颈静脉灌注脂多糖对奶牛血液生化指标、瘤胃发酵和瘤胃微生物区系的影响

摘要

脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)是革兰氏阴性菌（Gram Negative Bacteria，GNB）细胞壁的一个重要组成部分。在GNB大量死亡或快速生长的过程中，细胞壁破裂会释放大量LPS进入机体，引发各种疾病。现如今的奶牛饲养过程中，人们常提高奶牛饲粮中精料的比例来增加奶产量。奶牛短时间内摄入大量易降解饲料，在瘤胃内迅速发酵，产生较高浓度的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFA)，使瘤胃pH值降低，诱发亚急性瘤胃酸中毒（Sub-acute Ruminal Acidosis，SARA）。瘤胃内环境的改变会影响瘤胃内微生物区系，导致微生物死亡，大量LPS进入瘤胃和外周血液，进而对机体产生影响。为研究SARA过程中奶牛的生理和瘤胃内变化，我们对三头泌乳后期奶牛灌注不同剂量的LPS（Escherichia coli O111∶ B4）建立动物模型，采集血液和瘤胃样品。通过检测血液样品研究LPS对奶牛生理的影响;然后通过测定瘤胃发酵产物探究LPS对瘤胃发酵的作用;最后对瘤胃内微生物区系进行分析，阐明LPS对瘤胃微生物区系的影响。
　　1颈静脉灌注LPS对奶牛血液生化指标的影响
　　本试验研究了脂多糖(LPS)对奶牛外周循环中血蛋白、血脂和氨基酸浓度的影响。试验选用3头泌乳后期，体重为500±25 kg的奶牛。采用3×3拉丁方试验设计，LPS（Escherichia coliO111∶ B4）灌注剂量为0、0.4和0.8μg/kg.BW，试验分3期进行，每期15d。结果表明，灌注LPS显著提高了奶牛血液中尿素氮(P＜0.05)和甘油三酯(p＜0.05）的含量，极显著降低了白蛋白、球蛋白、总蛋白、总胆固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白的含量(P＜0.01)。LPS灌注导致血液中葡萄糖水平极显著下降(P＜0.01)。灌注LPS显著降低了奶牛血液中天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、瓜氨酸、α-氨基正丁酸、异亮氨酸、精氨酸和脯氨酸的含量(P＜0.05)，但对缬氨酸、鸟氨酸、赖氨酸、磷-丝氨酸、尿素、谷氨酸、氨基肥酸、丙氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、羟赖氨酸、组氨酸、γ-氨基正丁酸、1-甲基组氨酸、3-甲基组氨酸、乙醇胺、胱硫醚和肌肽含量无显著影响(P＞0.05)。结果提示，颈静脉灌注LPS显著降低了奶牛血液中蛋白质、脂质和部分氨基酸的含量，研究推测，高精料下从消化道移位的LPS可能通过机体的免疫应答，影响奶牛血液中乳蛋白与乳脂前体物的含量。
　　2颈静脉灌注LPS对奶牛瘤胃发酵的影响
　　试验使用三头泌乳后期的经产奶牛，采用3×3拉丁方试验设计，分别灌注0、0.4、0.8μg/kg剂量的LPS(Escherichia coli O111∶ B4)，并对瘤胃指标进行测定。结果表明，灌注LPS使瘤胃pH显著降低(P＜0.001)，瘤胃内乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、总挥发酸和氨氮的浓度随灌注剂量增加呈线性增加(P＜0.001)，瘤胃内乙丙比显著升高(P=0.006)。灌注LPS显著降低了精料和粗料中有机物降解率(p＜0.001)。然而，灌注LPS对瘤胃上皮中Na+/K+ ATP酶的基因表达没有产生影响，一元羧酸转运载体(MCT)1、2和4的表达同样没有受到影响(P＞0.10）。结果表明，颈静脉灌注LPS显著影响了瘤胃发酵，但对VFA的吸收没有显著影响。
　　3颈静脉灌注LPS对瘤胃内微生物区系的影响
　　试验使用三头泌乳后期的经产奶牛，采用3×3拉丁方试验设计，研究灌注0、0.4、0.8μg/kg剂量的LPS(Escherichia coli O111∶B4)对瘤胃微生物区系的影响。PCOA分析显示，LPS处理的奶牛瘤胃微生物区系和生理盐水处理的奶牛有明显的差别。在门的水平上，与对照组相比，LPS显著升高了厚壁菌门的比例(P＜0.05），同时降低了拟杆菌门、软皮菌门、螺旋体门、绿菌门和胶黏球形菌门的比例(P＜0.05）。试验结果表明，灌注LPS显著影响了奶牛的瘤胃微生物区系。

目录

声明

摘要

缩略符号

引言

文献综述

1 瘤胃发酵

1．1 瘤胃微生物

1．2 瘤胃微生物发酵过程

1．3 瘤胃内挥发性脂肪酸的转运

2 脂多糖(LPS)

2．1 LPS研究历史

2．2 LPS的化学结构和性质

3 LPS对机体健康的影响

3．1 LPS对机体的广泛性影响

3．2 LPS对先天性免疫的影响

3．3 消化道中的LPS

3．4 LPS对上皮细胞屏障功能的损伤

3．5 LPS进入机体的途径

4 本研究目的意义

参考文献

试验一 颈静脉灌注LPS对奶牛血液生化指标的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验设计

1．3 样品采集和分析

1．4 统计处理

2 结果与分析

2．1 颈静脉灌注LPS对奶牛血糖含量的影响

2．2 灌注LPS对血液中总蛋白、白蛋白、球蛋白和尿素氮的影响

2．3 灌注LPS对血液中甘油三酯、总胆固醇、高低密度脂蛋白含量的影响

2．4 灌注LPS对血液中氨基酸水平的影响

3 讨论

4 结论

参考文献

试验二 颈静脉灌注LPS对奶牛瘤胃发酵的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验设计

1．3 测定指标

1．4 数据处理

2 结果及分析

2．1 干物质采食量和体温

2．2 瘤胃pH、氨氮和挥发性脂肪酸

2．3 瘤胃内精料和粗饲料的中性洗涤纤维、蛋白质和有机物降解率

2．4 瘤胃上皮基因表达

3 讨论

4 结论

参考文献

试验三：颈静脉灌注LPS对瘤胃微生物区系的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验设计

1．3 测定指标

1．4 数据处理

2 结果及分析

2．1 DNA测序结果

2．2 瘤胃微生物区系多样性

2．3 灌注LPS对瘤胃微生物在门、属和OTU水平上的影响

3 讨论

4 结论

参考文献

全文结论

致谢

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