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子宫内发育迟缓(IUGR)对胰腺发育和内分泌功能有深远影响,导致胰腺重量降低,胰腺β细胞凋亡增多,胰岛素合成和分泌减少,从而阻碍仔猪的生长和代谢。本研究选用新生IUGR仔猪和正常体重(NBW)仔猪,系统研究IUGR对猪胰腺发育和内分泌功能的影响;并在哺乳仔猪人工乳中添加0.6%L-精氨酸(Arg),探讨Arg对生后早期胰腺β细胞发育的调控作用。为研究胎儿期营养物质对子代猪胰腺的长期影响,在妇妊娠母猪不同蛋白质水平日粮中添加1%L-精氨酸(Arg),探讨L-精氧酸对子代猪胰腺β细胞发育和分泌功能的影响,并深入研究了其调控机制。1 IUGR对仔猪生后胰腺生长发育的影响试验选用40头初生IUGR仔猪(IUGR)和40头正常体重仔猪(NBW)(杜长大三元杂交猪),每组4个重复,每个重复10头仔猪。所有仔猪随母猪哺乳至21d时断奶,断奶后饲喂同一日粮,自由饮水和采食。试验期为160 d。1、7、21、28、66和160 d时,每组随机选取4头猪(每个重复选1头,n=4)进行屠宰取样。测定体重、胰腺重、胰腺组织胰岛素含量、胰腺形态学指标、胰腺胰岛素蛋白表达、胰岛β细胞增殖和凋亡。数据分析使用SPSS软件进行t检验,结果表明:(1)IUGR导致猪体重显著降低(P<0.05或P<0.01),胰腺重除160 d外均显著降低(P<0.05),表明生长发育受限。(2)IUGR猪胰腺组织中胰岛素含量除28日龄外均显著降低(P<0.05),胰岛平均染色光密度(AOD)除66 d外显著减小(P<0.01),表明胰岛素合成和储备降低。(3)IUGR猪7、21、28、66 d的单个胰岛面积显著减小,胰岛细胞数目显著减少(P<0.05或P<0.01);1、7、21、66 d胰岛β细胞大小显著减小(P<0.05或P<0.01);β细胞比例(BCF)除1 d外均显著减小(P<0.05或P<0.01),β细胞质量(BCM)除21 d外均显著降低(P<0.05);胰腺组织中胰岛素阳性表达面积除1 d外均减小(P<0.05或P<0.01),表明胰岛结构发生改变,胰腺β细胞数量减少。(4)IUGR导致胰岛β细胞增殖指数(PI)显著降低(P<0.01),凋亡指数(AI)和AI/PI显著升高(P<0.01或P<0.05),说明IUGR猪β细胞凋亡和增殖失衡。2 L-精氨酸对IUGR哺乳仔猪胰腺生长发育的调控选取12头IUGR仔猪和6头NBW仔猪自然哺乳至7日龄,将IUGR仔猪随机分成两组(n=6),分别饲喂基础人工乳(IUGR)和基础人工乳+0.6%Arg(IUGR+Arg),所有NBW仔猪饲喂基础人工乳(NBW),试验期7d。仔猪14d时每组取4头仔猪进行屠宰取样,测定指标同试验1。数据分析使用SPSS软件进行单因素方差分析,并进行多重比较,结果表明:(1)14 d仔猪体重受IUGR影响显著降低(P<0.05),补充Arg后IUGR仔猪体重明显增加(P<0.05),但胰腺重量各组之间差异不显著(P>0.05)。(2)IUGR仔猪胰腺组织中胰岛素含量极显著降低(P<0.01),但胰岛平均染色光密度与NBW猪差异不显著(P>0.05);而Arg的添加使IUGR仔猪胰岛素含量显著升高(P<0.05),胰岛平均染色光密度明显增加(P<0.01),且与NBW猪差异极显著(P<0.01)。