日粮补充丝氨酸改善慢性氧化应激诱导的断奶仔猪的生长性能、肠道免疫并调节肠道微生物群

Dietary serine supplementation improves growth performance and intestinal immunity and modulates gut microbiota in chronic oxidative stress-induced weaned piglets.

作者信息Heshu Chen, Yonghui Liu, Shunshun Jin, Chenyu Wang, Yiwen He, Hui Zhou, Mingze Chen, Yanzhong Feng, Wentao Wang, Hong Ma, Xinmiao He, Di Liu, Tiejun Li, Yulong Yin, Liuqin He
PMID41953120
期刊Anim Nutr
发布时间2026-02-25
DOI10.1016/j.aninu.2025.10.009

实验完整度

包含剂量筛选实验、慢性应激模型建立、组织形态学、血清免疫指标、基因和蛋白表达分析、16S rRNA测序及相关性分析等多层级验证。

主要模型

断奶仔猪(Duroc × Landrace × Yorkshire) D-半乳糖诱导的慢性氧化应激断奶仔猪模型

重点核对

丝氨酸补充剂量1.00% D-半乳糖口服剂量10 g/kg BW 实验周期28天 仔猪分组(Ctrl、D-Gal、Ser) 每组样本量n=7

摘要

丝氨酸对于维持人类和动物正常免疫系统功能至关重要。本研究旨在探讨日粮补充丝氨酸对断奶仔猪微生物互作和肠道免疫的影响。在实验1中,将35头断奶仔猪(21日龄,初始体重[BW] 7.01 ± 0.07 kg,n = 7)随机分配到5个日粮处理组,为期42天,分别为基础日粮不添加丝氨酸以及添加0.25%、0.50%、0.75%或1.00%丝氨酸。结果表明,日粮中添加1.00%丝氨酸提高了最终体重,并显著提高了血清免疫球蛋白(Ig)A、IgG和IgM浓度(P < 0.05),支持其被选用于后续实验。在实验2中,将21头断奶仔猪(21日龄,初始BW 7.09 ± 0.09 kg,n = 7)分为三组,饲喂28天:基础日粮(Ctrl)、基础日粮+D-半乳糖(D-Gal)、基础日粮+1.00%丝氨酸+D-半乳糖(Ser)。D-半乳糖处理显著降低了平均日采食量并加剧了肠道形态损伤(P < 0.05),而丝氨酸补充有效缓解了这些影响(P < 0.05)。丝氨酸还通过在第14天增加血清IgG和IgM(P < 0.001)以及在第28天增加血清IgA(P = 0.003)来增强全身体液免疫,并通过提高空肠(P = 0.041)和回肠(P = 0.033)的绒毛高度与隐窝深度比来改善肠道屏障功能。此外,丝氨酸补充显著下调了D-半乳糖处理仔猪回肠中自噬标志物(becline、微管相关蛋白1轻链3β [Lc3b-1]、多梳增强子2 [Ep2c]和sequestosome 1 [P62])的mRNA表达,并降低了回肠中磷酸化核因子-κB(NF-κB)p65亚基的蛋白水平(P < 0.05)。它还增强了微生物多样性,增加了拟杆菌门丰度,同时降低了厚壁菌门丰度和厚壁菌门/拟杆菌门比值(P < 0.05)。此外,Spearman相关分析显示,回肠分泌型免疫球蛋白G(SIgG)与酸杆菌门、绿弯菌门、链球菌属和放线菌门呈正相关,但与厚壁菌门和乳杆菌属呈负相关(P < 0.05)。总之,这些发现表明丝氨酸改善了断奶仔猪的生长性能,减轻了慢性氧化应激,并调节了NF-κB信号通路和肠道微生物群组成。

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
日粮丝氨酸补充是否以及如何影响慢性氧化应激断奶仔猪的生长性能、肠道免疫和肠道微生物群?
核心机制
丝氨酸通过下调TLR4/NF-κB信号通路和自噬相关基因表达,增强免疫球蛋白产生,并调节肠道菌群组成,从而减轻肠道损伤。
主要证据
在D-半乳糖诱导的断奶仔猪模型中,1.00%丝氨酸补充显著提高生长性能和血清IgA、IgG、IgM水平,改善肠道形态,下调自噬标志物和p-NF-κBp65蛋白表达,并增加微生物多样性和拟杆菌门丰度。
研究意义
丝氨酸可作为新型饲料添加剂,用于预防断奶仔猪的肠道疾病。

