论文ID
原名：Impact of sugar beet pulp and wheat bran on serum biochemical profile, inflammatory responses and gut microbiota in sows during late gestation and lactation
译名：甜菜粕和麦麸对妊娠后期和哺乳期母猪血清生化指标、炎症反应和肠道微生物群的影响
作者：Qinghui Shang, Sujie Liu, Hansuo Liu, Shad Mahfuz and Xiangshu Piao*
完成单位：
*Correspondence:piaoxsh@cau.edu.cn.
State Key Laboratory of Animal Nutrition, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, No. 2 Yuanmingyuan West Road, Beijing 100193, China.
期刊：Journal of Animal Science and Biotechnology
影响因子：4.169
发表时间：2021-04-20
1、摘要
背景：母猪在妊娠后期和哺乳期经常受到各种应激，从而引发炎症反应和代谢紊乱。饲粮纤维可以通过调节肠道微生物及其副产品来影响动物健康，其影响取决于饲粮纤维的来源。本研究旨在探讨不同纤维来源对妊娠后期至哺乳期母猪体况、血清生化指标、炎症反应和粪便微生物群的影响。
方法：45头经产母猪（约克夏×长白猪）从妊娠第85天到哺乳期结束（分娩后第21天）,饲喂三种饲粮:对照组（CON，玉米-豆粕型饲粮）、甜菜浆（SBP）组（妊娠期20%SBP ，哺乳期10% SBP）和麦麸（WB）组（妊娠期30%WB，哺乳期15%WB）。
结果：与对照组相比，添加SBP降低泌乳体重损失（P< 0.05），降低总胆固醇（TC）、非酯化脂肪酸（NEFA）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的血清浓度（P< 0.05），增加妊娠第110天和哺乳第21天的粪便含水量（P< 0.05）。添加WB降低妊娠第110天的血清总胆固醇浓度（P< 0.05），增加粪便含水量（P< 0.05），降低IL-6浓度（P< 0.05）。此外，饲粮中添加SBP的母猪与对照组相比具有较低的Clostridium_sensu_stricto_1和terrisporobacterthan（P <0.01）丰度，但是与其它两组饲粮相比，有更丰富的Christensenellaceae_R-7_group和Ruminococcaceae_UCG-002丰度。哺乳期第21天，添加SBP降低了厚壁菌门和乳酸杆菌门的数量，但与添加WB组相比增加Christensenellaceae_R-7_group,Prevotellaceae_NK3B31_group,Ruminococcaceae_UCG-002, Prevotellaceae_UCG_001和unclassified_f__Lachnospiraceaecompared的丰度（P< 0.05）。与对照组相比，饲喂SBP的母猪在妊娠期和哺乳期的粪便中乙酸盐、丁酸盐和总可溶性固形物含量较高（P< 0.05），而饲喂WB的母猪在哺乳期的粪便中丁酸盐含量较高（P< 0.05）。
结论：妊娠后期和哺乳期添加膳食纤维可改善母猪代谢和肠道健康，甜菜粕比麦麸更有效。
2、试验设计
3、结果与分析
表1：试验日粮的成分和营养成分
3.1 母猪体况
表2：纤维来源对母猪体况的影响
不同纤维来源对母猪体况的影响如表2所示。母猪体重(妊娠第85d和110d，哺乳第1d和21d)和背脂厚度(妊娠第85d，哺乳第1d和21d)差异不显著。与对照组相比，SBP组母猪哺乳体重损失显著降低(P<0.05)，但与WB组差异不显著(P>0.05)。
3.2 粪便含水量
图1：纤维源对母猪粪便含水量的影响
(A-B)妊娠110d和哺乳期21d的粪便含水量。数据以均值±标准差表示，n=6。不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麦麸日粮。
不同纤维来源对母猪粪便含水量的影响如图1所示。添加SBP和WB均能提高(P<0.05)妊娠第110d母猪的粪便含水量(图1A)。在哺乳第21d也观察到同样的结果(图1B)。
3.3 血清生化指标
图2：不同纤维源对母猪血清生化指标的影响
