基于高通量测序的IUGR仔猪肠道微生物区系发育规律研究及枯草芽孢杆菌fmbj对其的调控机制

It has been proved that intrauterine growth retardation (IUGR) is a big concern influencing the structure and the function of the small intestine both in neonates and animals. However, little is known about the diversity of intestinal microbiota in IUGR piglets. The objective of this study, by using high-throughput sequencing technology, bioinformatics analysis method and real-time PCR technology, was to study the development of intestinal microflora in IUGR piglets from birth to weaning. Then, bacillus subtilis fmbj was used as an alternative nutrient supplement in the diet. We aimed 1) to study the positive effect of bacillus subtilis fmbj on the intestinal structure, function and the diversity of intestinal microflora in IUGR piglets; 2) to explore the potential relation among the intestinal redox, intestinal mucosa barrier function and the diversity of microbiota; 3) to demonstrate the underlying mechanism of bacillus subtilis fmbj in the regulation of the intestinal function and microbiota. These results will highlight the nutritional regulation of bacillus subtilis fmbj on animal health and the survival of IUGR piglets, and promote the sustainable development of pig industry.

宫内发育迟缓（IUGR）在多胎动物和人类中普遍存在，可导致动物肠道结构和功能的损伤，但对肠道微生物多样性的研究却十分缺乏。本项目首先利用高通量测序技术、生物信息学分析方法和实时荧光定量PCR技术,系统研究IUGR仔猪从出生到断奶的肠道微生物区系的发育规律。在此基础上，研究枯草芽孢杆菌fmbj改善IUGR仔猪肠道结构、功能和微生物多样性的效果，并通过检测肠道氧化还原状态指标和关键因子（PGC-1α、Nrf2等），以及肠道黏膜损伤的关键因子（MUC2、Tff3、NF-κB、EGF等）mRNA和蛋白表达水平，试图挖掘肠道氧化还原状态指标和肠道黏膜屏障功能与肠道微生物区系之间的内在联系，阐述枯草芽孢杆菌fmbj调控仔猪肠道功能和微生物区系的分子机制，从而确定新的营养调控靶点，保障动物健康，提高IUG仔猪存活率，促进我国养猪业的可持续发展。

研究IUGR仔猪生命早期生长发育规律以及肠道功能状态，并通过营养调控手段进行改善，对其后期良好的生长发育起着关键的作用。目前研究表明，IUGR猪在不同的生长阶段中都存在肠道功能受损的现象。枯草芽孢杆菌是一种革兰氏阳性好氧益生菌，研究发现该益生菌具有促生长、改善肠道功能、提高机体免疫能力、以及调节肠道微生态系统的作用。然而，有关枯草芽孢杆菌在IUGR猪上的研究，尤其是哺乳阶段仔猪上的研究鲜有报道。本项目通过研究24日龄IUGR哺乳仔猪生长发育和肠道功能状态以及微生物区系，探讨IUGR对哺乳阶段仔猪生长性能、肠道消化吸收和抗氧化功能、肠道上皮细胞增殖和凋亡以及肠道菌群的影响。结果表明，IUGR抑制了仔猪在哺乳阶段的生长，肠道形态和功能都受到了不同程度的损伤，但对肠道菌群影响不大。通过哺乳阶段灌胃枯草芽孢杆菌，我们发现IUGR仔猪的生长性能得到提高，肠道形态和消化功能得到改善，并且可能通过激活NRF2/ARE信号通路提高肠道抗氧化能力，通过调节肠上皮细胞的增殖和凋亡维护肠上皮稳态，以及通过提高有益菌丰度、降低有害菌丰度改善肠道菌群丰度和结构。以上结果表明，IUGR对仔猪生命早期的生长发育、肠道各功能以及肠道菌群结构均会造成不利的影响，而枯草芽孢杆菌能够有效缓解这些负面效果。该项目研究了IUGR对哺乳仔猪生长发育、肠道功能以及微生物区系的负面影响，并探讨了枯草芽孢杆菌对IUGR哺乳仔猪肠道功能和肠道菌群调节作用，为哺乳阶段IUGR仔猪营养调控提供理论依据。..