第230期：纳米硒颗粒通过调节NLRP3信号通路改善肠道健康
论文ID
原名：Selenium Nanoparticles Improved Intestinal Health Through Modulation of the NLRP3 Signaling Pathway
译名：纳米硒颗粒通过调节NLRP3信号通路改善肠道健康
作者：Yanhong Chen1, Wei Wu1, Huajin Zhou1, Xingbo Liu1, Shu Li1, Yanbing Guo2, Yuxin Li3,Yongqiang Wang4* and Jianmin Yuan1
*完成单位：
1State Key Laboratory of Animal Nutrition, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing,China
2College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing, China
3Beijing Wahmix Bio-Technology Co., Ltd., Tangshan, China
4Microbiology and Immunology Department of Preventive Veterinary Medicine,
College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing, China
期刊：Frontiers in Nutrition
影响因子：6.59
发表时间：2022-07-05
1、摘要
纳米硒颗粒（NS）在促进动物健康方面发挥着重要作用，但其对肠道健康的影响尚不明确。本研究旨在探讨不同剂量NS对肉鸡肠道健康，特别是空肠杯状细胞发育的影响。试验选用480只1日龄AA肉鸡，随机分为5个处理，每6个重复，每个重复16只鸡。在低硒玉米-豆粕型饲粮中添加0.1、0.2、0.3或0.4 mg/kg的NS。
结果表明：第21天，饲粮中添加NS可有效降低肉鸡死亡率。随着NS浓度的增加，空肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度比呈显著的二次效应（P<0.05）。空肠ZO-1、ZO-2、claudin-3、claudin-5 mRNA表达量随NS剂量的增加呈线性下降（P<0.05）。随着NS浓度的升高，空肠白细胞介素1β（IL-1β）、IL-18 mRNA表达量和活性氧（ROS）浓度呈线性降低（P<0.05）。与对照组相比，添加0.1和0.4 mg/kg NS显著增加了空肠杯状细胞数量（P<0.05）。此外，在添加0.1 mg/kg NS后，Mucin2（Muc2）mRNA表达量呈显著的二次曲线关系（P<0.05）。饲粮中添加NS还能线性降低v-myc禽髓细胞瘤病毒癌基因同源物（c-myc）的表达（P<0.05）。0.2、0.4 mg/kg NS组TUNEL阳性细胞平均密度低于对照组（P<0.05）。同样，Bcl-2、Bax、NLRP3、Caspase-1、TLR-2和MyD88 mRNA表达水平随NS浓度的升高而线性降低（P<0.05）。结果表明，饲粮中添加0.2 mg Se/kg NS可通过调控NLRP3信号通路的激活，降低21日龄肉仔鸡肠道氧化应激和炎症反应，有效促进肠道杯状细胞生长。
2、试验设计
3、结果与分析
表1：试验基础饲粮的组成和营养水平
表2：PCR引物序列
3.1 NS对肉鸡死亡率的影响
图1：NS对肉鸡死亡率的影响。A、B、C、D、E分别代表在基础饲粮中添加0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/kg NS。
饲粮中添加NS可有效降低肉鸡死亡率（图1）。
3.2 NS对空肠形态的影响
表3：NS对肉鸡空肠形态的影响
图2：NS对空肠杯状细胞的影响。（A）通过PAS方法对杯状细胞进行染色（黑色箭头）。（B）不同组中杯状细胞的数量。（C）通过实时qPCR分析空肠中Muc2的mRNA水平。a、B、C、D、E分别代表添加0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/kg NS的基础日粮。a,b,c表示无共同上标差异显著（P<0.05）。NS，硒纳米；PAS，染色剂；Muc2，粘蛋白2。
空肠VH （Y=−7824.9X2+3412.9X+1529.6，R²=0.8042，P<0.05）和VH/CD比（Y=−36.357X2+19.273X+7.1029，R²=0.8222，P<0.05）随NS浓度的增加呈显著的二次效应（表3，图2A）。添加0.1 mg/kg NS空肠VH达到最大值，添加0.30 mg/kg NS空肠VH/CD达到最大值。
3.3 NS对空肠屏障蛋白相关基因mRNA表达的影响
表4 ：NS对肉鸡空肠屏障蛋白相关基因mRNA表达的影响
