呕吐毒素暴露对仔猪肠道健康影响及机制研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:l1113106a1
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呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)是饲料生产中常见的真菌毒素,对畜牧业的危害极大。仔猪对DON尤为敏感,低剂量暴露就有可能对其造成巨大损伤。三叶肽(Trefoil factor family,TFF)在胃肠黏膜修复及多种胃肠道损伤中发挥重要的调节作用,TFFs表达异常会影响肠道健康,而含SAM尖端结构域的E26转化特异因子(SAM pointed domain cintaining Ets transcription factor,SPDEF)对TFFs的表达可能具有调节作用。为此,本试验设置了与我国现行《饲料卫生标准》(GB 13078-2017)中DON限量相近的日粮DON水平,研究了DON暴露对断奶仔猪肠道健康和TFFs表达的影响。试验通过构建断奶仔猪和猪肠上皮细胞(IPEC-J2)DON应激模型,研究了DON暴露对断奶仔猪肠道健康的危害、TFFs表达的影响以及SPDEF在此过程中的调节作用,初步探讨了DON暴露对仔猪肠道健康影响及机制,为仔猪DON危害防控提供参考。主要试验结果如下:1呕吐毒素暴露对断奶仔猪肠道健康及三叶肽表达的影响试验动物为24头28日龄杜长大去势仔猪,随机分为3组,每组8个重复,每个重复1头猪,分别饲喂含有0.61 mg/kg、1.28 mg/kg以及2.89 mg/kg DON的日粮,饲喂28 d后屠宰取样。研究了DON低剂量暴露对断奶仔猪生长性能、腹泻情况、肠道组织学形态、肝脏组织学形态以及肠道中TFFs、SPDEF和Claudin-4表达的影响。主要结果如下:1.28 mg/kg DON暴露即会引起断奶仔猪体重、平均日增重以及平均日采食量的下降,增加断奶仔猪腹泻发生率。1.28 mg/kg DON处理组的断奶仔猪第14天和第28天体重均显著低于对照组(P<0.05);2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪第28天体重显著降低(P<0.01)。1.28 mg/kg和2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪的第1-14天、第15-28天和第1-28天的平均日增重均显著降低(P<0.05)。从实验试验第1-14天、第15-28天和全期来看,1.28 mg/kg和2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪的平均日采食量均显著降低(P<0.05)。在肉料比方面,三个处理组之间无显著差异。另外,1.28 mg/kg和2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪的粪便形态评分和腹泻率均高于对照组。DON暴露会对断奶仔猪的肠道和肝脏造成损伤。1.28 mg/kg和2.89 mg/kg DON处理组的断奶仔猪十二指肠和空肠中的肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度均极显著降低(P<0.001),回肠中的肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度则显著低于对照组(P<0.05)。对照组断奶仔猪的肝脏细胞和肝脏组织结构未出现异常情况;1.28 mg/kg DON处理组断奶仔猪的肝脏出现异常,可以看到肝索紊乱、肝脏细胞出现胞质空泡化的现象;2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪肝脏肝索紊乱以及肝脏细胞胞质空泡化的现象进一步加重。DON暴露会抑制断奶仔猪肠道中TFFs、SPDEF以及Claudin-4的表达。1.28mg/kg DON处理组和2.89 mg/kg DON处理组的断奶仔猪空肠中TFF1、TFF2、TFF3和SPDEF的mRNA表达量显著降低(P<0.05)。1.28 mg/kg和2.89 mg/kg DON暴露显著降低了断奶仔猪回肠中TFF2、TFF3和SPDEF的mRNA表达量(P<0.05)。2.89 mg/kg DON暴露降低了断奶仔猪盲肠TFF1、TFF2、TFF3和SPDEF的mRNA表达量(P<0.05)。然而,DON暴露对结肠TFFs和SPDEF mRNA表达的影响有限。2.89 mg/kg DON暴露显著降低了Claudin-4 mRNA在空肠、回肠、盲肠以及结肠中的表达水平(P<0.05)。1.28 mg/kg DON处理组和2.89 mg/kg DON处理组断奶仔猪空肠中TFF2、TFF3以及SPDEF的蛋白表达量均显著低于对照组(P<0.05)。DON暴露会影响断奶仔猪空肠基因表达,DON对断奶仔猪生产性能的抑制可能与PI3K-Akt、PPAR等信号通路有关。2.89 mg/kg DON暴露导致断奶仔猪空肠498个基因表达发生显著变化,其中304个基因上调(P<0.05),194个基因下调(P<0.05)。通过COG分类统计和GO富集分析的分子功能结果发现,表达差异基因(Differentially expressed gene,DEG)主要分布在细胞内运输等方面。GO富集分析的生物学过程结果显示,细胞增殖调控等变化明显。在GO富集分析的细胞组分结果显示,胞外区域部分等受到了明显影响。通过KEGG信号通路分析发现,PI3K-Akt、PPAR等信号通路变化明显。2 SPDEF对三叶肽表达的影响试验以IPEC-J2细胞为研究对象,分别向细胞转染SPDEF空载体和SPDEF过表达载体,再对转染后的细胞进行无DON暴露和有DON(0.5μmol/L)暴露处理,采用两因素两水平交叉试验设计,分为4组,分别为SPDEF空载体组、SPDEF过表达组、SPDEF空载体+DON组和SPDEF过表达+DON组。研究了SPDEF对TFFs表达的影响以及SPDEF对DON抑制TFFs表达的影响。主要结果如下:DON暴露可以降低TFF1、TFF2、TFF3、SPDEF Claudin-4 mRNA的表达量,影响效果与DON暴露时间有关;SPDEF过表达可以提高TFFs的mRNA表达量。0.5μmol/L DON暴露6 h时,TFF1表达量极显著上升(P<0.001),TFF2的表达量极显著下降(P<0.001),TFF3的表达量显著下降(P<0.05),Claudin-4表达无差异;0.5μmol/L DON暴露12 h时,TFF2、TFF3、SPDEF和Claudin-4的表达量显著下降(P<0.05),TFF1表达无差异。SPDEF过表达时,TFF1的表达水平上升极显著(P<0.01);TFF2和TFF3的表达水平也显著高于对照组(P<0.05)。SPDEF过表达能够改善甚至逆转DON对TFFs表达的抑制作用。DON暴露导致SPDEF的蛋白质表达水平降低,而SPDEF过表达能够显著逆转DON的抑制作用(P<0.01)。DON暴露环境下,相比于正常细胞,SPDEF过表达细胞的TFF1和TFF2的mRNA表达量显著升高(P<0.05)。综上所述,本研究得出以下结论:(1)日粮中1.28 mg/kg DON暴露即可降低断奶仔猪的生长性能,对肠道和肝脏造成损伤,增加断奶仔猪腹泻率;(2)日粮中1.28 mg/kg DON暴露即会抑制断奶仔猪空肠、回肠和结肠中TFFs、SPDEF以及Claudin-4的表达,影响空肠转录组表达;(3)SPDEF能够调节TFFs的表达,DON暴露诱导的TFFs的失调与TFFs正向调节因子SPDEF的表达抑制有关。
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