早期断奶应激对羔羊肠道屏障的影响及其机制研究

Early weaning could improve the reproductive efficiency of ewes and rumen development of lambs and therefore could increase the economic benefits. However, early weaning stress is reported to impair intestinal barrier function, the mechanisms have not yet been elucidated. Based on our previous researches on the effect of early weaning on gut microbial diversity and expression of Toll-like receptor family and tight junction protein genes in lambs, firstly, we plan to study the effect of early weaning on intestinal morphology, permeability, ultrastructure of tight junction, intestinal microcirculation, anti-oxidation index and immune response et al. indexes which reflect the function of intestinal barrier, then combine the assessment of the effect of early weaning stress on intestinal barrier function with RNA-Seq technology, bacteria 16S rDNA high-throughput sequencing technology and metabolic pathways verification to explore the principal mechanisms of intestinal barrier injury caused by early weaning stress. The research results are helpful for the better understanding of mechanisms of early weaning stress, can provide the references for early weaning and healthy rearing in lambs.

羔羊早期断奶技术对提高母羊的繁殖效率，促进羔羊瘤胃发育，增加生产效益等方面意义重大，但断奶过早可能会诱发应激反应导致羔羊肠道屏障损伤，对羔羊的健康产生不利影响，且其机理仍不清楚。项目组前期研究结果表明早期断奶对羔羊肠道微生物区系、紧密连接蛋白和Toll样受体家族基因表达具有显著影响，在此工作基础上，本项目拟从肠道物理屏障结构与功能、肠粘膜微循环、抗氧化指标和免疫功能等多个角度综合评价断奶日龄对羔羊肠道屏障功能的影响及其长期效应，再结合微生物16S rDNA高通量测序技术分析肠道菌群结构与肠道屏障功能的关系，利用转录组测序技术分析断奶应激条件下肠道基因表达与调控的差异，筛选出关键基因和信号通路，并进行生物学功能验证，系统研究早期断奶应激损伤羔羊肠道屏障的主要机制。研究结果有助于对羔羊早期断奶应激机制的深入认识，可为羔羊早期断奶技术的合理利用和早期补饲料的研发提供依据。

断奶前后是羔羊消化道发育的关键阶段，断奶应激可能会对羔羊生理产生多方面的影响，并影响消化道的发育和肠道屏障功能，对羔羊生长发育和健康产生不利影响。本项目在分析断奶和代乳粉饲喂量对羔羊生长性能、系统免疫和应激相关指标以及养分消化动态变化规律的基础上，进一步从多个角度综合评价断奶对羔羊肠道屏障功能的短期影响和长期影响，并结合肠道微生物多样性分析和转录组分析，探讨了断奶应激影响羔羊消化道结构与功能发育和肠道屏障功能的主要机制，获得如下主要结果：. （1）21d断奶会显著降低羔羊21d~49d生长性能。羔羊断奶后1d~3d会产生明显的心理应激，但7d后就会恢复，但对血液免疫指标和营养物质消化利用的影响会持续较长时间。营养调控可使羔羊断奶后呈现完全不同的免疫状态，代乳粉饲喂量由平均体重的2%提高到平均体重的4%可降低断奶应激引起的免疫应答和炎症反应。. （2）断奶降低了羔羊肠道乳糖酶活性，提高了淀粉酶活性。断奶导致了肠绒毛损伤，降低了回肠绒毛高度，导致了回肠细胞氧化损伤，降低了回肠组织IgA浓度。断奶促进了肠上皮细胞的分化和增殖，断奶抑制了细胞凋亡，这可能是断奶应激条件下肠道组织维持上皮细胞数量的一种调节机制。. （3）断奶羔羊通过转录调控促进了肠道免疫反应，并通过转录调控促进了肠道组织细胞周期进程，包括促进肠细胞分化、增殖与坏死，但是抑制了细胞凋亡过程，这可能是肠道组织在面临环境压力尤其是营养性应激的情况下维持肠绒毛细胞数量和肠道屏障功能的调节机制。. 本项目从羔羊生长与健康、肠道屏障功能评价、微生物多样性和转录组水平等方面系统地阐明了断奶对羔羊消化道结构与功能发育和肠道屏障的影响及其机理。研究结果有助于对羔羊早期断奶应激机制和消化道发育规律的深入认识，可为羔羊早期断奶技术的合理利用和营养调控策略的建立提供依据。