第145期：胃灌注短链脂肪酸可改善断奶仔猪的肠道屏障功能

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论文ID

原名：Gastric infusion of short-chain fatty acids can improve intestinal barrier function in weaned piglets

译名：胃灌注短链脂肪酸可改善断奶仔猪的肠道屏障功能

作者：H. Diao^1,2†, A. R. Jiao^1†,B .Y u¹, X. B. Mao^1*and D. W. Chen^1*

完成单位：
^†H. Diao and A. R. Jiao contributed equally to this work.
¹Institute of Animal Nutrition, Sichuan Agricultural University, Xinkang Road 46^#, Ya’an 625014, Sichuan Province, People’s Republic of China.
^*Correspondence:acatmxb2003@163.com;dwchen@sicau.edu.cn

期刊：：Genes Nutrition

影响因子：4.258

发表时间：2019-04

1、摘要

背景：本研究旨在探讨胃中灌注短链脂肪酸(SCFA)对猪肠道屏障功能的影响。试验选用21头平均初始体重为8.31±0.72kg的DLY(Duroc × Landrance × Yorkshire) 公猪，随机分为3个处理：(1)对照组(2)低短链脂肪酸、S1组(3)高短链脂肪酸、S2组。试验期7 d。
结果：胃中灌注SCFA可提高血清和食糜中SCFA的浓度，提高猪小肠SCFA受体mRNA和蛋白的丰度(P< 0.05)。胃灌注SCFA可导致肠道形态改变，肠道发育相关基因丰度升高，凋亡细胞百分比降低，促凋亡基因和蛋白丰度降低(P< 0.05)。SCFA灌注组空肠SLC7A1和回肠DMT1 mRNA丰度均高于对照组(P< 0.05)。胃中灌注SCFA增加了十二指肠和回肠Occludin和Claudin-1 mRNA丰度，增加了回肠食糜中乳酸杆菌的数量，降低了结肠IL -1β mRNA和蛋白丰度，减少了回肠食糜中大肠杆菌的数量(P< 0.05)。
结论：胃中灌注SCFA，特别是高浓度SCFA，可能通过改善仔猪肠道形态、降低凋亡细胞百分比、维持肠道屏障功能，有利于仔猪肠道发育。

2、试验设计

3、结果与分析
3.1 短链脂肪酸及其受体
表1：灌胃单链脂肪酸对断奶仔猪回肠、盲肠、结肠和血清中单链脂肪酸浓度的影响

S1，用SCFA（醋酸，丙种和丁酸; 20.04,7.71和4.89 mm）处理的猪; S2，用SCFA（醋酸，丙种和丁酸; 40.08,15.41和9.78mm）处理的猪。a，b，c在同一行内，表示无共同上标，差异有统计学意义(P<0.05)

表1显示，灌胃SCFA可提高血清中丁酸浓度，以及回肠、盲肠和结肠消化液中乙酸、丙酸、丁酸和总SCFA的浓度(P < 0.05)。S2组血清中乙酸、丙酸、丁酸和总SCFA含量，回肠消化液中乙酸、丙酸和总SCFA含量，结肠消化液中丁酸和总SCFA含量均显著高于S1组(P<0.05)。如图1所示，灌胃SCFA组结肠中GPR41、回肠和结肠中GPR43 mRNA表达均高于对照组(P<0.05)。同时，S1和S2组空肠和结肠的GPR43蛋白水平高于对照组，S2组猪空肠GPR43蛋白水平高于S1组猪(图7和8，P < 0.05)。
3.2肠道指数和pH值
表2：胃灌注短链脂肪酸对断奶仔猪肠道指数和食糜pH值的影响

与对照组相比，灌胃SCFA组猪十二指肠和结肠的消化道pH值显著降低(表2，P<0.05)。S2组空肠和回肠的pH值均低于对照组(P<0.05)。S2组小肠和全肠的相对长度和重量均高于对照组(P<0.05)。

3.3 肠道形态学
表3：SCFA灌胃对断奶仔猪肠道形态和杯状细胞数量的影响

如表3所示，灌胃SCFA增加了仔猪空肠和回肠绒毛高度(P < 0.05) 。S2组十二指肠绒毛高度和十二指肠、空肠、回肠隐窝深度均高于其他两组(P < 0.05)。高度：S1组十二指肠和空肠隐窝深度高于对照组(P < 0.05)。

3.4 肠道细胞凋亡与细胞周期
表4：SCFA灌胃对断奶仔猪空肠和结肠细胞凋亡及细胞周期的影响(%)

表4显示细胞凋亡和细胞周期。与对照组相比，S2组空肠后期凋亡细胞
(P < 0.05)和总凋亡细胞(P = 0.063)的百分比较低，而S1和S2组结肠后期凋亡细胞和总凋亡细胞的百分比较低(P < 0.05)。胃灌注SCFA降低了猪空肠和结肠的G0G1期细胞比例，但增加了其增殖指数(P < 0.05)。用SCFA输注法对空肠G2M期细胞进行免疫组化(P = 0.096)。此外，S2组猪的G0G1期细胞比例低于S1组猪，空肠增殖指数高于S1组猪(P < 0.05)。

图2：SCFA灌胃对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠细胞凋亡和周期相关基因相对基因表达的影响

