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《四川农业大学》 2011年
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母体纤维营养对胎儿和生后生长发育及抗氧化能力的影响

林燕  
【摘要】:本研究通过六个试验,采用自由采食、等能摄入模型研究了母体纤维营养对胎儿和生后生长发能育及抗氧化能力的影响,并选用丁酸替代纤维以及抑制单羧酸转运载体后进一步探索了纤维对后代生长发育的影响及可能机制。 试验一高脂日粮中添加纤维对妊娠期大鼠胎儿发育及抗氧化能力的影响 试验采用单因子试验设计,选用40只妊娠SD大鼠随机分为4个处理组:标准日粮组(对照组,7%脂肪)、高脂组(25%脂肪)、高脂纤维组(25%脂肪,25%复合纤维)、高脂N-乙酰半胱氨酸组(25%脂肪,1%NAC, NAC组),每个处理10个重复,每个重复1只母鼠。从妊娠当天供给各处理日粮,直到妊娠19天屠宰取样,通过荧光定量聚合酶链式反应技术检测胎盘养分转运相关基因和胎儿抗氧化基因表达,考察纤维对大鼠繁殖成绩、胎儿发育、机体氧化还原状态和胎盘养分转运的影响。试验结果显示:1、高脂日粮显著提高妊娠期母鼠能量摄入量,降低胎儿数,血清甘油三酯、葡萄糖浓度及血清、羊水、胎盘羟自由基抑制能力下降,同时血清和胎盘丙二醛(MDA)浓度以及胎盘和羊水蛋白质羰基化水平显著上升(P0.05);胎肝总超氧化物歧化酶(SOD)及Cu, Zn-SOD酶活性显著下降;基因检测分析表明,胎儿肝脏谷胱甘肽过氧化物酶1(GPx1)、硫氧还蛋白(Trx) 1、Mn-SOD及心脏厌氧诱导因子-1α(HIF-1α)、Trx1、Cu, Zn-SOD mRNA表达量显著下降(P0.05)。2、高脂日粮中添加纤维,可增加胎儿数量,抑制超氧阴离子生成,提高胎儿肝脏总SOD及Cu, Zn-SOD酶活性(P0.05),上调胎儿肝脏HIF-α、GPx1、Trx1、Trx2、Cu, Zn-SOD和心脏HIF-α、Trx1、Cu, Zn-SOD、Mn-SOD mRNA表达量(P0.05)以及胎盘氨基酸转运载体Slc38a2和葡萄糖转运载体Slc2a1和Slc2a3 mRNA表达量(P0.05)。3、与高脂组相比,在高脂日粮中加入抗氧化物质NAC后,母鼠自由基清除能力增加,胎盘MDA和蛋白质羰基化水平显著下降(P0.05),胎儿肝脏抗氧化相关基因表达不同程度的上调,但明显低于高脂纤维组。由此说明:母鼠妊娠期摄入高脂日粮后可导致母体、胎盘及胎儿氧化应激增加,而在高脂日粮中添加纤维可通过改善母体、胎盘和胎儿的氧化平衡状态,增强胎盘的养分转运能力,提高胎儿存活率,促进胎儿发育。 试验二高脂日粮中添加纤维对哺乳期仔鼠生长发育及抗氧化能力的影响 本试验采用单因子试验设计,选用健康刚分娩SD大鼠32窝随机分为4个处理组:标准日粮组(对照组,7%脂肪)、高脂组(25%脂肪)、高脂纤维组(25%脂肪,25%复合纤维)、高脂N-乙酰半胱氨酸组(25%脂肪,1%NAC, NAC组),每个处理8窝,每窝带仔数为8只。从分娩当天供给各处理日粮,断奶21天每窝屠宰4只仔鼠,余下仔鼠断奶后采用相同标准日粮饲喂到60日龄取样,测定仔鼠生长发育、氧化还原状态和养分代谢的变化,考察纤维对新生仔鼠生长发育的影响及其可能作用方式。试验结果显示:1、母鼠哺乳期采食不同日粮可影响后代日增重和总增重。高脂纤维组仔鼠21和60日龄体重显著高于高脂组(P0.05),显著提高21日龄仔鼠肝脏、心脏、脾脏、胃和肠道重量和肠长及60日龄仔鼠肺脏、胃和肠道重量和肠长(P0.05),降低60日龄仔鼠肝脏重量。2、哺乳期母鼠摄入高脂日粮后,21日龄仔鼠肝脏MDA、蛋白质羰基水平高于对照组(P0.05),而添加纤维或NAC后可显著降低肝脏MDA、蛋白质羰基水平,增加SOD酶活性(P0.05)。