从肠道微生物—TLRs—β-防御素途径探讨热应激对肉鸡肠道屏障功能的影响

Intestinal microbiota play a critical role in the maintenance of intestine integrity and the regulation of host intestinal innate immune response, in which Toll-like receptors expressed in gut are the important mediator and modulator by intestinal microbes in maitaining the gut integrity and immune homeostasis.Thus, whether changes in the composition of intestinal microbiota can lead to alternation of TLRs expression pattern and then the change of downstream innate immune effector-β-defensins? Based on our previous research work, this project, therefore, aims to investigate the composition of intestinal microbiota, innate immunity-related genes TLRs and β-defensins expression, and the intestinal injury in broilers under heat stress, and also the modulatory effect of probiotics on the above mentioned parameters of heat stressed-broilers by in vivo and in vitro experiments, and thus to demonstrate the effect of heat on the intestinal barrier function and the underlying mechanism by in vivo and in vitro experiments from the the intestinal microbiota—TLRs—β-defensins point of view, which would contribute to the elucidating the underlying mechanism by which the heat stress affects the innate immune function in broiler gastrointestine. Novel biomarkers would be found to evaluate the effect of heat stress on intestinal barrier function, which thus would enrich the heat stress theory.

肠道微生物在促进肠道黏膜和免疫系统的发育、维护肠道黏膜结构的完整、调节宿主肠道天然免疫应答中发挥着重要作用。Toll样受体（TLRs）是肠道微生物维持肠道结构完整和免疫功能稳衡的重要介导者和调控者，肠道微生物失衡和TLRs表达模式异常是引起肠道损伤、炎症和防御功能降低的重要起因之一。那么，热应激条件下鸡肠道微生物组成的改变是否导致肠道TLRs基因表达模式发生变化并进而引起下游免疫效应分子β-防御素表达变化而影响肠道的防御功能？基于我们前期研究，本项目将利用体内和体外实验研究热应激条件下肉鸡肠道微生物组成、TLRs和β-防御素等天然免疫相关基因表达变化以及肠道结构损伤变化；同时研究热应激条件下益生菌对这些指标的调节作用，从肠道微生物－TLRs－β-防御素途径探讨热应激对肉鸡肠道屏障功能的影响及可能的作用机制。项目研究有可能发现用于评价热应激对肠道屏障功能损伤的新生物标志物，丰富热应激理论。

TLRs是肠道微生物维持肠道结构完整和免疫功能稳衡的重要介导者和调控者，肠道微生物失衡、TLRs及β-防御素表达模式异常是引起肠道损伤、炎症和防御功能降低的重要起因之一。那么，热应激条件下鸡肠道微生物组成的改变是否导致肠道TLRs基因表达模式发生变化并进而引起下游免疫效应分子β-防御素（AvBDs）表达变化而影响肠道的防御功能？针对这些科学问题，本项目从鸡肠道天然免疫应答的关键启动者肠道微生物、TLRs及其启动后的重要天然免疫效应分子―β-防御素基因表达变化的新角度初步解析了热应激对鸡肠道屏障功能的影响及其可能的作用机制。同时探讨了热应激条件下益生菌对肠道“微生物－TLRs－β-防御素”路径中相关基因表达的调节作用。研究发现，慢性热应激显著降低肉鸡采食量、日增重和饲料转化率，饲粮添加益生菌Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus plantarum、Enterococcus faecalis混合物）可改善热应激条件下肉鸡的生产性能。慢性热应激降低肉鸡回肠、盲肠内容物和黏膜菌群丰富度和多样性，降低优势菌群拟杆菌门和拟杆菌属比例，破坏肠道菌群平衡。添加益生菌可改善热应激肉鸡肠道菌群平衡。慢性热应激改变肉鸡空肠和回肠TLRs表达模式，降低空肠和回肠TLR2以及回肠TLR21基因表达，提高空肠和回肠TLR4和TLR15基因表达。饲粮添加益生菌提高热应激肉鸡空肠和回肠TLR2以及回肠TLR21基因表达，降低热应激肉鸡空肠、回肠TLR4和TLR5基因表达。慢性热应激著降低肉鸡回肠AvBD1、AvBD2、AvBD12的表达，显著上调AvBD4、AvBD14表达。益生菌显著上调热应激肉鸡回肠AvBD5、 AvBD6、AvBD10和空肠cathelicidin-B1的表达。慢性热应激破坏肉鸡肠道黏膜绒毛结构和黏膜完整性，破坏机体炎性细胞因子/抗炎细胞因子平衡引发炎症反应，饲粮添加益生菌可逆转以上变化，改善肠道屏障功能。本项目研究结果有助于深入阐明热应激影响肠道屏障功能的作用机制，为有效预防和缓解热应激损伤提供新的措施，并为深入阐明不同TLRs和β-防御素在鸡肠道天然免疫中的作用提供重要线索，并有助于筛选并可能发现用于评价热应激对肠道屏障功能损伤尤其是天然免疫功能变化的新生物标志物。