microRNA在罗伊氏乳杆菌调节仔猪肠黏膜免疫功能中的作用及其机制研究

As a dominant lactic bacteria in the gastrointestinal tract of human and animals, Lactobacillus reuteri has an important role in intestinal mucosal immunity of piglets, but its mechanism is not clear up to now. MiRNA is a class of non-coding small RNA molecules, which widely exist in all kinds of organisms. MiRNA can mediate the interaction of microbe and host intestinal mucosal immunity. So we suggest that miRNA may play a key role in the regulation of intestinal mucosal immune function of piglets by Lactobacillus reuteri, but it is unclear what's its function. This project will investigate the effects of Lactobacillus reuteri on intestinal mucosal immunity in newborn piglets, and analyze the miRNA expression of intestinal mucosal using high-throughput microarray. Some major miRNAs will be screened out, which will been further verified in porcine small intestinal epithelial cells in vitro. Then, we will study the function and target molecules of the major miRNA in porcine intestinal epithelial cells, using the silence technique and the overexpression technique. The research results will help us to better understand the molecular mechanism of Lactobacillus reuteri in regulating intestinal mucosal immunity of piglets, and provide an important theoretical basis for promoting the application of Lactobacillus reuteri in swine industry and human medicine.

罗伊氏乳杆菌作为人和动物肠道内的一种优势乳酸菌，对仔猪肠道黏膜免疫具有重要调节作用，但其作用机制迄今尚不很清楚。miRNA是一类广泛存在于生物体内的非编码小RNA分子，能够介导微生物-宿主肠粘膜免疫的互作过程。本研究推测miRNA在罗伊氏乳杆菌调节仔猪肠道黏膜免疫功能中可能发挥着重要作用，但其扮演什么样的角色还不清楚。本项目将利用新生仔猪研究罗伊氏乳杆菌对肠黏膜免疫功能的影响，并通过高通量基因测序分析肠黏膜miRNA谱的表达变化，筛选出数个主效miRNA，再利用猪肠上皮细胞进行体外验证；然后通过沉默和过表达技术研究主效miRNA的功能及其靶分子。研究成果将有助于深入认识罗伊氏乳杆菌调节仔猪肠黏膜免疫的分子机制，为促进罗伊氏乳杆菌在我国养猪业和人类医学上的应用提供重要理论依据。

罗伊氏乳杆菌作为人和动物肠道内的一种共生乳酸菌，对仔猪肠道黏膜免疫具有重要调节作用，但具体分子机制还不完全清楚。miRNA是一类广泛存在生物体内的非编码小RNA分子，能够介导微生物-宿主肠粘膜免疫的互作过程。但miRNA是否参与罗伊氏乳杆菌调节仔猪肠黏膜免疫过程以及主效miRNA的作用机制迄今仍不清楚。本研究对新生仔猪每日灌喂罗伊氏乳杆菌，于10和20日龄分别屠宰收集样品，结果发现罗伊氏乳杆菌能提高仔猪平均日增重，降低腹泻率，改善肠道形态结构，改变肠道菌群结构，影响小肠黏膜中紧密连接蛋白、黏蛋白、炎性因子和TLRs的mRNA及蛋白表达。IPEC-J2体外试验也表明罗伊氏乳杆菌能影响肠上皮细胞TLRs和炎性因子的mRNA表达，说明罗伊氏乳杆菌能调节仔猪肠道炎症因子和TLR信号通路，改善仔猪肠黏膜免疫功能。高通量测序发现仔猪空肠和回肠黏膜上分别有15和19个差异表达miRNAs，其靶基因分别富集到66和63条KEGG通路上，包括与肠道免疫调节密切相关的PI3K-Akt及MAPK通路，并证实罗伊氏乳杆菌能抑制空肠黏膜MAPK通路的活化。选定ssc-miR-196a和ssc-miR-196b-5p为罗伊氏乳杆菌影响肠黏膜免疫功能的主效miRNAs，过表达或沉默这两个主效miRNAs显著影响IPEC-J2细胞促/抗炎因子的mRNA表达，双荧光素酶报告基因试验证实细胞因子信号抑制因子SOCS4是其靶基因。以上结果说明，罗伊氏乳杆菌能通过上调仔猪肠道ssc-miR-196a/-196b-5p表达来影响其靶基因SOCS4，进而影响炎性因子表达，发挥调控仔猪肠黏膜免疫功能的作用。本研究从miRNA角度深入解析了罗伊氏乳杆菌增强仔猪肠黏膜免疫的分子机制，为促进罗伊氏乳杆菌在我国养猪业上的应用提供了重要理论依据。