60日龄仔鼠肝脏和血清MDA、蛋白质羰基水平和SOD酶活性的变化规律与21日龄仔鼠相似。3、母鼠哺乳期摄入不同日粮可影响后代21日龄和60日龄的抗氧化能力。高脂组后代21日龄仔鼠肝脏和心脏HIF-1α、GPx1 mRNA、Cu, Zn-SOD、Mn-SOD、Trx1和Trx2 mRNA表达量均显著低于对照组(P0.05),而添加纤维或NAC后仔鼠肝脏和心脏HIF-1α、GPx1、Cu, Zn-SOD、Mn-SOD、Trx1和Trx2 mRNA表达上调(P0.05)。当仔鼠生长到60日龄时,这种作用效果仍然存在,高脂纤维组仔鼠抗氧化能力高于高脂组和高脂NAC组。4、与对照相比,哺乳期母鼠摄入高脂日粮上调21日龄仔鼠Slc38a4 mRNA表达,下调Slc2al和Slc2a3 mRNA表达(P0.05);高脂纤维组显著下调CAT-1和Slc38a4 mRNA表达,上调Slc2a1和Slc2a3 mRNA表达(P0.05); NAC组与高脂组养分转运载体基因表达没有显著差异(P0.05)。在60日龄时,高脂组后代肝脏Slc38a1mRNA表达显著高于对照组和高脂纤维组(P0.05),而高脂纤维组60日龄仔鼠肝脏Slc2a3 mRNA表达量显著高于其它各处理组(P0.05), PPAR-αmRNA表达量显著高于对照组(P0.05),但与高脂组和高脂NAC组没有差异(P0.05)。由此说明:哺乳期母鼠摄入高脂日粮后可导致母体及仔鼠氧化应激增加,而在高脂日粮中添加纤维可通过改善母体和仔鼠的氧化平衡状态,改变仔鼠的养分转运能力,从而促进仔鼠生长发育,并且其作用效果明显优于抗氧剂NAC组。 试验三等能摄入模型下低脂或高脂日粮中添加纤维对大鼠胎儿发育及抗氧化能力的影响 本试验采用2×2因子试验设计和等能摄入模型,选用80只SD雌鼠随机分为4个处理组:低脂低纤维(5%脂肪,0%纤维)、低脂高纤维(5%脂肪,50%复合纤维)、高脂低纤维(25%脂肪,0%纤维)、高脂高纤维(5%脂肪,50%复合纤维)。从配种前4周供给各处理日粮,直到妊娠13天和17天分别屠宰取样,并通过荧光定量聚合酶链式反应技术检测胎盘养分转运相关基因和抗氧化相关基因表达,进一步研究纤维对胎儿宫内生长发育、母体、胎盘和胎儿抗氧化能力及胎盘养分转运能力的影响。试验结果显示:1、等能摄入模型下,各处理组对妊娠13天和17天胎盘的重量无显著影响(P0.05)。脂肪和纤维的交互效应显著影响妊娠17天胎儿重量(P0.05),同一脂肪水平添加纤维可显著增加胎儿数量(P0.05)。2、等能摄入模型下,同一脂肪水平添加纤维可显著提高母鼠血清抗超氧阴离子能力(P0.05),而胎盘抗超氧阴离子能力以及血清和胎盘抑制羟自由基的能力的变化趋势与之相似。脂肪水平显著影响母鼠13天血清和17天胎盘MDA及蛋白质羰基化水平(P0.05),同一脂肪水平添加纤维可显著降低血清、胎盘MDA和胎盘羰基化水平(P0.05),并且脂肪和纤维水平对血清MDA、17天胎盘蛋白质羰基水平具有交互作用(P0.05)。3、等能摄入模型下,母鼠妊娠期摄入不同日粮可影响其母鼠、胎盘和胎儿的抗氧化能力。(1)不同处理可影响母鼠抗氧化相关基因表达量。高脂高纤维组13天母鼠肝脏HIF-1α、Cu, Zn-SOD、Mn-SOD、Trx1和Trx2 mRNA表达量显著高于高脂低纤组(P0.05)。妊娠17天时,低脂高纤组HIF-1α、Mn-SOD和GPxlmRNA表达量显著高于低脂低纤组(P0.05),高脂高纤组Cu, Zn-SOD、Trx1和GPx1 mRNA表达量显著高于高脂低纤组(P0.05)。(2)母鼠妊娠期摄入不同日粮可影响胎盘抗氧化相关基因表达量。低脂高纤组13天胎盘HIF-1α、Cu, Zn-SOD和Mn-SOD mRNA表达显著高于低脂低纤组,而Trx2却显著低于低脂低纤组(P0.05);高脂高纤组HIF-1α和Cu, Zn-SOD mRNA显著高于高脂低纤组(P0.05), Cu, Zn-SOD和GPx1 mRNA显著高于低脂低纤组(P0.05)。