论文ID
原名：Dietary Glutamic Acid Modulates Immune Responses and Gut Health of Weaned Pigs
译名：日粮谷氨酸调节断奶仔猪的免疫反应和肠道健康
作者：Hyunjin Kyoung1,†, Jeong Jae Lee1,†, Jin Ho Cho2,†, Jeehwan Choe3, Joowon Kang1, Hanbae Lee4, Yanhong Liu5, Younghoon Kim6, Hyeun Bum Kim7,* and Minho Song1,*
完成单位：
1 Division of Animal and Dairy Science, Chungnam National University , Daejeon 34134, Korea; kyounghyunjin@gmail.com (H.K.); leejeongjae@gmail.com (J.J.L.); kangkr99@naver.com (J.K.)
2 Division of Food and Animal Science, Chungbuk National University , Cheongju 28644, Korea; jinhcho@cbnu.ac.kr
3 Department of Beef Science, Korea National College of Agriculture and Fisheries, Jeonju 54874, Korea; choejhw@gmail.com
4 Pathway Intermediates, Seoul 06253, Korea; lhb@easybio.co.kr
5 Department of Animal Science, University of California, Davis, CA 95616, USA; yahliu@ucdavis.edu
6 Department of Agricultural Biotechnology and Research, Institute of Agriculture and Life Science,Seoul National University, Seoul 08826, Korea; ykeys2584@snu.ac.kr
7 Department of Animal Resources Science, Dankook University , Cheonan 31116, Korea
* Correspondence: hbkim@dankook.ac.kr (H.B.K.); mhsong@cnu.ac.kr (M.S.)
† These authors contributed equally to this work as the first authors.
期刊：Animals (Basel)
影响因子：2.323
发表时间：2021-02-15
1、摘要
简单概述：断奶应激可导致肠道屏障功能障碍、免疫系统破坏和肠道微生物区系紊乱，从而减少营养物质的吸收，引起肠道疾病。谷氨酸是一种非必需氨基酸，广泛存在于人体内，在细胞代谢和免疫反应中起着重要作用。本研究旨在探讨日粮中添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、营养物质消化率、免疫反应和肠道健康的影响。根据这一结果，日粮中添加谷氨酸提高了断奶仔猪的生长性能、营养物质消化率、肠道形态和紧密连接蛋白的回肠基因表达，改善了免疫反应和肠道微生物区系。本研究为了解日粮谷氨酸作为饲料添加剂对断奶仔猪生长性能和肠道健康的功能性利用提供了信息。
摘要：日粮谷氨酸(GLU)因其功能特性可能影响猪的生长性能和健康而被用作饲料添加剂。本试验旨在研究日粮中添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、营养物质消化率、免疫反应和肠道健康的影响。试验选用96头断奶仔猪(体重8.07±1.17 kg，28日龄)，按完全随机区组设计，分为2个处理(6个重复/处理，8头/重复)：(1)典型断奶仔猪日粮(CON)；(2)CON添加0.5%谷氨酸(GLU)。实验期为4周。所有数据和样本的收集都是在实验期间的特定时间点进行的。饲喂GLU的仔猪前两周的平均日增重、平均日采食量和养分消化率均高于饲喂CON组仔猪。此外，与对照相比，日粮谷氨酸增加了绒毛高度与隐窝深度的比值、杯状细胞的数量以及Claudin家族和Occludin基因的回肠表达，但降低了血清TNF-α、IL-6和回肠TNF-α的基因表达。此外，饲喂GLU组仔猪与饲喂CON组仔猪相比，提高普氏杆菌属和厌氧弧菌属细菌群落的相对组成，降低梭状芽孢杆菌属和嗜T杆菌属的细菌群落相对组成。本研究表明，日粮谷氨酸通过调节营养物质消化率、肠道形态、紧密连接蛋白和细胞因子的回肠基因表达、免疫反应和肠道微生物群落，从而影响断奶仔猪的生长性能和健康。
