基于PGC-1α/Nrf2通路研究姜黄素缓解肉鸡肠道线粒体功能紊乱的抗氧化机制

Oxidant stress prevails in the modern livestock industry. Mitochondrial dysfunction is one of the most important mechanisms for oxidant stress-induced intestinal damages in animals. Curcumin, a naturally occurring antioxidant, is capable to improve the antioxidant defense system and mitochondrial function in broilers. Previous studies showed that curcumin, demethoxy- and bisdethoxy-curcumin shared similar pharmacological potencies but exhibited different antioxidant activities. However, little is known about the comparative antioxidant capacities in vivo across these three curcumin and their mitochondrial mechanism of attenuating intestinal oxidant damages in broilers. The objective of this study, by using flow cytometry, western blot and immunofluorescence technology, was (1) to systematically compare the effects of these three curcumin on the performance, antioxidant capacity and intestinal mitochondrial function in broilers; (2) to explore the role of PGC-1α/Nrf2 signaling pathway in curcumin improving intestinal mitochondrial function and redox system in broilers. These results will contribute to revealing the comparative antioxidant activities of these three curcumin and their potential mechanism for the intestinal protection in broilers. Moreover, the results will highlight the nutritional regulation on general health of broiler chickens under intensive rearing system.

动物肠道损伤在现代养殖业中普遍存在。线粒体功能紊乱是导致畜禽肠道氧化损伤的潜在机制之一。姜黄素是一种天然抗氧化剂，可提高肉鸡的抗氧化力和线粒体功能。前期研究发现，姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素虽具有相似的药理学功能，但其抗氧化活性存在较大差异。而目前国内外研究对不同姜黄素的抗氧化活性差异及其改善线粒体功能、缓解肠道氧化损伤的作用机制并不清楚。本项目拟在此基础上，利用流式细胞术、Western Blot、免疫荧光等技术手段，比较不同姜黄素对肉鸡生长性能、总抗氧化力和肠道线粒体功能的影响。在此基础上，通过LPS诱导肠道氧化损伤，研究PGC-1α/Nrf2通路在姜黄素调节线粒体功能和氧化还原系统中的作用机制。项目结果有助于明晰不同姜黄素在动物体内的抗氧化活性差异及其抗氧化机制，并可为集约化生产下维持肉鸡的肠道健康提供新思路。

小肠组织作为肉鸡体内最重要的消化器官和天然免疫的第一道防线，对环境应激造成的氧化损伤非常敏感。一旦肠道发生氧化应激反应，不仅会降低对营养物质的消化吸收，还可能诱发肠道炎症反应和全身免疫抑制，严重时甚至导致肉鸡死亡，降低经济效益。基于此，寻求有效的营养调控手段改善肉鸡小肠线粒体功能和氧化还原状态，对保障肉鸡肠道健康及提高生产性能具有重要的意义。试验一，通过自由基清除试验和红细胞氧化应激模型比较研究三种姜黄素的体外抗氧化活性。结果显示，三种姜黄素能有效地中和自由基，抑制脂质过氧化，降低红细胞溶血率和MDA浓度，提高SOD活性。试验二，选取1日龄健康肉鸡480只，随机分为3个组，分别饲喂基础日粮、150 mg/kg姜黄素和双去甲氧基姜黄素。结果显示：姜黄素和双去甲氧基姜黄素可提高肉鸡日增重，改善胸肌的系水力和嫩度，降低血清MDA浓度，提高血清T-AOC，降低空回肠Eh。BUR组肝脏GSH含量、CUR和BUR组空肠GSH含量较CON组相比均有显著提高（P<0.05）。姜黄素和双去甲氧基姜黄素显著提高血清ABTS+清除率、血清和肉鸡排泄物的FRAP值，双去甲氧基姜黄素显著提高日粮的ABTS+清除率。试验三，选取640只1日龄健康肉鸡，采用2*2因子试验设计（日粮和LPS应激）,随机分为4个处理组，分别为饲喂基础日粮+注射生理盐水、饲喂含有150 mg/kg双去甲氧基姜黄素的日粮+注射生理盐水、饲喂基础日粮+注射LPS、饲喂含有150 mg/kg双去甲氧基姜黄素的日粮+注射LPS。结果显示：双去甲氧基姜黄素显著抑制LPS诱导的血清DAO活性、肠道ROS浓度升高和线粒体膜电位降低，降低空肠8-OHdG、回肠MDA和PC含量，提高空回肠T-SOD、空肠GR和回肠GST活性，降低肠道Eh，改善线粒体呼吸链复合物I、II、IV和V的活性，提高肠道抗氧化基因Nrf2等和线粒体Trx2/Prx3抗氧化系统的表达量。且这些指标在日粮和LPS处理间存在明显的互作。结论：姜黄素和双去甲氧基姜黄素可改善肉鸡的生产性能和肠道抗氧化系统；双去甲氧基姜黄素显著缓解了LPS诱导肠道氧化损伤和线粒体功能紊乱，降低Eh，激活Nrf2相关的抗氧化基因表达和线粒体Trx2/Prx3抗氧化系统。项目结果有助于明晰不同姜黄素在动物体内的抗氧化活性差异及其抗氧化机制，并可为集约化生产下维持肉鸡的肠道健康提供新思路。