酸性氨基酸对断奶仔猪肠道功能氧化损伤的干预机制研究

Various factors may cause oxidative stress on piglets, which could induce the vitality descent of intestinal absorptive cell, the increase of intestinal mucosal permeability, dysfunction of digestive system, gut derived infection and the depression of production performance, which has become the key problem in pig feeding industry. This project is to perfuse hydrogen peroxide through gastric fistula of pigs and dispose the intestinal epithelial cell of pig with hydrogen peroxide, thus, pig intestinal oxidative damage models induced by in vivo and in vitro were established. To move forward a single step, we apply the technique of portal venous and carotid arterial catheterization in pig blood vessel and Molecular Biological Techniques to research the effects of acidic amino acid(glutamic acid and aspartic acid) on intestinal structure and function of intestinal oxidative damage of weaning piglets, oxidative injury on intestinal epithelial cells and intestinal amino acid metabolism of weaning piglets. Combined with metabolomics and proteomics technology, intervention mechanisms that acidic amino acid have on intestinal oxidative damage of weaning piglets. It would be helpful to provide the new theory for controlling oxidative stress, promoting the absorption of intestinal amino acid and maintain the balance of redox state piglets in vivo.

在现代生猪生产中，许多因素会导致仔猪遭遇氧化应激，引起肠道吸收细胞活力下降及肠粘膜通透性升高，导致消化系统功能异常和肠源性感染，生产性能降低，已成为制约规模化养猪发展的瓶颈。本项目通过猪胃瘘管灌注过氧化氢以及猪肠上皮细胞IPEC-1过氧化氢处理，建立了断奶仔猪肠道氧化损伤体内与体外模型，再进一步利用猪门静脉(PDV)血管插管及颈动脉血管插管技术和分子生物学技术，研究了酸性氨基酸(谷氨酸和天冬氨酸)对断奶仔猪肠道氧化损伤的肠道结构与功能、肠上皮细胞氧化损伤以及肠道氨基酸代谢的影响，并结合代谢组与蛋白质组学技术，探讨了酸性氨基酸对断奶仔猪肠道功能氧化损伤的干预机制。为控制氧化应激，促进肠道氨基酸吸收，保持仔猪体内氧化还原状态平衡提供新的理论依据。

鉴于现代生猪生产过程中，许多因素导致仔猪遭遇氧化应激，引起肠道吸收细胞活力下降及肠粘膜通透性升高，导致消化系统功能异常和肠源性感染，生产性能降低，已成为制约规模化养猪发展的瓶颈。本项目通过胃瘘管技术构建了断奶仔猪急性氧化应激模型，揭示了酸性氨基酸对仔猪氧化应激损伤的干预效应。项目获得中华农业科技奖一等奖1项，发表论文15篇，其中SCI收录论文14篇（总的影响因子达44.031，IF>5的1篇），培养研究生4人。研究表明，氧化应激影响了肠细胞活力及增值，同时对肠细胞线粒体呼吸也产生影响；新生仔猪在出生后第1天、断奶及断奶后3天内遭受到严重的氧化应激损害，导致脂质、蛋白和DNA受损，但也引发了p65和Nrf2信号通路相关基因和蛋白表达的改变，激活抗氧化应激酶的活性，促进仔猪自身抗氧化系统的发育；日粮单一添加谷氨酸、天冬氨酸或这两种氨基酸同时添加，缓解了由于氧化氧化应激导致的断奶仔猪日采食量、平均日增重和饲料转化率的降低，增强血清抗氧化应激酶活性，对门静脉、颈动脉和肠系膜静脉血清氨基酸含量具有改善作用，同时也增强了肠道氨基酸转运载体基因表达。另外，二硫代氨基甲酸吡咯烷(PDTC)对应激条件下断奶仔猪胃紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin1，自噬蛋白LC3I 、LC3 II和Beclin1等因子的蛋白表达量得到改善，其对胃屏障功能和自噬损伤的缓解可能依赖于抑制了NF-κB信号通路相关基因的表达，可以作为潜在的治疗胃损伤制剂。本研究不仅为生猪生产过程控制氧化应激，促进仔猪肠道氨基酸吸收，保持仔猪体内氧化还原状态平衡提供新的理论依据，而且对人类自身控制氧化应激也具有可资借鉴的科学意义。