日粮阿魏酸和香草酸对脂多糖刺激仔猪炎症、肠道屏障功能及生长性能的影响

Dietary ferulic acid and vanillic acid on inflammation, gut barrier function and growth performance in lipopolysaccharide-challenged piglets.

作者信息Ruizhi Hu, Shusong Wu, Baizhen Li, Jijun Tan, Jiahao Yan, Ying Wang, Zhiyi Tang, Ming Liu, Chenxing Fu, Hongfu Zhang, Jianhua He
PMID34977384
期刊Anim Nutr
发布时间2022-03
DOI10.1016/j.aninu.2021.06.009

实验完整度

包含动物模型(LPS刺激仔猪)、多层级验证:生长性能、血清炎症因子与抗氧化指标、紧密连接蛋白表达(qPCR和免疫组化)、16S rRNA菌群分析及关联分析。

主要模型

LPS刺激的断奶仔猪模型(PIC 337 × C48,28日龄)

重点核对

日粮添加剂量:4,000 mg/kg FA或VA,饲喂21天 LPS挑战:10 μg/kg BW,第14天和第21天腹腔注射 分组:对照组(基础日粮)、FA组、VA组,每组6个重复圈,每圈2头猪 血清炎症因子(IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α)和抗氧化指标(TBARS等)检测 回肠黏膜紧密连接蛋白(occludin等)mRNA和蛋白表达检测

摘要

阿魏酸(FA)和香草酸(VA)被认为是矢车菊素-3-葡萄糖苷的主要酚类代谢物,矢车菊素-3-葡萄糖苷是一种广泛存在于植物中的多酚,在我们之前的研究中具有抗氧化应激和抗炎的保护作用。本研究旨在探讨FA和VA对脂多糖(LPS)刺激的断奶仔猪模型炎症、肠道屏障功能和生长性能的影响。将36头仔猪(PIC 337 × C48,28日龄)随机分为3个处理组,每组6个重复圈(每圈2头猪)。饲喂基础日粮或含有4,000 mg/kg FA或VA的日粮。日粮补充VA显著提高了平均日增重(ADG)(P < 0.05)。FA和VA均降低了血清硫代巴比妥酸反应物(TBARS)、白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α的水平(P < 0.05),并增强了紧密连接蛋白occludin的表达(P < 0.05)。肠道微生物群分析表明,FA和VA均增加了厚壁菌门/拟杆菌门比率,同时降低了普雷沃氏菌科(包括普雷沃氏菌属9和普雷沃氏菌属2)的相对丰度,但富集了毛螺菌科(包括毛螺菌科FCS020群)(P < 0.05)。此外,VA降低了普雷沃氏菌属7和普雷沃氏菌属1的相对丰度,但富集了毛螺菌属、栖粪真杆菌群和黄化木聚糖真杆菌群(P < 0.05),而FA对这些属的影响有限。结果表明,VA和FA均可减轻炎症和氧化应激,但只有VA对LPS刺激仔猪的生长性能有显著的积极影响,其潜在机制可能是通过调节肠道微生物群。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
日粮补充阿魏酸和香草酸是否能通过调节肠道微生物群来改善脂多糖刺激断奶仔猪的炎症、肠道屏障功能和生长性能?
核心机制
VA通过调节肠道微生物群,增加毛螺菌科中与抗炎相关的菌属(如毛螺菌属、栖粪真杆菌群)的相对丰度,降低普雷沃氏菌科中与促炎相关的菌属,从而减轻炎症和氧化应激,并可能促进生长性能。
主要证据
在LPS刺激的断奶仔猪模型中,VA显著提高ADG,FA和VA均降低血清炎症因子和TBARS,增强occludin表达;16S rRNA测序显示VA增加Firmicutes/Bacteroidetes比率和Lachnospiraceae丰度,降低Prevotellaceae丰度;相关分析显示这些菌属与炎症因子和TBARS水平相关。
研究意义
该研究为FA和VA作为饲料添加剂减轻断奶仔猪炎症和氧化应激提供了依据,并提示肠道微生物群调节可能是其作用机制,但仅VA对生长性能有显著作用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物分组与饲料处理

