第134期：母体纤维摄入对新生仔猪肠道形态、肠道菌群和蛋白质组学的影响

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原名：Effects of Maternal Fiber Intake on Intestinal Morphology, Bacterial Profifile and Proteome of Newborns Using Pig as Model

译名：母体纤维摄入对新生仔猪肠道形态、肠道菌群和蛋白质组学的影响

作者：Ying He ¹ , Xie Peng ¹, Yang Liu¹ , Qing Wu¹ , Qiang Zhou¹ , Liang Hu ²
, Zhengfeng Fang ¹ , Yan Lin ¹, Shengyu Xu¹ , Bin Feng¹, Jian Li ¹ , Yong Zhuo¹
, De Wu ¹ and Lianqiang Che ^1,*

完成单位：¹Key Laboratory for Animal Disease-Resistant Nutrition of the Ministry of Education of China, Institute of Animal Nutrition, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
² College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China;
^* Correspondence: Che.lianqiang@sicau.edu.cn

期刊：《nutrients》

影响因子：4.546

发表时间：2020-12-25

1、摘要
妊娠期间母体摄入膳食纤维可改善后代肠道发育。本文旨在研究妊娠后期母体高纤维摄入量对新生仔猪肠道形态、微生物菌群和肠道蛋白质组学的影响。从妊娠期第90天到分娩，选取16头母猪随机分为两组，分饲对照日粮（CD）和高纤维日粮（HFD）。母猪分娩后，每窝选取新生仔猪，分别命名为CON和Fiber组。试验结果显示，母体摄入高纤维并未显著提高仔猪出生重，但增加了体长、回肠隐窝深度和结肠乙酸的水平。此外，母体高纤维摄入增加了新生仔猪结肠内属水平α-多样性指数（观察到的物种，辛普森和ACE）和门水平的酸性细菌、拟杆菌属的丰富度，显著增加了的根瘤菌和毛状细菌的丰富度。此外，母体高纤维摄入显著改变了仔猪回肠蛋白质组，增加了与氧化状态、能量代谢以及免疫和炎症应答相关的蛋白质丰度，并减少了与细胞凋亡、细胞结构和动力相关的蛋白质丰度。本研究表明，母体摄入高膳食纤维可改变仔猪肠道形态、肠道菌群组成和蛋白质组学。

2、试验设计

3、结果与分析
图1：试验设计和日粮示意图。CD，对照日粮；HFD，高膳食纤维日粮；CON，对照组；Fiber，纤维组

表1：试验日粮的成分和营养水平

表2：新生仔猪的器官指数

母猪摄入高纤维显著增加了仔猪的体长和头长（p <0.05），但相对于CON组，其他器官指标没有显著增加（表2）。

图2：母体纤维摄入对新生仔猪回肠组织形态和杯状细胞数量的影响。（a）绒毛高度；（b）隐窝深度；（c）绒毛高度与隐窝深度之比（VCR）；（d）新生仔猪杯状细胞密度。数据表示箱形图，^*均值P<0.05

表3：新生仔猪血浆各项生化指数

母体高纤维摄入量使仔猪血浆中的CREA浓度显著增加（p <0.05），但相对于CON组，其他生化参数没有增加（表3）。

图3：母体纤维摄入量对新生仔猪结肠消化物中短链脂肪酸（SCFA）水平的影响。（a）乙酸；（b）丙酸；（c）结肠消化物中的异丁酸。数值表示为平均值±标准误差（n = 8），*表示p <0.05。

图4：维恩图显示了两组中的唯一和共享的操作分类单位（OTU）（每组n = 6）。

图5：两组细菌群落多样性和丰富度的差异。（a）观察物种；（b）shannon；（c）chao1；（d）辛普森；（e）ACE。数值以箱形图表示，*表示p <0.05。

图6：两组（a）和每个样品（b）之间新生仔猪结肠消化道中微生物群落的前十名细菌群落。

表4：新生仔猪结肠中主要细菌门的相对丰度。

其中，变形杆菌在所有样品中占优势，相对丰度为9–88％，其次是厚壁菌门（6-63％），拟杆菌门（0.27–24％）和放线菌（0.03–13％）。母猪高纤维摄入量在新生仔猪门上显著增加了嗜酸细菌的丰度（p <0.05），并倾向于增加拟杆菌属的丰度（表4，p = 0.065）。

图7：两组（a）和每个样品（b）之间新生仔猪结肠消化道中微生物群落的前35个细菌属。

图8：基于细胞成分，生物学过程和分子功能类别的总蛋白的基因本体论（GO）分析。

图9：对所有差异丰富的蛋白质进行GO富集分析（前20个基因本体簇，Fisher精确检验的p值<0.05）。BP，生物过程；MF，分子功能；CC，细胞成分。

图10：对所有差异丰富的蛋白质进行KEGG富集分析（Fisher精确检验的p值<0.05）。

表5：新生仔猪回肠中差异表达的蛋白质的生化信息。

CON和高纤维组之间有206个DAP，根据其生物学功能，蛋白质主要分为五类：（1）细胞凋亡；（2）氧化状态；（3）能量代谢；（4）免疫和炎症反应；（5）细胞结构和运动。表5总结了有关这些蛋白质的生化信息。

图11：通过RT-PCR验证DAPs，mRNA的相对表达。数值是平均值，其标准误差用竖线表示，*表示p <0.05。 ENDOG，核酸内切酶G；VKORC1L1，维生素K环氧化物还原酶复合物亚基1；PEPCK，磷酸烯醇丙酮酸羧激酶2； PPP1R3D，蛋白质磷酸酶1调节亚基3D；OGDH，草酸谷氨酸脱氢酶；UNC93B1，unc-93同系物B1；IL6，白介素6；CCDC86，包含86的卷曲螺旋域；GFAP，神经胶质纤维酸性蛋白；神经元1中的PACSIN1，蛋白激酶C和酪蛋白激酶底物; TUBB4A，微管蛋白beta 4A Iv级。

图12：回肠蛋白质组学和结肠细菌分类群在门水平（a）和属水平（b）的相关热图。相关系数根据右侧列出的等级进行着色。

4、结论
研究结果表明，妊娠后期母体高纤维摄入量对新生仔猪的出生体重没有显著影响，但增加了体长，回肠隐窝深度和结肠乙酸水平，并改变了新生仔猪结肠消化道微生物群和回肠蛋白质组的组成。尤其是，母体高纤维摄入量会增加与氧化状态，能量代谢，免疫和炎症反应相关的蛋白质水平，以及降低与细胞凋亡，细胞结构和运动相关的蛋白质水平。相关分析揭示了肠道微生物组在母体纤维摄入对后代肠道发育影响的潜在作用。

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