丁酸钠调控M2巨噬细胞极化在肉鸡肠道损伤修复中的作用及分子机制

Intestinal health is the important guarantee for healthy breeding, and gut integrity is the foundation to play its physiological function. Therefore, modulation of intestinal integrity by nutrition is a hot issue in animal nutrition research. Studies showed that sodium butyrate promote repair of the damaged intestinal mucosa to maintain the intestinal mucosal integrity of the body, but the regulation mechanism is not clear. Recent studies demonstrated that M2 macrophage is involved in the physiological function of tissue repair, which is closely related to the infectious diseases such as parasitic infection. Our previous study showed that sodium butyrate could regulate the polarization of M2 macrophage. To evaluate the effectiveness of sodium butyrate in broilers, supplemental dietary sodium butyrate will be used to detect the intestinal mucosal barrier integrity in broilers infected with the coccidium. FACS and IHC will be used to study the effect of butyrate on M2 macrophage polarization in intestinal tissue. In vitro intestinal cell injury model was established, to investigate the sodium butyrate mediated-M2 macrophage play the key role in the intestinal injury repair. Co-IP and CRISPR/Cas9 technology will be used to further explore the signal transduction pathway. The present study will elucidate the immune mechanism of intestinal injury repair by butyrate in chickens, and provide a theoretical basis to regulate gut health by nutritional methods.

肠道健康是健康养殖的重要保证，而肠道完整性是发挥其生理功能的基础。因此，营养调控维持肠粘膜完整性是动物营养学研究的热点问题之一。研究表明，丁酸钠可修复受损肠道粘膜、维持机体肠粘膜完整性，但其调控机制尚不清楚。近年来研究发现，M2巨噬细胞具有参与组织修复的生理功能，与寄生虫感染等疾病密切相关。前期体外试验表明，丁酸钠可调控M2巨噬细胞发生极化。因此，本项目拟在日粮中添加丁酸钠，观察对球虫感染肉鸡肠道损伤的修复效果，同时运用FACS和IHC等技术揭示丁酸钠对肠道组织M2巨噬细胞极化的影响。结合体外鸡胚肠上皮细胞损伤模型，开展丁酸钠调控M2巨噬细胞对肠道修复功能的影响，同时运用Co-IP和CRISPR/Cas9等技术探索其调控方式和信号转导。通过本项目实施将初步阐明丁酸钠修复肉鸡肠道损伤的分子机制，有助于全面理解营养干预调控动物肠道健康理论，为开发高效动物肠道修复营养模式提供潜在的应用前景。

项目背景：.肠道健康是健康养殖的重要保证，而肠道完整性是发挥其生理功能的基础。因此，营养调控维持肠粘膜完整性是动物营养学研究的热点问题之一。研究表明，丁酸钠可修复受损肠道粘膜、维持机体肠粘膜完整性，但其调控机制尚不清楚。近年来研究发现，M2巨噬细胞具有参与组织修复的生理功能，与寄生虫感染等疾病密切相关。.主要研究内容：.主要包括体外细胞培养和肉鸡饲养试验两大部分，具体如下： .（1）通过 HD-11 细胞培养试验，运用 Q-PCR 和 Western Blot 技术检测分析丁酸钠分别对 M2 巨噬细胞标志分子表达量的变化；结合 HD-11 和鸡胚肠上皮细胞试验，使用单层细胞多孔膜上培养技术等，结合划痕实验建立体外肠上皮细胞的损伤修复模型，分析丁酸钠添加对肠道损伤修复的调控作用。 .（2）研究丁酸钠调控M2巨噬细胞极化的关键信号通路STAT6蛋白磷酸化水平。 .（3）研究丁酸钠促进肉鸡肠道黏膜修复的分子机理。检测丁酸钠对肠道组织 M2 巨噬细胞关键基因、蛋白及其信号通路的表达变化规律。.重要结果：.体外细胞试验结果：（1）发现丁酸钠可有效介导M2巨噬细胞极化，从而显著提高肠上皮细胞的修复和迁移能力。.肉鸡饲养和小鼠模型试验：丁酸钠均能有效修复肉鸡和小鼠肠道粘膜损伤.分子机制：通过体外巨噬细胞培养试验发现丁酸钠通过H3K9/STAT6分子信号途径介导M2巨噬细胞极化。.关键数据：.（1）丁酸钠（50ug/ml） 处理可进一步显著提高IL-4（15ng/ml）介导M0细胞向M2细胞发生极化程度，M2相关基因Arg1, Fizz1和Ym1表达量显著提高（P<0.05）。.（2）丁酸钠处理可显著降低小鼠和肉鸡炎症因子IL-6，IL-1β和TNF-α表达量（P<0.05），同时显著提高肠道组织中M2关键蛋白Arg1表达量（P<0.05）。.（3）丁酸钠可通过H3K9乙酰化途径介导经典STAT6磷酸化通路，从而有效参与M2细胞极化过程。.科学意义：.通过本项目实施初步阐明丁酸钠修复肉鸡肠道损伤的分子机制，有助于全面理解营养干预调控动物肠道健康理论，为开发高效动物肠道修复营养模式提供潜在的应用前景。