不同）。GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。
图6：妊娠期可溶性纤维对母猪全身炎症的影响。CON和SF喂养母猪血浆IL-6（A）和TNF-α（B）的比较。（C）奇链脂肪酸与胰岛素敏感性和母猪全身炎症参数之间Spearman R相关性的热图。数据表示为平均值±SEM（n = 8）。p <0.05表示差异显著。a-b，繁殖阶段的显著影响（p <0.05；具有不同小写字母的值显著不同）。GES109，妊娠第109天；LAC3，哺乳第3天。CON，对照日粮；SF，2.0％可溶性纤维混合日粮。L-6，白介素6；TNF-α，肿瘤坏死因子α。
4、结论
综上所述，本研究表明在妊娠期日粮中补充SF能有效增强母猪的肠道菌群结构的稳定性，并大大改变肠道的组成。肠道菌群组成的代表性变化包括变形杆菌的减少和球菌科，颤藻和真细菌的增加。此外，妊娠期补充膳食SF后真细菌属的增加会促进丙酸和OCFA的产生，这可能是膳食SF改善围产期母猪胰岛素敏感性和系统性炎症的潜在机制之一，未来还需要进一步阐明OCFA改善母猪代谢状况的机制。
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