(3)IUGR仔猪单个胰岛面积减小(P<0.05),胰岛细胞数目也明显减少(P<0.01);胰岛素阳性表达细胞数目、β细胞比例和β细胞质量极显著降低(P<0.01),β细胞大小显著降低{P<0.05),胰岛素阳性表达面积显著减小(P<0.01);Arg千预后,IUGR仔猪胰岛面积、胰岛素阳性表达面积、胰岛细胞数目、β细胞比例、β细胞质量均极显著增加(P<0.01),β细胞大小显著增加(P<0.05)。(4)IUGR仔猪的β细胞PI显著降低(P<0.01),AI 显著升高(P<0.05),AI/PI 极显著升高(P<0.01);补充 Arg 使 IUGR仔猪β细胞PI显著升高(P<0.05),AI/PI显著降低(P<0.05),AI无明显变化(P>0.05)。说明生后早期补充精氨酸可以改善IUGR仔猪的胰岛结构,增加胰岛素合成和胰岛β细胞数量,改善β细胞增殖,减少β细胞凋亡从而弥补胎儿期的不足。3母猪日粮中添加精氨酸对子代猪胰腺生长发育的影响选择40头妊娠母猪,分为4组:Pro1(饲喂蛋白质水平15.2%的基础日粮)、Pro1+Arg(饲喂蛋白质水平15.2%的基础日粮+1%Arg)、Pro2(饲喂蛋白质水平13.2%的基础日粮)和Pro2+Arg(饲喂蛋白质水平13.2%的基础日粮+1%Arg),每组10头猪。分娩后每组选取正常仔猪20头和IUGR仔猪20头,所有仔猪随母猪哺乳至21d时断奶,后饲喂同一正常日粮。出生后试验期200 d。仔猪于7、21、200d进行称重,各组分别选取4头NBW仔猪和4头IUGR仔猪进行屠宰取样,测定胰腺重、血清激素、血清生化指标和胰腺组织抗氧化指标。数据分析使用SPSS软件GLM模型进行三因素方差分析,结果表明:(1)Arg显著提高了窝产仔数、窝产活仔数和窝重(P<0.01),降低了 IUGR发生率,但差异不显著(P>0.05)。Pro2降低了窝产仔数、窝产活仔数和窝重(P<0.05),IUGR发生率略有降低,但差异不显著(P>0.05)。(2)IUGR使子代猪体重和胰腺重显著降低(P<0.05或P<0.01)。Arg和Pro2对子代猪体重和胰腺重的影响不明显(P>0.05)。(3)IUGR使子代猪血清Glu水平升高,21、200 d时差异极显著(P<0.01);Ins水平降低,7、21 d时差异极显著(P<0.01);Lep水平降低,7、200d时差异显著(P<0.05或P<0.01)。Arg提高子代猪7 d时血清Glu水平(P<0.01),降低21、200 d时Glu水平(P<0.01)。Pro2提高子代猪Ins水平(P<0.01),降低21、200 d时GH水平(P<0.01或 P<0.05),提高 7、21 d 时 Cor 和 Glu 水平(P<0.01)。(4)IUGR猪的血清葡萄糖水平升高,7、200 d时差异极显著(P<0.01);FFA水平升高,7、21d时差异极显著(P<0.01)。Arg对子代血清葡萄糖和FFA水平无明显影响(P>0.05)。Pro2提高子代猪血清FFA水平,7、200 d时极差异显著(P<0.01)。(5)IUGR猪胰腺组织MDA含量升高(P<0.01),T-AOC含量降低(P<0.05),GSH 含量降低(P<0.01 或 P<0.05),Mn-SOD 活性降低(P<0.01 或 P<0.05)。Arg 显著降低子代猪胰腺组织MDA含量(P<0.05),提高T-AOC含量(P<0.01或P<0.05)。Pro2降低子代猪胰腺组织7、21 d时Mn-SOD和GSH-Px活性(P<0.01或P<0.05)。4母猪日粮中添加精氨酸对子代猪胰腺β细胞发育的影响试验设计同试验3,采样检测胰腺形态、β细胞数量、β细胞增殖和凋亡,以及与发育相关的调控基因mRNA表达。