抗性淀粉通过GLP-1途径保护肉鸭肠粘膜损伤的分子机制

A number of studies showed that intestinal mucositis and other acute intestinal disorders might benefit from treatment with GLP-1 analogues. Resistant starch(RS) does not only involve the increased secretion of GLP-1 caused by RS fermented in the lower gut, but also RS can suppress gut inflammation. However, there are obscure whether RS protects intestinal mucosal damage via GLP-1 Pathway, and the mechanism underlying this protection remains unknown. Therefore, we hypothesised that RS can protect intestinal mucosal damage through the increased secretion of GLP-1, and this protective mechanism lies on modulating immune responses of the intestinal intraepithelial Tγδ lymphocyte (TγδIELs) through GLP-1R pathway. According to the scientific hypothesis, we firstly establish that dietary RS can increase the secretion of GLP-1 and improve the intestinal barrier function. Then we test RS can protect intestinal mucosal damage via GLP-1 pathway based on the acute intraperitoneal injection of LPS or the continuous intraperitoneal injection of LPS with GLP-1R antagonist. Finally, we revealed GLP-1 can promote the cell proliferation and immune responses of TγδIELs involved GLP-1R signaling based on GLP-1 analogue, GLP-1R antagonist and the mix SCFAs of fermented RS2 in vitro. The results of the project can provide theoretical and practical basis for nutritional regulation of meat duck and the nutritional immune function of carbohydrate.

研究发现，GLP-1具有保护肠道粘膜损伤的功能；抗性淀粉（RS）不但能促进肠道合成和分泌GLP-1,而且RS对肠道炎症也具有抑制作用。但RS能否通过GLP-1途径来保护肠道粘膜受损及其分子机制目前并不清楚。因此，本项目以肉鸭为研究对象，先确定适宜饲粮RS水平能够提高肉鸭肠道GLP-1合成与分泌及肠道粘膜屏障功能；再利用Ex(3-39)确定RS能够通过GLP-1途径保护肉鸭在LPS急慢性应激条件下的肠道粘膜损伤，并证实该保护作用与回肠TγδIELs数量增加有关；然后进一步通过体外试验，利用Ex(3-39)、利拉鲁肽、RS2体外发酵后SCFA来揭示RS保护机制在于GLP-1通过GLP-1R信号途径促进了TγδIELs增殖及免疫功能。本课题研究对于深入认识肉鸭营养调控原理及碳水化合物营养免疫功能具有重要理论和实践意义。

项目针对肉鸭饲料非常规饲料原料用量高及集约化养殖下各种环境应激导致肉鸭肠道粘膜受损，严重影响了肉鸭健康养殖和经济效益。研究发现，GLP-1具有保护肠道粘膜损伤的功能；抗性淀粉（RS）不但能促进肠道合成和分泌GLP-1,而且RS对肠道炎症也具有抑制作用。因此，本项目以肉鸭为研究对象，围绕“抗性淀粉--GLP-1/肠道微生物及其代谢产物--肠道粘膜损伤”这一主线结合抗性淀粉的最新研究进展，通过体内外试验，利用微生物组学和代谢组组学以及现代分子生物学技术如免疫组化、RT-PCR等先研究确定了肉鸭饲粮添加12%生土豆抗性淀粉（RPS；饲粮实测抗性淀粉含量为7.31%）可提高肉鸭生产性能，促进肠道发育和肠道形态，降低血浆炎性因子浓度。在此基础上，进一步研究发现，12% RPS可保护肉鸭在免疫应激（LPS急性或慢性应激）和肠道局部损伤（DSS灌胃）条件下的肠道损伤，其机制涉及到RPS通过增强肠道屏障完整性，增加盲肠SCFA产生，改善盲肠微生物群落结构以及调控GLP-1合成与分泌有关。通过盲肠微生物代谢组学分析发现，RPS能显著提高肉鸭盲肠微生物代谢产物犬尿喹啉酸（KYNA）。在体内试验的基础上，通过创建鸭胚肠细胞原代培养，利用TNF-α构建肠细胞损伤模型，进一步研究发现KYNA可降低TNF-α导致的促炎细胞因子表达和细胞凋亡，其机制涉及GLP-1/GLP-1R信号途径。以上结果充分证实了饲粮RS通过调控肠道微生物菌群结构及其代谢产物（SCFA和KYNA)激活GLP-1途径保护肉鸭肠粘膜损伤的分子机制。本研究不仅为RS在肉鸭饲粮中的合理应用提供了理论参考和数据支撑，还为营养缓解肉鸭肠粘膜损伤奠定了重要的理论基础，同时，丰富肉鸭肠道健康和碳水化合物营养的理论体系，为禁抗环境下探寻抗生素替代品改善肉鸭肠道健康和确保动物福利养殖提供了营养调控思路。