如图2所示，与对照组相比，胃灌注SCFA降低了十二指肠中Bax和Caspase-3的相对基因表达(P< 0.05)。空肠、回肠和结肠中Bax和Caspase-3的相对表达量高于对照组(P< 0.05)，而S1组空肠中细胞周期蛋白D1的相对表达量高于对照组(P< 0.05)。此外，S1和S2组的空肠和S2组的结肠的Caspase-3水平低于对照组，而S2组的猪空肠的Caspase-3水平低于S1组的猪(图7和8，P < 0 . 05)。
3.5 肠道DNA、蛋白质、GLP-2浓度、GLP-2R水平及肠道发育相关基因的相对mRNA表达
表5：SCFA对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠粘膜中DNA、蛋白质和GLP-2浓度的影响(μg/mg)

与对照组相比，胃灌注SCFA增加了空肠粘膜的DNA浓度以及十二指肠和空肠粘膜的蛋白质浓度(表5，P < 0.05)。S2组猪回肠粘膜蛋白浓度、空肠粘膜GLP-2浓度、十二指肠、回肠和结肠粘膜DNA浓度均高于对照组(P < 0.05)。此外，经胃灌注SCFA治疗的猪空肠和结肠中的GLP-2R蛋白水平升高，而S2组的猪空肠中的GLP-2R蛋白水平高于S1组的猪(图7和8，P < 0.05)。

图3：SCFA灌胃对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠肠道发育相关基因相对mRNA表达的影响

如图3所示，与对照组相比，经胃SCFA灌注处理的猪十二指肠中IGF-1、空肠中IGF-1R、结肠中表皮生长因子以及回肠和结肠中GLP-2R的相对基因表达增强(P< 0.05)。S2组空肠和回肠的GLP-2和IGF-1、十二指肠的IGF-1R和十二指肠和空肠的GLP-2R的相对表达量高于对照组(P< 0.05)。S2组十二指肠IGF-1R、空肠GLP-2和结肠EFG的相对表达量高于S1组(P < 0.05)。

3.6 肠道抗氧化能力、杯状细胞数量、微生物区系以及粘蛋白、紧密连接蛋白和细胞因子的相对mRNA和蛋白表达
表6：SCFA灌胃对断奶仔猪空肠和结肠抗氧化能力的影响

图4：SCFA灌胃对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠肠道紧密连接相关基因相对mRNA表达的影响

与对照组相比，灌胃高浓度SCFA可提高空肠组织T-AoC活性(表6，P=0.075)，降低空肠和结肠组织中丙二醛含量(P<0.075)，并使空肠Claudin-1 mRNA表达增加，十二指肠和回肠Claudin-1mRNA表达增加(图4，P<0.05)。S2组猪空肠中occludin的相对mRNA表达量显著高于对照组(P<0.05)，S1组猪结肠中Claudin-1的相对mRNA表达量显著高于对照组(P<0.05)。

图5：SCFA灌胃对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠粘蛋白相对mRNA表达的影响

同时，与对照组相比，灌胃SCFA组空肠MUC1相对mRNA表达增加(P<0.05)，回肠和结肠杯状细胞数增加(图5和表3，P<0.05)，而S1组回肠MUC1和MUC2相对mRNA表达增加(P<0.05)。

表7：灌胃SCFA对断奶仔猪回肠、盲肠和结肠大肠杆菌、乳杆菌、双歧杆菌和芽孢杆菌的影响(log Copies/g)

此外，灌胃SCFA提高了回肠中乳杆菌的数量，降低了回肠中的大肠杆菌数量(表7，P<0.05)。与对照组相比，S2组盲肠消化乳杆菌数量显著增加(P<0.05)，盲肠和结肠组织中大肠埃希菌数量显著减少(P<0.05)。

图6：SCFA灌胃对断奶仔猪十二指肠、空肠、回肠和结肠炎症因子相对mRNA表达的影响

空肠IL-10 mRNA、回肠IL-1β、结肠IL-1β和IL-8 mRNA的相对表达量均低于正常对照组(图6，P<0.0 5)，而空肠IL-10和回肠IL-1 mRNA和IL-8 mRNA的相对表达量均低于正常对照组(P<0.0 5)。S2组十二指肠和空肠IL-1 mRNA相对表达量、空肠和回肠IL-8 mRNA相对表达量均低于对照组。

图7：SCFA灌胃对断奶仔猪空肠组织GPR43、Caspase-3、GLP-2、occludin、MUC-1、IL-1β蛋白水平的影响

图8：SCFA灌胃对断奶仔猪结肠GPR43、Caspase-3、GLP-2、occludin、MUC-1和IL-1β蛋白水平的影响

如图7和图8所示，S2组猪空肠组织中occludin和MUC1的蛋白水平高于对照组，而结肠组织中IL-1β的蛋白水平低于对照组(P<0.0 5)。S1组和S2组空肠IL-1β蛋白水平显著低于对照组，S2组空肠IL-1β蛋白水平显著低于S1组(P<0.0 0 1)，S2组空肠IL-1 mRNA蛋白水平显著低于S1组(P<0.0 5)，S2组空肠IL-1 mRNA蛋白水平显著低于S1组(P<0.0 1)。

4、结论
断奶仔猪灌胃给予SCFA，尤其是高浓度SCFA，可提高血清和肠道中SCFA浓度，减少上皮细胞凋亡，刺激肠道DNA和蛋白质浓度，改善肠屏障功能。

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