(3)母鼠妊娠期摄入不同日粮可影响胎儿抗氧化相关基因表达量。低脂高纤组13天胎儿Cu, Zn-SOD mRNA表达显著高于低脂低纤组(P0.05);高脂高纤组HIF-1α、Cu,Zn-SOD、Mn-SOD和Trx2 mRNA表达量显著高于高脂低纤组(P0.05)。妊娠17天时,低脂高低纤组HIF-1α、Cu,Zn-SOD和GPxl mRNA表达显著高于低脂低纤组(P0.05);而高脂高纤组HIF-1α、Mn-SOD和Trx2mRNA显著高于高脂低纤组(P0.05),其它抗氧化相关基因表达量没有显著影响(P0.05)。4、各处理组对妊娠13天胎盘氨基酸转运载体Slc38a1、Slc38a2和Slc7a1和17天Slc38a1和Slc38a4 mRNA表达量无显著影响(P0.05),脂肪水平显著影响妊娠17天Slc7a1 mRNA的表达量(P0.05);同一脂肪水平下添加纤维后可提高胎盘13天Slc2a1和17天Slc2a3 mRNA表达量(P0.05),脂肪与纤维交互作用对胎盘Slc2a3 mRNA表达量影响差异不显著(P0.05)。由此说明:在等能摄入模型下,添加纤维可通过改变母体和胎盘抗氧化功能,影响胎盘养分转运能力,进而影响宫内胎儿生长发育和胎儿的抗氧化能力。 试验四高脂日粮中丁酸替代纤维对大鼠胎儿发育及抗氧化能力的影响 本试验采用单因子试验设计,选用妊娠雌鼠SD大鼠60只,随机分为3个处理组:标准日粮组(7%脂肪,对照组)、高脂纤维组(25%脂肪,25%复合纤维)和高脂丁酸组(25%脂肪,5%丁酸),每个处理20个重复,每个重复1只大鼠。从妊娠当天供给各处理日粮,直到妊娠19天屠宰取样,比较考察纤维和丁酸对胎儿发育、胎盘和胎肝抗氧化相关基因和养分转运相关基因表达的影响,研究纤维对胎儿生长发育的影响及其可能作用方式。试验结果显示:1、高脂丁酸组日平均采食量、全期采食量以及能量摄入量均显著低于对照组和高脂纤维组(P(0.05),但胎儿重与高脂纤维组没有显著差异(P0.05)。不同处理对胎盘重量、胎盘厚度以及胎盘表面积没有显著影响,但高脂丁酸组胎儿数量显著高于对照组(P0.05),与高脂纤维组没有显著差异(P0.05)。2、母鼠妊娠期摄入不同日粮可影响盲肠内容物短链脂肪酸的生成。妊娠大鼠摄入高脂纤维后,盲肠内容物短链脂肪酸总量、乙酸、丙酸和丁酸水平均显著高于对照组和高脂丁酸组(P0.05),但高脂丁酸组丁酸比显著高于对照组和高脂纤维组(P0.05)。3、日粮可显著影响母鼠、胎盘和胎儿的抗氧化能力。高脂丁酸组母鼠血清中MDA水平显著高于对照组和高脂纤维组(P0.05),胎盘蛋白质羰基化水平与高脂纤维组没有显著差异,并显著高于对照组(P0.05)。高脂丁酸组降低了母鼠血清GPx和Cu, Zn-SOD酶活性(P0.05),增加Mn-SOD酶(P0.05)和CAT酶活性(P=0.08),而对胎肝CAT酶活性没有显著影响(P0.05)。4、不同处理组可显著影响母鼠肠道和胎盘养分转运载体表达。高脂丁酸组母鼠肠道单羧酸转运蛋白(MCT) 1、MCT2和IMCT4mRNA表达量与高脂纤维组没有显著差异(P0.05),但均显著高于对照组(P0.05),胎盘MCT1和MCT2mRNA表达量显著高于高脂纤维组和对照组(P0.05)。高脂丁酸组胎盘Sl2a3、Slc5a1、Slc7a1、Slc38a2、PepT1、FABP2和FABP3表达量与高脂纤维组没有显著差异(P0.05),但Apoa4 mRNA表达量显著高于高脂纤维组(P0.05), Slc5a1和PepT1mRNA表达量显著高于对照组(P0.05)。5、母鼠妊娠期日粮可显著影响胎盘和胎儿抗氧化相关基因表达。