妊娠110d和哺乳期21d的a-b血清生化指标。数据以均值±标准差表示，n=6。不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。UN，尿素氮；TC，总胆固醇；TG，总甘油三酯；NEFA，非酯化脂肪酸；GLU，葡萄糖；CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麦麸日粮。
不同纤维来源对母猪血清生化指标的影响如图2所示。在妊娠第110d，饲喂SBP的母猪血清UN浓度显著低于对照组母猪(P<0.05)。两种来源的纤维添加剂均能显著降低血清TC浓度(P<0.05)。此外，饲喂SBP的母猪血清NEFA浓度显著低于其他两种饲粮(P<0.05)。各处理间血清TG和GLU浓度无显著差异。哺乳第21d，添加纤维不再影响血清UN）浓度。但血清TC和NEFA浓度仍显著降低(P<0.0 5)。添加SBP与对照组比较，添加前后血清甘油三酯(TG)和葡萄糖(GLU)浓度仍无明显变化。
3.4 血清免疫球蛋白
图3：不同纤维来源对母猪血清免疫球蛋白的影响
妊娠110d和哺乳期21d血清免疫球蛋白。数据以均值±标准差表示，n=6。不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。IgA，免疫球蛋白A；IgG，免疫球蛋白G；IgM，免疫球蛋白M；CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麸皮日粮
纤维源对母猪血清免疫球蛋白的影响见图3。饲粮处理没有改变妊娠第110d和哺乳期第21d血清IgA、IgG和IgM的浓度(图3a和b)。
3.5 血清炎性细胞因子
图4：不同纤维源对母猪血清炎性细胞因子的影响
妊娠110d和哺乳期21d血清炎性细胞因子。数据以均值±标准差表示，n=6。不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。IL-6，白细胞介素-6；IL-10，白细胞介素10；TNF-α，肿瘤坏死因子-α；CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麦麸日粮
不同纤维来源对母猪血清炎性细胞因子的影响如图4所示。在妊娠第110d，添加两种纤维来源的母猪血清IL-6浓度均低于对照组(P<0.05)。添加SBP的母猪血清IL-10浓度显著高于对照组母猪(P<0.05)，但与添加WB组的母猪差异不显著(P>0.05)。此外，添加SBP还降低了血清TNF-α浓度，与其他两个处理组相比差异显著(P<0.0 5)。在哺乳第21天，添加SBP和WB的母猪血清IL-6浓度也显著低于对照组母猪(P<0.05)(图4B)。但日粮处理不影响血清IL-10浓度。添加SBP的母猪血清TNF-α浓度低于对照组母猪(P<0.0 5)，但与添加WB的母猪无显著差异(P>0.0 5)。
3.6 粪便微生物区系
图5：妊娠第110d(A)和哺乳期第21d(B)母猪粪便中OTU维恩图
N=5。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮食；WB，麦麸日粮
为了解纤维来源对肠道微生物区系的影响，对粪便样品进行了16S rRNA基因测序。从妊娠等110d和哺乳期等21d的15份粪便样品中分别获得538,051条和825,315条高质量序列。平均每个样本产生的高质量序列数在妊娠第110d和哺乳期第21d分别为35,870和55,021个。维恩图显示，在妊娠第110d，对照组、SBP和WB组母猪分别有771、767和710个OTU，其中630个OTU是共享的，42个OTU是唯一的(图5A)。在哺乳第21d，对照组、SBP和WB组母猪分别有876、875和889个OTU，其中790个OTU是共享的，42个OTU是唯一的(图5B)。
图6：妊娠第110d和哺乳期第21d粪便微生物群落α多样性
N=5。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麸皮日粮
细菌α多样性(Shannon指数)在各个时期内不同处理之间没有显著差异(图6a和b)。
图7：基于妊娠110d(A)和哺乳期21d(B)PCoA图
N=5。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麸皮日粮
基于Bray-Curtis相异度的主坐标分析(PCoA)显示，在妊娠第110d和哺乳期第21d，三个处理之间的微生物群落有明显的分离，表明肠道微生物群落发生了变化(图7a，b)。
图8：纤维源对母猪粪便微生物区系组成的影响