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

丝氨酸剂量筛选

确定最优丝氨酸补充水平

在正常饲喂条件下,将35头断奶仔猪分为5组,分别饲喂含0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%丝氨酸的基础日粮,持续42天,记录生长性能并检测血清免疫指标。

2

慢性氧化应激模型建立与验证

建立D-半乳糖诱导的慢性氧化应激断奶仔猪模型,并评估丝氨酸补充的效果

将21头断奶仔猪分为对照组、模型组和丝氨酸处理组,模型组和丝氨酸处理组每天口服D-半乳糖(10 g/kg BW),丝氨酸处理组另补充1.00%丝氨酸,持续28天,检测生长性能、肠道形态和血清参数。

3

肠道屏障和免疫指标检测

评估丝氨酸对肠道屏障功能和免疫应答的影响

采集肠道组织样本,进行H&E染色观察形态,测量绒毛高度和隐窝深度;用ELISA检测血清和肠道分泌型免疫球蛋白水平。

4

基因和蛋白表达分析

探究丝氨酸对肠道紧密连接、自噬和NF-κB信号通路相关基因和蛋白表达的影响

提取回肠组织RNA和蛋白质,通过RT-qPCR检测紧密连接基因(ZO-1)和自噬相关基因(beclin、LC3b-1、Ep2c、P62)的mRNA表达,通过Western blot检测p-NF-κBp65和ATF4的蛋白表达。

5

肠道微生物组分析

评估丝氨酸对肠道微生物多样性和组成的影响

收集回肠食糜样本,提取微生物DNA,扩增16S rRNA V3-V4区并进行高通量测序,分析多样性和物种组成,并进行相关性和功能预测分析。

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
丝氨酸Hubei Huntide Biotech Co., Ltd.--
D-半乳糖Hubei DeAnTe Chemical Co., Ltd.--
BCA蛋白测定试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.23225
白蛋白测定试剂盒Abcam Plcab235628
血清肌酐比色检测试剂盒InvitrogenEIASCR
猪特异性IgA ELISA试剂盒Abcam Plcab190536
IgG ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.88-50400-88
IgM ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.88-50470-88
SIgA ELISA试剂盒BiomatikEKU08429
SIgG ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-PG1823
SIgM ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-PG1851
逆转录试剂盒Takara Biomedical Technology Co., Ltd.6210A/B
SYBR Premix Ex TaqTakara Biomedical Technology Co., Ltd.RR420A
抗ATF4抗体Abcam Plcab23760
抗磷酸化NF-κBp65抗体Proteintech Group3033
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech Group66009-1-Ig
QIAamp DNA粪便微型试剂盒QIAGEN GmbH51504
酶标仪Molecular DevicesSpectraMax iD5
实时荧光定量PCR仪Bio-Rad Laboratories Inc.CFX96
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific Inc.2000
Illumina MiSeq平台Illumina Inc.--

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
动物分组与处理
仔猪品种、初始体重、日龄、每组样本量、丝氨酸剂量、D-半乳糖剂量和给药方式
阅读提示:Materials and methods, Section 2.2
日粮组成
基础日粮配方、低蛋白设计、丝氨酸含量(0.59%)
阅读提示:Materials and methods, Table 1
肠道形态分析
组织固定方法、切片厚度、染色方法、测量软件和放大倍数
阅读提示:Materials and methods, Section 2.5
血清和肠道免疫指标检测
ELISA试剂盒的具体货号、检测重复次数、测量波长
阅读提示:Materials and methods, Section 2.6
基因和蛋白表达分析
引物序列、PCR条件、抗体稀释比例、内参基因
阅读提示:Materials and methods, Section 2.7, 2.8; Table 2
微生物组分析
DNA提取试剂盒、16S rRNA扩增引物、测序平台、生物信息学分析流程
阅读提示:Materials and methods, Section 2.9