高脂丁酸组胎盘GPx1、Cu, Zn-SOD、P38 mRNA表达量显著低于高脂纤维组(P0.05),而Trx2、HIF-1a、Bcl-2和Bax mRNA表达显著高于高脂纤维组(P0.05), CAT、Mn-SOD和Bcl-2/Bax的比值之间没有显著差异(P0.05)。高脂丁酸组胎儿肝脏GPx1、CAT、Cu, Zn-SOD和P38 mRNA表达量均显著低于高脂纤维组(P0.05),而Mn-SOD、Trx2、JNK1和HIF-1αmRNA表达量高于高脂纤维组(P0.05)。6、母鼠妊娠期日粮可显著影响后代胎儿和肠道养分代谢相关基因表达。高脂丁酸组胎儿肝脏FAS、Apoa4、FABP2、Slc2a1和Slc5a1mRNA表达量显著高于高脂纤维组和对照组(P0.05), Lipase和Slc2a3 mRNA与高脂纤维组没有显著差异(P0.05);肠道Slc2a1、Slc5a1、FABP2和FABP3 mRNA表达量显著高于对照组和高脂纤维组(P0.05),而Slc2a3和Apoa 4 mRNA表达量与高脂纤维组间没有显著差异(P0.05)。由此说明,在高脂日粮中用丁酸替代纤维可通过影响母体、胎盘和胎儿氧化还原状态以及胎盘养分转运能力,进而促进胎儿发育,但其对抗氧化能力的改善作用低于纤维。 试验五注射单羧酸转运载体抑制剂α-氰基-4-羟基肉桂酸对大鼠胎儿发育及抗氧化能力的影响 本试验采用单因子试验设计,选用妊娠雌鼠SD大鼠60只,随机分为3个处理组:标准日粮组(对照组)、高脂纤维组和高脂纤维和α-氰基-4-羟基肉桂酸注射组(CHC组),每个处理20个重复,每个重复1只妊娠大鼠,CHC组于妊娠10、12、14、16天注射CHC。从妊娠当天供给各处理日粮,直到妊娠19天屠宰取样,从反面进一步研究纤维对母鼠繁殖成绩、胎儿发育、养分转运和抗氧化相关基因表达的影响。试验结果显示:1、各处理组对母鼠妊娠期能量摄入、胎盘重、胎儿数、胎盘厚度、胎盘表面积(P=0.106)没有显著影响(P0.05),但CHC组母鼠妊娠期增重显著高于对照组(P0.05),母鼠流产率明显高于高脂纤维组和对照组。CHC组母鼠盲肠内容物短链脂肪酸总量、乙酸和丙酸的生成量显著低于高脂纤维组(P0.05),而丁酸生成量与高脂纤维组没有显著差异(P.05),但CHC组丁酸相对比值显著低于其它处理组(P0.05)。2、妊娠中后期母鼠注射CHC后,影响母鼠、胎盘和胎儿的抗氧化功能。CHC组胎盘MDA水平显著高于对照组和高脂纤维组(P0.05),显著增加胎肝蛋白质羰基水平(P0.05)。CHC组母鼠血清GPx、胎盘和胎肝GPx、胎盘和胎肝总SOD、Cu, Zn-SOD和Mn-SOD酶活性显著低于高脂纤维组(P0.05)。不同处理组间母鼠血清总SOD、Cu,Zn-SOD、Mn-SOD酶活及胎肝CAT酶活没有显著差异(P0.05)。3、母鼠摄入不同日粮可影响肠道MCTs和胎盘养分转运载体的表达。CHC组母鼠MCT2及胎盘MCT1和MCT2 mRNA显著低于高脂纤维组(P0.05),母鼠肠道MCTl和MCT4 mRNA表与高脂纤维组没有显著差异(P0.05)。高脂纤维组和CHC组胎盘Slc2a3、Slc5a1 Slc38a2 mRNA表达量显著高于对照组(P0.05),而Slc7a1 mRNA表达量低于对照组(P0.05);并且CHC组Slc38a4和PepT1 mRNA表达显著低于对照组和高脂纤维组(P0.05);但不同处理组间Slc2a1表达没有显著差异(P0.05)。4、不同处理可显著影响胎盘抗氧化基因表达。CHC组胎盘Trx2、GPx1、CAT、Cu,Zn-SOD、Mn-SOD、Bcl-2、HIF-1α、JNK1和P38 mRNA表达量均显著低于对照组和高脂纤维组(P0.05),而Bcl-2/Bax比值显著低于高脂纤维组(P0.05)。