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盲肠是反当动物胃肠道重要的消化器官组成,也是反刍动物重要发酵器官之一。日粮饲喂后经前胃和十二指肠等进入后肠,继续发酵产生脂肪酸等一系列代谢产物。由于日粮成分的变化,肠道中产生过量脂肪酸可能会引起反刍动物机体营养代谢障碍,能量供应异常进而引起机体炎症反应。本文通过三个试验探究了高精料日粮饲喂后,对奶山羊盲肠组织中产生的短链脂肪酸通过GPR41/43介导的炎症的影响;并探讨了高精料日粮添加丁酸钠后对盲肠组织中短链脂肪酸介导的炎症反应的调控作用;在此基础上深入研究高精料日粮对SCFAs-GPR41/43通路中关键基因GPR41/43相关表观遗传机制的影响。1高精料日粮对奶山羊盲肠组织中SCFAs-GPR41/43介导的炎症反应的影响试验一:选用12只萨能泌乳期奶山羊作为试验对象,随机地分为2组,对照组(LC)饲喂低精料日粮,由40%的精料和60%的粗料组成(精:粗=4:6);试验组(HC)饲喂高精料日粮,由60%的精料和40%的粗料组成(精:粗=6:4)。经10周饲喂试验,取瘤胃液,盲肠组织样,盲肠内容物及奶样,利用气相色谱,RT-qPCR、Western blot等方法,测定盲肠内各种短链脂肪酸组分的含量,检测关键受体基因GPR41、GPR43,下游经典炎症信号分子p38 MAPK、ERK1/2,相关炎症细胞因子IL-1α IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α,趋化因子 CCL5、CCL20、CXCL10、CXCL13 和肠道上皮中MMP9、MMP13、zo-1和Occludin基因的表达变化,关键受体蛋白GPR41/43和p38 MAPK、ERK1/2蛋白的表达量以及瘤胃液及盲肠内pH及奶产量和乳成分的检测。结果显示相比于LC组,HC组瘤胃液pH值及盲肠内pH值降低;短链脂肪酸乙酸、丙酸及丁酸含量均有所升高,其中乙酸和丙酸含量升高极显著;HC组关键基因GPR41、GPR43及p38 MAPK、ERK1/2的基因和蛋白表达上调,呈极显著性升高,HC组炎性相关因子IL-1α、IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8和IL-10基因表达上调;同时也检测到HC 组 CCL5、CCL20、CXCL10、CXCL13、MMP9 和 MMP13 等基因表达量相比于LC组都有所升高,而zo-1和Occludin基因表达量下调;HC组奶产量下降明显,其中对乳成分分析中奶产量下降,而且乳中乳蛋白及乳糖含量下降显著。研究结果显示:饲喂高精料日粮后,奶山羊瘤胃及盲肠发酵产生大量短链脂肪酸,引起瘤胃及盲肠内的pH值下降,盲肠内大量脂肪酸通过GPR41/43介导了炎症的发生,从而一定程度上导致奶山羊产奶量下降。2 丁酸钠对高精料日粮条件下奶山羊盲肠中SCFAs-GPR41/43介导的炎症反应的调控试验二:选用12头萨能泌乳期奶山羊为试验动物,随机分为2组,其中一组饲喂高精料(精:粗=6:4)日粮,作为试验的处理(HC)组,另一组饲喂添加了丁酸钠的高精料(精:粗=6:4)日粮,作为试验的调控(HCB)组。经过10周饲喂试验,取奶山羊瘤胃液,盲肠组织,盲肠内容物及奶样。进而测定瘤胃液及盲肠内pH值和盲肠内短链脂肪酸的含量,检测关键受体基因GPR41、GPR43,经典炎症通路信号分子p38 MAPK、ERK1/2,相关炎性因子及趋化因子等有关细胞因子的基因表达(同试验一)变化,检测关键受体蛋白GPR41、GPR43和炎症途径信号分子蛋白P38 MAPK、ERK1/2的表达,以及奶产量和奶成分的变化。结果显示:饲喂添加丁酸钠的高精料日粮后,相比于HC组,HCB组结果显示HCB组短链脂肪酸乙酸、丙酸含量下降,丁酸含量有所升高,盲肠内总SCFAs含量升高,其中乙酸和丙酸含量下降极显著;HCB组瘤胃pH值升高,盲肠内pH值变化并不明显;我们检测到GPR41、GPR43基因和p38 MAPK、ERK1/2表达量下调;HCB组中IL-6、IL-1α、IL-8和TNF-α基因表达量显著低于HC组,HCB组中IL-10基因表达量表现上调;HCB组CCL5、CXCL13、CXCL10、MMP9和MMP13基因表达下调,CCL20表达有下降趋势。zo-1和Occludin基因表达上调;HCB组奶山羊产奶量也有所下降。本试验研究结果表明:丁酸钠能够改变盲肠内SCFAs的组成,并且能够调控盲肠内SCFAs通过GPR41/43介导的炎症反应,从而降低了炎症对奶山羊产奶量的影响。3高精料日粮及丁酸钠添加日粮对奶山羊SCFAs-GPR41/43通路上关键受体基因GPR41、GPR43表观遗传修饰的影响试验三:选用18头萨能奶山羊作为试验动物,随机分为3组,第一组饲喂低精料(精:粗=4:6)日粮,作为试验对照(LC)组,第二组饲喂高精料(精:粗=6:4)日粮,作为试验处理(HC)组,第三组饲喂添加了丁酸钠的高精料(精:粗=6:4)日粮,作为试验调控(HCB)组。经过10周饲喂试验,取盲肠组织,进行DNA甲基化和CHART-PCR的分析。由前述试验一和试验二结果可知,高精料日粮饲喂后(HC组)关键受体GPR41、GPR43在基因及蛋白水平上表达均上调,而高精料日粮添加丁酸钠后(HCB组),相比HC组GPR41、GPR43在基因和蛋白表达水平上有所下降。因此,本试验在基因甲基化和染色质水平上进一步揭示高精料日粮对盲肠组织中SCFAs激活GPR41/43介导的炎症反应的影响。结果表明:HC组及LC组中,GPR41、GPR43基因启动子区域DNA甲基化率和染色质压缩程度的变化同GPR41、GPR43 mRNA的表达变化一致,而HCB组GPR41、GPR43基因启动子区域DNA甲基化率和染色质压缩程度略高于HC组,但明显低于LC组,这说明高精料日粮条件影响并降低了GPR41、GPR43基因启动子区域DNA甲基化率,亦可致该基因启动子区域染色质呈疏松状态,更易于GPR41/43 mRNA的表达;而丁酸钠能够提高由长期饲喂高精料日粮而导致的DNA甲基化率和染色质压缩程度的下降水平,进而说明丁酸钠参与表观遗传机制修饰GPR41、GPR43的表达过程,从而参与激活GPR41/43并介导和调控炎症反应的发生,并调节下游炎症相关细胞因子的表达。