乳脂球膜介导M2巨噬细胞分型调控IUGR仔猪肠炎的分子机制

Proliferation of pro-inflammatory flora induces inflammation in the intestinal tract of IUGR piglets. Excessive inflammatory response induced by macrophage activation contributes to intestinal inflammation in piglets. Macrophages with polarized phenotypes exhibit distinct functions, hinting that re-polarization of macrophages may be a key means to regulate their roles in inflammatory response. Our previous study demonstrated that macrophage polarization involves activating and suppressive function in inflammatory injury and repair of intestinal epithelial cell. Milk fat globule membrane inhibits intestinal inflammation in IUGR mice, however, the underlying mechanism has not yet studied. In the present study, we will first investigate the effect of milk fat globule membrane- mediated macrophage phenotype on inflammatory injury and repair in porcine intestinal epithelial cells of IUGR piglets in vivo. Subsequently, we will establish a co-culture model of macrophages and porcine intestinal epithelial cells and then determine the markers of macrophage phenotype induced by milk fat globule membrane using ELISA, Western Blot and flow cytometry. Furthermore, we will explore the molecular mechanism of milk fat globule membrane- mediated macrophage phenotype and the regenerative effect of milk fat globule membrane on the intestinal inflammatory injury using RT-qPCR, Western Blot, RNAi and gene expression microarray. This research will be helpful to understand the mechanisms of intestinal inflammation in IUGR piglets, which may provide new insights for developing the future mitigating nutrition to reduce the intestinal inflammation and promoting the intestinal health in piglets.

IUGR仔猪肠道内促炎菌群大量繁殖，诱发仔猪肠道炎症。巨噬细胞介导的过度炎症反应是仔猪肠炎的重要病理基础。不同亚型巨噬细胞功能不同，改变分型是调节其功能的关键手段。申请者前期的研究发现，巨噬细胞分型参与调节肠上皮细胞损伤的修复过程；乳脂球膜可抑制IUGR小鼠肠炎的发生，但其作用机制仍未明确。本项目拟以IUGR仔猪为研究对象，明确乳脂球膜介导巨噬细胞分型对IUGR仔猪肠炎的调控作用；构建巨噬细胞和猪肠上皮细胞共培养模型，利用ELISA、Western Blot和流式细胞术发掘乳脂球膜介导巨噬细胞分型的调节过程，通过RT-qPCR、Western Blot、RNAi和表达谱芯片技术进一步解析乳脂球膜介导巨噬细胞分型调控猪肠上皮细胞炎性损伤和修复的作用机理，旨在揭示IUGR仔猪肠炎的发生机制，为IUGR仔猪早期营养调控策略的制定提供新思路，对保障仔猪肠道健康具有重要的指导意义。

宫内生长受限（Intra-Uterine Growth Restriction, IUGR）导致的仔猪初生重低以及哺乳期高死亡率，是养猪业目前存在的突出问题之一。IUGR新生仔猪肠道发育不良，其引起的肠道屏障功能破坏和肠道菌群失调，是肠道炎症的主要诱因。巨噬细胞介导的过度炎症反应是肠炎发生的病理基础。根据微环境的不同，巨噬细胞可分化为不同的亚型，在促炎和抗炎过程中发挥调节作用。本项目以正常和IUGR仔猪和仔鼠为研究对象，发现IUGR动物肠道屏障损伤、肠黏膜炎性因子大量表达，且肠道巨噬细胞向促炎状态转变，其是导致肠道炎性损伤的诱因；在此基础上，基于巨噬细胞-肠上皮细胞共培养体系发现，不同表型的巨噬细胞对肠上皮细胞的屏障功能具有定向改变作用，证实了M1型巨噬细胞过度极化是造成仔猪肠道炎性损伤的重要原因；进一步研究发现并解析了巨噬细胞分泌的外泌体在其抗炎效应中发挥着重要的介导作用。随后，我们以葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠为模型，明确了乳脂球膜通过改善结肠黏膜屏障功能和微生物组成，缓解肠道炎性损伤。最后，分别以妊娠后期母猪和新生仔猪为研究对象，建立乳脂球膜调控模型，发现妊娠后期母体添加乳脂球膜不仅改善了母体生理代谢状态，还存在“跨代调节效应”，促进后代肠道菌群定植与成熟，改善仔猪肠道屏障功能，最终提高仔猪的断奶重；而新生仔猪直接灌服乳脂球膜，选择性促进乳酸菌、短链脂肪酸产生菌的定植，上调肠道紧密连接表达量，最终增强屏障功能，提高生长性能。综上，本项目系统解析了IUGR仔猪和仔鼠肠道巨噬细胞的分型特征，明确了巨噬细胞-肠上皮细胞的互作效应与机制，基于母仔一体化理念，发现并揭示了妊娠后期母猪和新生期仔猪添加乳脂球膜通过调控巨噬细胞分型、改善肠道功能的效应与机制，并探讨形成了靶向改善仔猪肠道发育的母体营养方案，为IUGR猪肠道炎性损伤的营养调控提供了新的干预靶点与思路。