在妊娠110d和哺乳期21d，a-b微生物群落在门水平上的条形图，c-d微生物群落在属水平上的条形图。N=5。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麦麸日粮
随后，研究了纤维来源对母猪肠道微生物组成的影响。在门水平上，两个时期的优势门是厚壁菌门、拟杆菌门和螺毛菌门，占95%以上(图8a和b)。
在妊娠第110d时，对照组的前3个属为Clostridium_sensu_stricto_1, norank_f_Bacteroidales_S24-7_group, 和Prevotellaceae_NK3B31_group； SBP组的前3个属为Treponema_2, Christensenellaceae_R-7_group 和Prevotellaceae_NK3B31_group ；WB组前3个属为norank_f_Bacteroidales_S24-7_group, Lactobacil-lus 和 Clostridium_sensu_stricto_1 （图8c）。泌乳第21d，对照组的前3个属为Treponema_2,norank_f_Bacteroidales_S24-7_group和Lactobacillus；SBP组的前3个属为； Treponema_2, Lachnospiraceae_XPB1014_group, 和Christensenellaceae_R-7_group；WB组的前3个属为 Lactobacillus, norank_f_Bacteroidales_S24-7_group和Clostridium_sensu_stricto_1（图8d）。
图9：妊娠第110d(a)和哺乳第21d(b)在门水平的相对丰度
n= 5。CON，对照日粮；SBP，菜浆日粮；WB，麸皮日粮
进一步探讨了不同处理间微生物组成的差异分析。在门水平上，在妊娠第110d，添加SBP的母猪比添加WB的母猪密螺旋体门丰度更高(P < 0.05)(图9a)，而在哺乳第21d，添加WB的母猪的厚壁菌门的丰度比SBP组高(P < 0.05)(图9b)。
图10：妊娠第110天和哺乳期第21天属水平的相对丰度
N=5。CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麸皮日粮
在属水平上，在妊娠第110d，与对照组相比添加SBP显著(P<0.01)降低了Clostridium_sensu_stricto_1和Terrisporobacter的丰度(P<0.01)（图10A），SBP组的Christensenellaceae_R-7_group和Rumi-nococcaceae_UCG-002的丰度显著高于其他两种日粮。另外，与对照组相比，添加WB减少Ruminococcaceae_UCG-002丰度(P <0.01) 。在泌乳21d，添加WB和CON的母猪的Lactobacillus丰度高于饲喂SBP的母猪(P < 0.05)(图10b)。与WB相比，添加SBP显著提高了(P< 0.05)Christensenellaceae_R-7_group, Prevo-tellaceae_NK3B31_group, Ruminococcaceae_UCG-002,和Prevotellaceae_UCG_001丰度。此外，SBP日粮中unclassified_f_Lachnospiraceae丰度高于其他两种日粮(P< 0.05)。
3.7 粪便短链脂肪酸
图11：不同纤维来源对母猪粪便短链脂肪酸的影响
妊娠110d和哺乳期21d粪便短链脂肪酸。数据以均值±标准差表示，n=5。不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。SCFAs，短链脂肪酸；CON，对照日粮；SBP，甜菜浆日粮；WB，麦麸日粮
不同纤维来源对母猪粪便短链脂肪酸的影响如图11所示。妊娠第110d，添加SBP日粮的母猪粪便中醋酸、丁酸和SCFAs的浓度显著高于对照组的母猪(P<0.05)，但与添加WB日粮的母猪无显著差异(图11A)。不同处理间粪便中丙酸、异丁酸、戊酸和异戊酸的浓度差异不显著。泌乳第21d，与对照组母猪相比，添加SBP日粮的母猪其粪便中醋酸、丁酸和总SCFAs含量差异显著(P<0.05)，添加WB日粮的母猪粪便中丁酸含量显著高于对照组母猪(P<0.05)。不同处理间粪便中丙酸、异丁酸、戊酸和异戊酸的浓度没有差异。
4、结论
总之，添加SBP和WB均可改善母猪的新陈代谢、免疫反应和肠道健康，但对微生物群的影响不同。此外，就这些指标而言，SBP比WB更有效。
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