TFR1/Fe2+与SystemXC-/GPX4介导的铁死亡在氧化应激诱导的仔猪 肠道损伤中的作用及其营养调控

Oxidative stress, which negatively affects the performance and health of the pigs, exists commonly in the swine industry. Our previous studies found that oxidative stress resulted in intestinal injury, however, the mechanism was not clear. Ferroptosis is a new identified cell death form which occurs in the condition of lipid oxidation and enrichment of Fe2+ in the cell simultaneously. Therefore, we hypothesize that ferroptosis plays an important role in intestinal injury of piglets subjected to oxidative stress. This project will adopt diquat-induced oxidative stress model. Firstly, we will investigate the effect of oxidative stress on ferroptosis and its signaling pathway in intestine of piglets. Secondly, we will regulate the key factors (TFR1, Fe2+, System XC-, and GXP4) to investigate the effect of ferroptosis on IPEC-J2 injury. Lastly, this study will explore the effect of holly polyphenol on the intestinal injury and ferroptosis of the piglets under oxidative stress. This project will be helpful to understand the mechanism of intestinal injury and provide nutritional methods to relieve intestinal injury of piglets subjected to oxidative stress.

氧化应激在养猪生产中普遍存在，影响猪的生长与健康。我们前期研究发现氧化应激导致肠道损伤，但损伤机制尚未研究清楚。铁死亡是近年新鉴定的一种细胞死亡方式，铁死亡需要同时满足脂质过氧化和细胞内富集Fe2+。因此，我们推测铁死亡可能在氧化应激诱导的仔猪肠道损伤中发挥重要作用。本项目以diquat建立氧化应激模型，首先研究氧化应激对仔猪肠黏膜细胞铁死亡及其信号通路的影响，并进一步研究调控铁死亡关键因子（TFR1、Fe2+、System XC-和GXP4）对IPEC-J2损伤的影响，以揭示铁死亡是否参与氧化应激诱导的肠道损伤。在此基础上，研究冬青多酚对仔猪肠黏膜细胞铁死亡及其信号通路的调控作用，以探索冬青多酚是否可通过抑制铁死亡缓解氧化应激导致的肠道损伤。本研究有助于探索氧化应激损伤肠道的机制，为营养调控缓解肠道损伤提供新的思路。

植物多酚具有抗氧化活性，能通过还原氧化应激产物活性氧，提高抗氧化酶的活性，在一定程度上缓解氧化应激，而TFR1/Fe2+与System Xc-/GPX4信号通路调控的细胞铁死亡又与氧化应激密切相关。因此，本项目预测冬青多酚可能通过调节铁死亡信号通路来缓解diquat诱导的断奶仔猪的肠道损伤。试验研究了冬青多酚对diquat刺激仔猪空肠、回肠损伤的调节作用，并从调控肠黏膜细胞铁死亡的角度探讨其机理。选取32头健康的断奶仔猪（杜 长  大，体重为8.16 ± 0.68 kg），采用2  2因子设计，主因子分别为日粮处理（基础日粮或添加0.02%冬青多酚的基础日粮）和氧化应激处理（注射生理盐水或diquat）。饲喂21 d后，各组的断奶仔猪（n = 8）腹膜注射10 mg/kg BW的diquat或生理盐水。注射7 d后称重并麻醉屠宰，取空肠、回肠样品待测。在试验第1 d、22 d和28 d记录仔猪体重、采食量。结果表明：（1）冬青多酚显著提高了空肠绒毛高度、蔗糖酶活性、蛋白质含量、蛋白质/DNA比值和回肠绒毛高度、绒毛高度/隐窝深度比值、麦芽糖酶活性、蛋白质含量、RNA/DNA比值。（2）冬青多酚显著提高了空肠T-AOC、GSH-PX活性、GSH含量和回肠T-AOC、GSH-PX活性，显著降低了空肠MDA含量。（3）小肠超微结构透射电镜图显示，冬青多酚可在一定程度上缓解diquat诱导的断奶仔猪小肠细胞微绒毛稀疏、紧密连接中断、线粒体固缩、线粒体嵴消失和内质网扩张等损伤。（4）冬青多酚显著提高了空肠SLC7A11、GPX4和回肠SLC7A11的mRNA表达量，显著降低了空肠TFR1和回肠HSPB1的mRNA表达量。（5）冬青多酚显著提高了空肠GPX4和回肠GPX4、SLC7A11的蛋白表达量，显著降低了回肠TFR1的蛋白表达量。综上所述，冬青多酚可能是通过调控铁死亡信号通路中关键因子的表达来缓解肠道的氧化损伤。