仔猪肠道物理屏障对脂肪酸代谢的影响及抗菌肽调控机制研究

The gut barrier dysfunction caused by weaning stress in pigs，leads to impaired nutrient absorption, decreased immunity and even diarrhea. To date, most of researches have been focused on chemical, biological, and immunological barrier function in the intestinal tract. However, studies have shown that intestinal physical barrier may play an important role in the nutrients absorption, especially in fatty acid absorption. Till now, the effect of dysfunction in intestinal physical barrier on fatty acid absorption has been largely unknown. In this study, the dysfunction model of pig intestinal physical barrier will be established and the effect of physical barrier dysfunction on the absorption of fatty acid will be investigated in living animals, tissues and cells by using metabolomics, proteomics and isotopic tracer method. In addition, the molecular mechanism and signal pathway will be characterized by analyzing the effect of changes in intestinal tight junction proteins, fatty acid transporters on the fatty acid absorption. Furthermore, the experiments will be conducted to investigate the effect of antimicrobial peptide on the gut barrier function and intestinal fatty acid absorption as well as its underlying mechanism. The project will provide fundamental understanding and technical support for nutritional manipulation; to improve the nutrient utilization efficiency and disease resistant during weaning stress. It will further supply potential applications in reducing antibiotic usage and weaning diarrhea in piglets.

断奶应激易导致仔猪肠道损伤，导致养分消化吸收障碍并伴随着抵抗力下降和腹泻。在肠道诸多屏障中，人们更多关注仔猪肠道的化学屏障、生物屏障和免疫屏障，然而有较多的研究表明，肠道的物理屏障在养分吸收特别是脂肪酸吸收方面可能起着重要的作用，但肠道物理屏障的损伤对脂肪酸等养分的吸收的影响及其机制的研究鲜有报道。因此，本研究拟通过建立仔猪肠道物理屏障损伤模型，利用动物活体、组织和细胞试验，结合代谢组学、蛋白质组学以及同位素示踪法系统研究肠道物理屏障损伤对脂肪酸吸收的影响，并从肠道紧密连接蛋白、脂肪酸吸收转运关键蛋白及其信号通路进一步探索肠道物理屏障影响脂肪酸吸收的机制；在此基础上，探讨肠道物理屏障介导的抗菌肽对脂肪酸吸收的调控作用及其机制。这将为针对性的营养调控或防治仔猪因断奶应激造成的营养物质消化吸收障碍，提高仔猪养分利用效率，增强仔猪抗病力、降低断奶腹泻，减少抗生素的使用提供理论基础和技术支撑。

断奶等应激容易造成仔猪肠道屏障功能损伤，导致养分消化吸收障碍，并往往伴随着抵抗力下降和较严重的腹泻。在主要养分中，又以作为主要能量物质的脂肪酸的吸收利用影响较大。在肠道诸多屏障中，人们更多关注仔猪肠道的化学屏障、生物屏障和免疫屏障，然而有较多的研究表明，肠道的物理屏障在养分吸收特别是脂肪酸吸收方面可能起着重要的作用，但肠道物理屏障的损伤对脂肪酸等养分的吸收的影响及其机制的研究鲜有报道。本项目首次系统地构建了体内外相结合的肠道损伤模型，包括利用断奶腹泻仔猪、大肠杆菌K88感染仔猪、大肠杆菌O157感染大鼠的方法成功构建了3种肠道物理屏障损伤体内模型，以及通过大肠杆菌K88侵染和LPS刺激猪肠道上皮细胞成功构建了2种体外细胞损伤模型。利用此模型，首先揭示了肠道物理屏障损伤在断奶应激抑制中长链脂肪酸吸收过程中的作用，进一步挖掘得到了FATP4、AMPKα、caspase-3、m6A甲基化等调控肠道脂肪酸吸收的屏障关键因子，并系统解析了这些屏障关键因子调控肠道脂肪酸吸收的分子机制。在此基础上，发现断奶仔猪腹腔注射抗菌肽KR-32、CWA，或者灌胃分泌抗菌肽的益生菌，能够通过PPAR-γ途径调控紧密连接蛋白和脂肪酸转运相关蛋白FATP4、CD36的表达来保护肠上皮细胞的屏障功能和促进脂肪酸的吸收。研究成果在国内外顶级期刊Nucleic Acids Research、Journal of Animal Science and Biotechnology、Journal of Animal Science等杂志发以第一标注发表论文19篇；授权国家发明专利5项，国际发明专利1项。本项目研究内容作为重要的内容支撑获得了国家科技进步二等奖1项和浙江省科技进步一等奖1项。以本项目成果为基础开发的调控内源抗菌肽表达的营养调控策略，在全国十余家企业得到了应用，为针对性的防治仔猪断奶等应激造成的养分吸收障碍、改善仔猪抗病力、减少抗生素使用、降低腹泻等方面得到了明显的效果，取得了较好的经济和生态效益。