评估FA和VA对LPS刺激仔猪的影响

36头断奶仔猪随机分为3组,分别饲喂基础日粮或添加4,000 mg/kg FA或VA的日粮,持续21天,并在第14和21天腹腔注射LPS。

2

生长性能检测

测定FA和VA对仔猪生长性能的影响

记录初始体重、最终体重、ADG、ADFI和F:G。

3

血清炎症和氧化指标检测

评估FA和VA对全身炎症和氧化应激的影响

用ELISA试剂盒检测血清IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α水平;用试剂盒检测T-AOC、TBARS、T-SOD、GSH-Px活性或水平。

4

肠道紧密连接蛋白检测

评估FA和VA对肠道机械屏障功能的影响

通过RT-qPCR检测回肠黏膜ZO-1、occludin、claudin-1的mRNA表达,并通过免疫组化检测蛋白表达。

5

肠道微生物群分析

探究FA和VA对盲肠微生物群组成的影响

提取盲肠内容物DNA,扩增16S rRNA V3-4区,进行MiSeq测序,分析α多样性、β多样性及门、科、属水平相对丰度。

6

微生物与血清指标关联分析

探索改变的微生物属与炎症和氧化指标的关系

选择相对丰度>0.05%的属,进行Spearman相关分析和线性回归分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
occludin抗体Proteintech Group, Inc.--
claudin-1抗体Proteintech Group, Inc.--
ZO-1抗体Proteintech Group, Inc.--
阿魏酸Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd--
香草酸Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd--
脂多糖Sigma-Aldrich--
基础日粮Hunan Liuyanghe Feedstuff Co., Ltd--
IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd--
T-AOC、TBARS、T-SOD、GSH-Px检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
SybrGreen qPCR预混液Thermo Scientific--
LightCycler480实时荧光定量PCR系统Roche--
Motic BA210T显微镜Motic China Group Co. Ltd.--
KAPA 2G Robust Hot Start预混液KAPA Biosystems--
QIAquick凝胶回收试剂盒QIAGEN--
MiSeq测序平台Illumina--
Mastercycler梯度PCR仪Eppendorf--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物分组与饲料处理
猪只品系(PIC 337 × C48)、日龄(28天)、每组重复圈数(6)和每圈头数(2)、日粮添加剂量(4,000 mg/kg)、饲喂天数(21天)、LPS剂量(10 μg/kg BW)和注射时间(第14和21天)
阅读提示:Materials and methods, 2.2 Experimental design and diets
生长性能检测
初始体重、最终体重、ADG、ADFI、F:G的测量方法和时间点
阅读提示:Results, 3.1 The effect of FA and VA on growth performance of piglets; 表1
血清炎症和氧化指标检测
血清采集时间(第21天处死前)、离心条件(1,500 ×g, 10 min)、ELISA和试剂盒的具体操作步骤及试剂来源
阅读提示:Materials and methods, 2.3 Sample collections 和 2.4 Measurement of inflammatory cytokines and antioxidant indices in serum
肠道紧密连接蛋白检测
回肠黏膜取样位置、RNA提取和qPCR条件(引物序列见补充表S2)、免疫组化抗体稀释度(1:100)和孵育条件
阅读提示:Materials and methods, 2.5 Real-time PCR 和 2.6 Immunohistochemical staining; Figure legends for Fig. 3
肠道微生物群分析
盲肠内容物采集方法、DNA提取方法、16S rRNA V3-4区引物序列、测序平台和数据分析流程(QIIME 1.8.0)
阅读提示:Materials and methods, 2.7 DNA extraction and 16S rRNA sequencing; Figure legends for Fig. 4 and 5
统计与关联分析
统计方法(one-way ANOVA、LSD和Duncan多重比较)、相关性分析(Spearman和线性回归)及显著性水平(P<0.05)
阅读提示:Materials and methods, 2.8 Statistical analysis; Results 3.5