结果表明:(1)IUGR猪胰腺组织胰岛细胞数目减少(P<0.01),胰岛面积减小(P<0.01)。Arg使子代猪胰岛细胞数目增多(P<0.01),胰岛面积增大(P<0.01)。Pro2使子代猪胰岛细胞数目减少(P<0.01);胰岛面积减小,21 d时差异极显著(P<0.01),200 d时差异显著(P<0.05)。(2)IUGR猪胰腺BCM降低(P<0.01),BCF减小(P<0.01),胰岛素阳性染色面积减小(P<0.01),平均染色光密度降低(P<0.01)。Arg使子代胰腺BCM增加(P<0.05),BCF增大(P<0.05);胰岛素阳性染色面积和胰岛平均染色光密度增大,7、200 d时均差异显著(P<0.05)。Pro2降低子代胰腺β细胞质量,7 d时差异显著(P<0.05),200 d 时差异极显著(P<0.01)。(3)IUGR 猪胰腺 β 细胞 PI 降低(P<0.01 或 P<0.05),AI、AI/PI 升高(P<0.01)。Arg 提高胰腺 β 细胞 PI,7、21 d 差异显著(P<0.05),降低 AI、AI/PI(P<O.O1 或 P<0.05)。Pro2对子代猪胰腺β细胞PI、AI、AI/PI无明显影响(P>0.05)。(4)IUGR猪胰腺PDX1的mRNA表达下降,7、21 d时差异显著(P<0.05);FOXO1表达升高,7、21d时差异显著(P<0.05或P<0.01);7d时MTOR表达下降(P<0.01);BAX表达升高(P<0.01或P<0.05)。Arg显著上调子代胰腺PDX1的mRNA表达,7、21 d差异显著(P<0.05);下调FOXO1的表达,7、21 d时差异显著(P<0.05或P<0.01);下调BAX的表达,7、21 d时差异显著(P<0.05或P<0.01)。Pro上调子代21 d时胰腺FOXO1的nmRNA表达(P<0.05)。5母猪日粮中添加精氨酸对子代猪胰腺β细胞功能的影响试验设计同试验3,采样检测与胰岛素分泌相关的基因mRNA表达。结果表明:(1)IUGR猪胰腺线粒体Na+-K+-ATP酶活性降低,21、200 d时差异显著(P<0.01或P<0.05);Ca2+-ATP酶活性降低(P<0.01);线粒体苹果酸脱氢酶(MDH)活性降低,7、200d时差异显著(P<0.01或P<0.05);线粒体琥珀酸脱氢酶(SDH)活性降低(P<0.01)。Arg提高子代胰腺线粒体Na+-K+-ATP酶活性,7、21 d时差异显著(P<0.01或 P<0.05)。(2)IUGR 猪胰腺 NDUFA13 的 mRNA 表达降低(P<0.05);7、200 d 时 UQCRB表达降低(P<0.05);UCP-2表达升高(P<0.05)。Arg上调子代7d时胰腺NDUFA13表达(P<0.05),下调7 d时UCP-2表达(P<0.05)。Pro2下调子代200 d时UCP-2表达(P<0.01)。(3)IUGR猪胰腺胰岛素(INS)的mRNA表达显著降低(P<0.05)。IUGR下调猪胰腺Kir6.2、SUR1、Cav1的mRNA表达(P<0.05或P<0.01)Arg上调子代胰腺INS表达,7、21 d差异极显著(P<0.01)。(4)IUGR 下调猪胰腺 Munc13a、SYN1a、SYT1 的 mRNA 表达(P<0.05 或P<0.01)。Arg上调子代胰腺Munc13a的mRNA表达,7、21 d时差异极显著(P<0.01);上调子代胰腺 SYN1a 表达(P<0.05)。Pro2 下调子代 7 d 时 SNAP23(P<0.01)和 SYN1a(P<0.05)的 mRNA 表达。