嗜酸乳杆菌对断奶仔猪肠黏膜屏障损伤的保护作用及其通过NF-κB信号通路调控屏障功能的作用机制

Weaning stress often leads to intestinal mucosal injury and decreased barrier function. Lactobacillus acidophilus has good protecting and repairing effects on the barrier function of intestinal mucosa. It is speculated according to studies that, up-regulating the expression of intestinal epithelial tight junction protein Occludin, Claudin-1 or ZO-1, and regulating NF-κB signal pathway may play apositive role. But its mechanism is still unknown. On the basis of previous studies, using the technological means of nutriology, cell line model, western blotting, PCR, confocal laser scanning and positioning microscopy and so on, this study is designed to: (1) define the internal relation between Lactobacillus acidophilus, tight junction protein and intestinal epithelial barrier function in; (2) illustrate the main effect or molecules of lactobacillus acidophilus which regulate the barrier function, and the key protein factor which inhibit NF-κB; (3) reveal the mechanism which lactobacillus acidophilus protect the barrier function of intestinal mucosa through NF-κB signal pathways. The study results will provide a necessary theoretical basis for systematically interpreting the mechanism of Lactobacillus acidophilus regulating the barrier function of intestinal mucosa and a potential technical support to relieve the intestinal mucosal injury cause by weaning stress.

断奶应激常常导致仔猪肠黏膜损伤，肠道屏障功能下降。研究表明，嗜酸乳杆菌对肠黏膜屏障功能具有良好的保护和修复作用。嗜酸乳杆菌上调肠道上皮细胞紧密连接蛋白Occludin、Claudin-1、ZO-1的表达及调节NF-κB信号通路可能为其促进肠道屏障功能发挥了积极作用。但有关其作用机理尚不明确。本项目拟在前期工作的基础上，运用营养学、细胞系模型、免疫印迹、PCR、共聚焦显微定位等技术手段：（1）明确嗜酸乳杆菌与仔猪上皮细胞紧密连接蛋白及屏障功能之间的内在关系；（2）阐明嗜酸乳杆菌发挥调节屏障功能的主要效应分子及其抑制NF-κB的关键蛋白因子；（3）揭示嗜酸乳杆菌通过NF-κB信号通路保护仔猪肠黏膜屏障功能的作用机制。研究结果将为系统解释嗜酸乳杆菌调控仔猪肠黏膜屏障功能的作用机制提供必要的理论依据，并为生产中减缓因断奶应激导致的仔猪肠黏膜损伤提供潜在的技术支持。

本项目通过体内与体外模型相结合，综合运用动物营养学、细胞生物学、分子生物学和微生物学等研究思路和方法，从机体（仔猪）、细胞（IPEC-J2细胞）和分子水平（NF-κB信号通路）逐层深入系统地探讨了嗜酸乳杆菌对断奶仔猪肠黏膜屏障损伤的保护作用及其通过NF-κB信号通路调控屏障功能的作用机制。（1）通过饲养试验研究了饲粮中添加不同水平嗜酸乳杆菌对断奶仔猪生长性能、养分利用、肠道功能和肠道微生物的调控作用。结果表明，3%嗜酸乳杆菌为最佳添加量，其可促进仔猪生长发育和养分吸收，降低肠道pH，提高粗蛋白质养分消化率、空肠蔗糖酶、乳糖酶、麦芽糖酶活性，并改善仔猪肠道形态和空肠上皮超微结构；（2）探索了不同浓度过氧化氢对IPEC-J2细胞的氧化应激反应，以建立猪肠道上皮细胞氧化应激模型，结果表明1.2 mM过氧化氢为构建IPEC-J2氧化应激模型最佳浓度，成功建立猪肠道上皮细胞氧化应激模型，1.2 mM过氧化氢显著降低细胞活力和细胞上清液SOD、GSH-Px和CAT活力，而显著提高细胞内MDA含量，证明IPEC-J2氧化应激模型建立成功。（3）基于上述建立的氧化应激模型，以IPEC-J2细胞为研究对象，考察嗜酸乳杆菌对嗜酸乳杆菌对氧化应激条件下IPEC-J2细胞的修护作用，结果表明，嗜酸乳杆菌可促进IPEC-J2细胞增值，改善细胞抗氧化状态，保护仔猪肠黏膜屏障损伤。（4）通过NF-κB特异性抑制剂Bay11-708、PDTC和Parthenolide抑制NF-κB信号通路探讨了嗜酸乳杆菌对肠道上皮细胞氧化应激损伤修复的作用机制，结果表明，嗜酸乳杆菌通过调控NF-κB信号通路缓解过氧化氢诱导的猪肠道上皮细胞氧化损伤。本项目研究结果可为嗜酸乳杆菌在断奶仔猪饲粮中的研究和应用提供理论依据和实践参考。