IUGR仔猪小肠线粒体损伤及精氨酸的修复效应研究

Intrauterine growth restriction (IUGR) piglets have poor growth performance which is mostly related to gastrointestinal disorder. Recently, mitochondrial dysfunction has been proposed to play an important role in inducing metabolic disease of IUGR offspring, as indicated by the abnormal mitochondria function in internal organs such as liver, kidney, muscle and adipose tissue. However, it is unknown if intestinal mitochondria dysfunction exists in IUGR neonates. In the first study, therefore, naturally occurring IUGR and normal birth weight (NBW) pigs were selected to determine the differences in mitochondria function and morphology. Considering mitochondria is vulnerable to oxidative stress and the preventive effect of arginine (Arg) in oxidative stress, the second study was conducted to determine the recovery effect of Arg on intestinal mitochondria function of IUGR piglets. Thirdly, H2O2 was used to induce oxidative injury of mitochondria in IPEC-J2 cell line and the signal pathway of Arg in recovering mitochondria function will be investigated. These studies will reveal the molecular mechanism linking mitochondria function to gastrointestinal disorder of IUGR piglets.

最近研究显示线粒体功能障碍是IUGR胎儿器官和组织（肝脏、肾脏、肌肉、脂肪）代谢异常的重要原因，肠道线粒体功能损伤可能是IUGR仔猪胃肠道功能紊乱的主要原因，但关于肠道线粒体形态和功能的研究未见报道。线粒体极易遭受自由基的攻击，而我们前期的研究发现精氨酸有抗仔猪氧化应激的作用。因此，我们假设精氨酸可以通过抗氧化应激途径缓解IUGR仔猪小肠线粒体损伤。我们首先以正常出生体重的仔猪为对照，比较研究IUGR仔猪小肠线粒体形态功能变化；然后采用不同水平精氨酸的人工乳饲喂3日龄断奶的IUGR仔猪，研究精氨酸对IUGR仔猪小肠线粒体的修复效应；最后，我们以H2O2诱导猪小肠上皮细胞线粒体氧化损伤，通过精氨酸和细胞抗氧化信号通路抑制剂处理，揭示精氨酸修复线粒体作用的分子信号机制。该项目的研究为深入认识IUGR仔猪胃肠道功能紊乱作用机制和精氨酸的营养功能积累资料，为科学饲IUGR仔猪提供依据。

由于母猪的繁殖性能不断提升，窝产仔数有了较大的提高，然而却导致新生仔猪中IUGR数量增加，IUGR在养猪业中的发生率达到了15%-20%。IUGR仔猪出生后的高死亡率以及较长的出栏时间导致其增加了养殖成本，降低了养猪业的经济效益。本项目通过比较研究IUGR与NBW新生仔猪肠道发育及氧化还原状态，进一步验证IUGR与氧化应激的关系，证实了与NBW新生仔猪相比，IUGR新生仔猪血清及空肠氧化还原状态失衡，空肠线粒体的形态结构受到损伤，空肠线粒体合成与功能相关基因表达量下降，肠道屏障功能降低，肠道发育不良。采用人工乳饲喂方式，考察了Arg补充对IUGR哺乳仔猪肠道发育及氧化还原状态的影响，发现1.0% Arg补充显著提高了IUGR仔猪的生长性能，增加了 IUGR仔猪生长相关激素水平，改善了IUGR仔猪肠道形态和消化功能，增强了IUGR 仔猪血清、空肠及空肠线粒体抗氧化能力，增强了空肠免疫功能，降低了空肠精氨酸的转运载体基因的表达，增强了空肠精氨酸酶的基因表达。并且进一步通过体内和体外试验探讨精氨酸对IUGR仔猪的营养效应与其抗氧化功能密切相关，改善IUGR仔猪的氧化还原平衡有利于缓解IUGR仔猪的肠道损伤，促进IUGR仔猪生长。同时，我们的研究结果还表明，在NBW仔猪上补充相同剂量的精氨酸或白藜芦醇并没有在IUGR仔猪上的效果明显。本项目为深入认识IUGR仔猪肠道发育及营养调控策略提供资料和新的思路，为生产上提高IUGR仔猪的生长，降低IUGR仔猪带来的经济损失提供了营养调控新思路。