腐胺调控仔猪肠黏膜上皮细胞增殖和损伤修复的机制研究

摘要

肠道是猪营养物质消化吸收和抵御外界病菌侵害的重要器官。断奶等应引起的肠黏膜损伤会造成仔猪腹泻和生长性能下降。探索肠黏膜损伤修复的生物学机制对提高养猪生产效益具有重大科学意义。腐胺作为一种多胺类小分子具有类生长因子功能，能促进肠细胞增殖分化和损伤修复，但其作用机制尚不清楚。本研究通过体内体外试验来探究腐胺促进仔猪肠道损伤修复的分子机制。本研究共分为四个部分:(1)选取72头体重相近、健康的23日龄断奶仔猪（杜洛克×长白×大白），随机分成4个处理，每个处理6个重复，每个重复3头猪。试验周期14天，试验期间饲喂不同处理日粮，包括基础日粮（对照组）以及分别添加0.1％、0.2％和0.3％的腐胺二盐酸盐的日粮，研究日粮中添加不同水平腐胺对断奶仔猪生长性能、腹泻率和肠道形态的影响;(2)以新生仔猪空肠黏膜上皮细胞IPEC-J2为模型，通过阻断细胞内腐胺的生物合成或添加外源腐胺，研究腐胺对肠黏膜上皮细胞增殖和迁移的影响及其发挥作用的关键信号通路中节点基因MAPK/ERK和FAK表达的影响;(3)通过LPS刺激IPEC-J2建立肠黏膜上皮细胞炎症模型，观察炎症反应对细胞增殖和迁移的影响，以及腐胺对仔猪肠黏膜上皮细胞炎症反应的缓解作用;(4)通过测定饲养试验中采集的断奶仔猪空肠黏膜相关蛋白和基因的表达探究日粮中添加腐胺对断奶仔猪小肠黏膜迁移和增殖及炎症反应相关通路关键蛋白的调控。试验结果发现，日粮添加0.2％腐胺二盐酸盐可以显著降低断奶仔猪腹泻率，并且对小肠肠道形态有保护作用，0.2％腐胺二盐酸盐添加组显著提高ZO-1和Occludin的基因表达，对Claudin-1也有促进表达的作用，但差异不显著(P＞0.05)。培养基中添加外源腐胺可以显著促进小肠黏膜细胞IPEC-J2的增殖和迁移，其中当腐胺添加浓度为200μmol/L时效果最佳。培养基中添加外源腐胺可以有效缓解DFMO对小肠黏膜细胞IPEC-J2增殖和迁移的抑制作用。并且进一步发现，腐胺主要是通过上调ERK蛋白和FAK蛋白的磷酸化来分别促进IPEC-J2细胞的增殖和迁移。LPS显著提高了IPEC-J2细胞中炎性因子TNF-α、IL-8、IL-6的表达，并且抑制了细胞的增殖和迁移。添加腐胺有效缓解LPS对细胞的增殖和迁移的抑制作用。日粮添加0.2％腐胺二盐酸盐也显著降低了断奶仔猪小肠黏膜中TNF-α、11-8、1L-6及NF-κB P65的基因表达。我们的试验结果为断奶仔猪肠道健康提供了新的营养调控策略，对其它物种幼畜肠道发育的营养调控也有重要借鉴意义。