不同处理组对胎儿肝脏GPxl和Mn-SOD mRNA表达没有显著影响(P0.05),但CHC组CAT、Trx2、JNK1、P38和HIF-1αmRNA表达显著低于高脂纤维组(P0.05),而Cu,Zn-SOD mRNA表达显著高于高脂纤维组(P0.05)。5、进一步研究发现,妊娠时期母鼠摄入不同日粮可影响胎儿肝脏和肠道代谢相关基因表达。CHC组胎儿肝脏FAS、Lipase和Apoa4 mRNA表达均显著低于高脂纤维组(P0.05),而FAS、Lipase和Slc5a1 mRNA表达显著低于对照组(P.0.05); CHC组胎儿肠道Slc2a1和Slc2a3mRNA表达显著低于对照组和高脂纤维组(P0.05),而Apoa4、FABP2和FABP3 mRNA表达与高脂纤维组没有显著差异(P0.05)。由此说明,妊娠大鼠妊娠后期注射MCT抑制剂CHC后,胎儿数下降5%,流产率增加20%,其可能是由下调母鼠肠道MCT2和胎盘MCT1、MCT2 mRNA表达,引起SCFA供应减少,进而下调胎盘和胎儿抗氧化基因、养分转运和养分代谢表达,从而影响胎儿存活。 试验六等能摄入模型下纤维水平对母猪胎儿发育及抗氧化能力的影响 本试验采用单因子试验设计和等能摄入模型,选用健康、背膘厚为(17.68±1.42)mm的二胎L×Y杂交母猪317头,按试验要求随机分为3组,即低纤维组(NDF:10.8%)、中纤维组(NDF:15.8%)、高纤维组(NDF:20.8%)。试验处理从配种后开始直到妊娠90天,妊娠91天-分娩采用同一妊娠日粮。母猪分娩后立即屠宰新生仔猪,取样考察母猪繁殖成绩、肝脏养分转运相关基因和抗氧化基因表达,研究不同纤维水平对母猪繁殖成绩和胎儿生长发育的影响及其可能作用方式。试验结果显示:1、纤维水平可影响二胎母猪繁殖成绩。中纤维组总产仔数及产活仔数显著高于低纤维组和高纤维组(P0.05),而低纤维组和高纤维组差异不显著(P0.05)。中纤维组出生窝重显著高于低纤维组(P0.05),有高于高纤维组的趋势(P=0.051)。随着纤维水平的增加,妊娠期背膘厚显著下降(P0.05)。不同纤维水平对母猪泌乳期背膘厚、采食量和断奶-发情间隔、仔猪出生重、断奶窝均活仔数和断奶个体均重没有显著影响(P0.05)。2、母猪妊娠期不同纤维水平可影响新生仔猪器官发育。高纤维组肝脏指数和肾脏指数显著高于中纤维组和低纤维组(P0.05),心脏指数组显著高于低纤维组(P0.05),而对胃、肠和肺指数无显著影响(P0.05)。3、母猪妊娠期不同纤维水对新生仔猪血清总抗氧化能力(T-AOC)没有显著影响(P0.05),但中纤维组肝脏T-AOC、血清和肝脏抑制羟自由基的能力显著高于其它两个处理组(P0.05)。新生仔猪血清和肝脏MDA的影响呈现先降低后升高的变化规律,肝脏蛋白质羰基有增加的趋势(P=0.106)。4、不同纤维水平对新生仔心脏Cu,Zn-SOD、Mn-SOD、GPx1和Trx mRNA表达水平没有显著影响(P0.05);中纤维组新生仔猪肝脏Cu, Zn-SOD和Mn-SOD mRNA表达量显著高于其它处理组(P0.05)。5、妊娠期母猪不同纤维水平可影响新生仔猪肝脏葡萄糖和脂肪代谢相关基因表达。中纤维组新生仔猪肝脏Slc2a3、PPAR-α和VEGF mRNA表达量显著高于其它各处理组(P0.05),对PPAR-γmRNA表达没有影响(P0.05)。由此说明:等能摄入模型下,以小麦麸和脱脂米糠为纤维来源时,二胎母猪妊娠期(0-90天)摄入15.8% NDF纤维水平可改善母猪繁殖性能;不同纤维水平可通过影响新生仔猪器官发育、肝脏养分代谢相关基因以及抗氧化相关基因表达进而影响新生仔猪发育和生长。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S816

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