肠道水盐代谢相关转运载体在断奶仔猪ETEC腹泻中的作用机理研究

Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) is one of the major causes for diarrhea in weaned piglets. Previous studies in human and mice suggested that intestinal transporters associated with water and electrolytes metabolism, such as aquaporins (AQPs), sodium/glucose cotransporter 1 (SGLT1), sodium hydrogen exchanger (NHE), cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), sodium and potassium chloride common transporter (NKCC) and so on, are closely related to the pathologies and development of diarrhea. This study is conducted to determine effects of ETEC K88 challenge and zinc oxide regulations on the expression and localization changes of these intestinal transporters both in piglets and poricine intestinal epithelial cells (IPEC-J2), by applying quantitative PCR, western blotting, and immunohistochemistry techniques. Meanwhile, agonist, analog, and inhibitor of cAMP are used to determine the possible regulative roles of cAMP in the expression of these transporters in IPEC-J2 cells. The results of current study will help clarify the possible mechanism of ETEC diarrhea in weaned piglets, and play great significance in livestock health and production.

肠毒性大肠杆菌 (ETEC) 是引起断奶仔猪腹泻的最主要原因之一，但其腹泻机理尚未完全清楚。在人和鼠上研究发现，肠道水盐代谢相关转运载体，如水通道蛋白(AQPs)、钠-葡萄糖共转运载体1 (SGLT1)、钠-氢交换体 (NHE)、氯离子通道囊性纤维化跨膜转运调节体 (CFTR)和钠-钾-氯共转运体(NKCC)等的表达与分布变化与腹泻发生过程密切相关。本课题通过ETEC K88攻毒模型，进行仔猪试验和肠上皮细胞培养试验，采用实时定量PCR、蛋白质印迹、免疫组织化学等技术，从组织、细胞和分子水平系统研究ETEC腹泻仔猪肠道水盐代谢相关转运载体的表达和分布变化，同时研究高剂量氧化锌对其变化的营养调控作用；并通过化学激动剂和阻断剂等方法探讨cAMP信号通路在调控ETEC感染的猪肠上皮细胞水盐代谢转运载体表达中的作用。本研究将对揭示ETEC腹泻发生的机制，促进养猪生产健康发展具有重要意义。

肠毒性大肠杆菌 (Enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC) 是引起断奶仔猪腹泻的最主要原因之一，给养猪业造成了巨大的经济损失。腹泻的本质是肠道中水和电解质的吸收和分泌功能紊乱，导致机体水盐代谢异常，该过程常与水分与离子转运载体变化有关。但是，肠道水盐代谢相关转运载体的变化是否与断奶仔猪ETEC腹泻发生有关及其调控机制还有待研究证实。本项目通过建立仔猪ETEC K88腹泻模型，结合仔猪肠上皮细胞（IPEC-J2）体外培养试验，通过测定仔猪肠道和肠上皮细胞的水盐代谢转运载体表达变化，同时研究了氧化锌、小檗碱缓解仔猪腹泻和调节肠道健康的作用效果。结果发现，水盐代谢转运载体在仔猪胃肠道不同部位的基因表达情况有所差异，其中空肠和回肠部位AQP3和AQP11表达最丰富。ETEC K88攻毒显著改变了仔猪不同肠段的水盐代谢转运载体的表达，提示水盐代谢转运载体可能在ETEC K88腹泻过程中发挥中重要作用。高剂量氧化锌对仔猪的空肠和回肠黏膜的转运载体均无显著性影响，但添加小檗碱显著降低了仔猪腹泻率，并显著增加了ETEC攻毒仔猪肠道黏膜水盐代谢转运载体的mRNA表达量（如NHE3、ENaC、AQP7、AQP10等）。荧光定量、Western blotting和免疫荧光结果显示，ETEC K88攻毒后IPEC-J2细胞的AQP3 AQP9、AQP11表达显著下降，进一步分析发现ETEC K88对肠道水盐代谢转运载体的影响作用可能与cAMP-PKA信号通路有关。本研究结果将对阐释仔猪大肠杆菌性腹泻的机制提供理论支撑，并为禁抗大背景下仔猪断奶腹泻的营养调控措施提供新思路。