随着NS剂量的增加，空肠组织中ZO-1（Y=−1.7818X+0.8816，R2=0.855，P<0.01）、ZO-2（Y=−1.5657X+0.8018，R2=0.6574，P<0.05）、claudin-3（Y=−1.8927X+0.945，R2=0.9657，P<0.01）和claudin-5（Y=−1.9663X+0.7722，R2=0.7277，P<0.01）的mRNA表达呈线性下降（表4）；与对照组相比，添加0.1 mg/kg的NS可显著提高空肠中claudin-1的mRNA表达水平（P<0.01），添加0.2和0.3 mg/kg的NS可显著降低claudin-1 mRNA表达水平。
3.4 NS对空肠杯状细胞数量及Muc2基因表达的影响
与对照组相比，添加0.1 mg/kg和0.4 mg/kg NS显著增加空肠杯状细胞数量（P<0.01）（图2A、B）。此外，添加0.1 mg/kg NS显著增加Muc2的基因表达水平（Y=−8.9205X2+2.3609X+0.974，R2=0.7224，P<0.01）（图2C）。
3.5 NS对空肠杯状细胞分化调节因子的影响
表5：NS对空肠杯状细胞分化调节因子的影响
图3：NS对空肠c-myc蛋白表达的影响。A、B、C、D、E分别为基础日粮添加0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/kg NS。a，b用不同字母表示有显著差异（P<0.05）。
随NS剂量的增加，空肠组织中Klf4 mRNA（Y=−1.64X+1.072，R2=0.9264，P<0.05）和c-myc mRNA（Y=−1.4836X+1.0333，R2=0.6843，P<0.01）的表达呈线性下降（表5）。与对照组相比，添加0.2 mg/kg和0.4 mg/kg NS组空肠Nrf2基因表达显著降低（P<0.01）（表5）。此外，饲料中添加NS还线性降低了cmyc的蛋白表达水平（Y=−1.6389X+0.9075，R2=0.8976，P<0.01）（图3）。
3.6 NS对空肠炎症和氧化应激的影响
表6：NS对空肠炎症和氧化应激的影响
随NS剂量的增加，空肠组织中IL-1β mRNA的表达（Y=−1.9663x+0.7722，R2=0.7277，P<0.01）和ROS浓度（Y=−1.5657x+0.8018，R2=0.6574，P<0.01）呈线性下降（表6）。与对照组相比，添加0.1 mg/kg NS组空肠IL-8 mRNA表达显著增加（P<0.05）（表6）。
3.7 NS对空肠细胞凋亡的影响
图4：NS对空肠细胞凋亡的影响。（A）TUNEL法凋亡细胞染色（黑色箭头）。（2）不同组间TUNEL染色切片的平均密度。A、C、E分别为基础日粮添加0、0.2、0.4 mg/kg NS。a，b用不同字母表示有显著差异（P<0.05）。NS，硒纳米。
表7：NS对空肠细胞凋亡基因表达的影响
如图4所示，0.2 mg/kg NS组和0.4 mg/kg NS组TUNEL阳性细胞平均密度明显低于对照组。此外，通过对凋亡相关基因的检测发现，随着NS剂量的增加，空肠组织中Bax（Y=−1.3905X+0.828，R2=0.6831，P<0.01）和Bcl2（Y=−2.2442X+0.8208，R2=0.8149，P<0.01）的基因表达呈线性下降（表7）。
3.7 NS对空肠细胞焦亡的影响
表8：NS对细胞焦亡相关基因的影响
图5：NS对空肠Casepase-1蛋白表达的影响。A、B、C、D、E分别代表添加0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/kg NS的基础日粮。a，b，c，d显著性差异用不同字母表示（P<0.05）。
随着NS浓度的增加，空肠组织中NLRP3（Y=−1.2898X+0.8725，R2=0.761，P<0.05）、Casepase-1（Y=−1.2214X+1.0971，R2=0.671，P<0.05）、IL-18（Y=−1.2262X+0.8488，R2=0.6945，P<0.05）、TLR2（Y=−1.6146X+0.8663，R2=0.8449，P<0.05）、MyD88（Y=−1.8012X+0.9246，R2=0.911，P<0.05）mRNA表达量呈线性下降（表8）。与对照组相比，添加0.1、0.2和0.4 mg/kg NS显著降低空肠组织TLR4 mRNA的表达（P<0.05）（表8）。如图5所示，饲料中添加NS Casepase-1的蛋白表达水平呈线性下降（Y=−0.2362X+1.5208，R2=0.7799，P<0.01）。
4、结论
综上所述，饲粮中添加0.2 mg Se/kg NS可通过调控NLRP3信号通路的激活，降低21日龄肉仔鸡肠道氧化应激和炎症反应，从而有效促进肠道杯状细胞的生长。
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