2、试验设计
3、结果与分析
表1：断奶仔猪基础日粮组成
表2：细胞组织紧密连接蛋白和炎症因子基因表达的基因特异性引物序列
3.1 生长性能和营养物质消化率
表3：日粮处理对断奶仔猪生长性能的影响
表4：日粮处理对断奶仔猪营养物质消化率的影响
与CON相比，日粮GLU提高了断奶仔猪8-14天的平均日增重(p< 0.05)和1-14天的平均日增重(p< 0.10)(表3)。但日粮处理对断奶仔猪15-28天生长性能、整个试验期和断奶后前2周腹泻频率无显著影响(表3)。日粮中添加谷氨酸显著提高了DM和能量的AID和ATTD (p< 0.05)(表4)。
3.2肠形态与回肠紧密连接蛋白和细胞因子的基因表达
表5：日粮处理对断奶仔猪肠道形态的影响
日粮中添加谷氨酸组的仔猪肠道VH (p< 0.10)、VH:CD (p< 0.05)和杯状细胞数量均高于对照组(p< 0.05)。十二指肠、空肠中VH:CD (p< 0.10)和杯状细胞数(p< 0.05)，回肠中VH:CD (p< 0.10)、VA（绒毛面积） (p< 0.05)和杯状细胞数(p< 0.10)均显著高于CON(表5)。然而，不同日粮处理之间的CD和VW（绒毛宽度）没有差异(表5)。
图1：断奶仔猪回肠紧密连接蛋白和炎症因子基因表达水平的研究
与CON相比，日粮中谷氨酸增加了(p< 0.05) CLDN1、2和3家族和OCLN紧密连接蛋白以及MUC1和炎症因子(IL-1β、IL-6、INF-γ和MCP1)回肠基因的表达(图1)。然而，与CON组相比，GLU组仔猪回肠TNF-α基因表达降低(p< 0.05)(图1)。
3.3血液和免疫反应
表6：日粮处理对断奶猪血液特征的影响
表7：日粮处理对断奶仔猪免疫应答的影响
如表6所示，与CON相比，日粮谷氨酸对白细胞、红细胞和红细胞比容没有影响。有趣的是，饲喂谷氨酸的仔猪在第7天有升高血红蛋白的趋势(p< 0.10)。如表7所示，饲喂谷氨酸的仔猪与对照组相比有降低第7和14天血清TNF-α、第7天血清中IL-6和第14天 IL-1β的趋势(p< 0.10)。
3.4肠道微生物群
表8：日粮处理对断奶仔猪细菌α多样性的影响
图2：粪便微生物区系主成分分析
图3：从每个处理组汇集DNA扩增子中提取的总细菌门(A)和属(B)水平的分类
质量过滤后，CON和GLU组断奶仔猪的序列reads数分别为145,258和155,043，但OTUs、Chao1、Shannon和Inverse Simpson等α多样性指数在不同日粮处理间无差异(表8)。β多样性的PCoA图如图2所示，CON和GLU之间的微生物种群有明显的分离。不同日粮处理之间的总细菌分类如图3所示，在门水平上，两种日粮处理断奶仔猪的微生物群中厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的比例均超过90%，但在门水平上，日粮处理之间的微生物群组成没有差异(图3a)。在属水平上，饲喂谷氨酸的断奶仔猪的普雷沃氏菌(prevotella)和厌氧菌(anaerovibrio)的相对丰度均高于饲喂CON的仔猪(图3b)。然而，饲喂谷氨酸的断奶仔猪中梭状芽胞杆菌和嗜T杆菌属的相对丰度比饲喂CON的低(p< 0.05)(图3b)。
4、结论
本研究结果表明，日粮中添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、营养物质消化率、免疫反应和肠道健康均有积极影响。数据表明，断奶仔猪生长性能和营养物质消化率的综合提高可能与上调紧密连接蛋白和改变肠道微生物群改善肠道形态和肠道屏障功能有关。此外，研究结果提示，日粮GLU调节血清免疫反应和回肠细胞因子基因表达，可能与肠道免疫系统有关。由此可见，日粮中添加谷氨酸对断奶仔猪的生长性能和肠道健康具有一定的促进作用。
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