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壳聚糖对仔猪生长、肠道屏障和免疫的影响及其机理研究

肖定福  
【摘要】:本研究旨在系统掌握日粮中添加壳聚糖对仔猪生长、腹泻、肠道屏障功能、免疫力及抗氧化性能的影响,揭示其对生长及肠道屏障功能的作用机理,探讨其作为抗生素替代品应用于饲料添加剂的可行性,并摸索合适的添加量,为开发绿色饲料添加剂提供理论基础。 试验一壳聚糖对仔猪生长性能及IGF-I的影响 为掌握壳聚糖对仔猪生长和腹泻的影响,并探讨其对生长的作用机制,选购胎次相近的21日龄健康三元杂交(杜洛克×长白×大约克)去势断奶公仔猪50头,随机分为5个处理组。预试期采用大肠杆菌攻毒,对照组饲喂基础日粮,试验组分别在基础日粮中添加50mg/kg金霉素和200、300、400mgkg壳聚糖,饲养期21 d。结果表明:1)与对照组相比,各试验组日采食量提高(P0.05),料重比(P0.05)和腹泻降低,日增重分别提高15.8%、9.2%、16.8%和21.1%(P0.05);2)200(P0.05)、300(P0.05)和400(P0.05)mg/kg壳聚糖组血清中IGF-I含量升高。300mg/kg壳聚糖组空肠(P0.05)和回肠(P0.05)粘膜IGF-I mRNA表达升高,但金霉素组影响不明显(P0.05)。结果提示:壳聚糖能提高饲料转化率,促进仔猪生长,降低腹泻,且作用效果随壳聚糖浓度增加有增强的趋势,进一步明确了壳聚糖的促生长作用与调控IGF-1诱导的生长轴有关。 试验二壳聚糖对仔猪肠道微生物区系的影响 为了解壳聚糖对肠道内微生物区系的影响,揭示其对肠道屏障的作用机制,通过16S rDNA PCR-DGGE分析肠道微生物菌群区系,运用荧光定量PCR技术对小肠内主要微生物进行相对定量。DGGE结果说明:在空肠内,壳聚糖组和金霉素组仔猪比对照组微生物多样性降低,壳聚糖组优势条带在乳杆菌属处,而葡萄球菌、大肠杆菌属和沙门氏菌属相对数量明显减少。金霉素组细菌总数明显减少。同处理不同个体间差异较少;在盲肠内,金霉素和壳聚糖作用较弱,且同一处理内肠道细菌相似性下降,处理间差异较大,但壳聚糖对葡萄球菌还是有一定的效果。荧光定量PCR结果显示:与对照组相比,金霉素组仔猪肠道内乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌和链球菌数量减少;壳聚糖组仔猪小肠内乳酸杆菌和双歧杆菌增多,大肠杆菌和链球菌减少,同时发现壳聚糖在空肠段作用效果比十二指肠和回肠段好。结果表明:壳聚糖能有效抑制肠道内有害菌,促进有益菌繁殖,而金霉素使肠道内细菌总数减少。 试验三壳聚糖对仔猪肠粘膜机械屏障功能的影响 为探讨壳聚糖对肠道粘膜机械屏障的影响,揭示其对肠道屏障的作用机制,DAO活性、D-Lactate、ET-1和NO含量采用ELISA法测定,空肠和回肠绒毛长度、宽度、隐窝深度和绒腺比于光镜下测定,空肠黏膜紧密连接蛋白Occludin、ZO-1、Claudin-1表达采用免疫组化法检测,并对Occludin蛋白表达采用Western blotting进一步测定,空肠粘膜Occludin、ZO-1、Claudin-1 mRNA表达量用荧光定量PCR法测定。结果表明:1)壳聚糖组血浆中DAO活性(200 mg/kg P0.05、300 mg/kg P0.05、400mg/kg P 0.05)、D-Lactate含量(P0.05)和血清中ET-1含量(P0.05)降低,金毒素组DAO活性和D-Lactate含量比对照组略高(P0.05)。各试验组血清中NO水平差异不明显(p0.05);2)300mg/kg壳聚糖和金霉素组空肠和回肠绒毛长度(P0.05)和绒腺比升高(回肠P0.01,空肠P0.05),绒毛宽度减少(P0.05),隐窝深度降低(壳聚糖组P0.01,金霉素组P0.05);3)300mg/kg壳聚糖红Occludin (P0.01) ZO-1 (P0.05)、Claudin-1 (P0.05)蛋白和基因mRNA表达升高,但金霉素组无明显影响(P0.05)。结果提示:壳聚糖可提高仔猪小肠黏膜机械屏障功能,可能是通过阻缓肠粘膜通透性升高,诱导肠粘膜Occludin和ZO-1表达,提高紧密连接性以发挥其作用。 试验四壳聚糖对仔猪肠黏膜免疫屏障功能的影响 为探讨壳聚糖对肠黏膜免疫屏障的影响及其作用机制,空肠和回肠黏膜上皮内淋巴细胞和肥大细胞采用HE染色法显示,杯状细胞数量用PAS染色法统计,肠粘膜TLR4、sIgA和Calprotectin蛋白表达采用免疫组化法测定,空肠黏膜IL-1β、IL-6、TNF-α和TLR4 mRNA的相对表达量通过荧光定量PCR法检测。结果说明:与对照组相比,1)壳聚糖组和金霉素组仔猪肠黏膜上皮内杯状细胞(空肠P0.05,回肠P0.05)和淋巴细胞(壳聚糖组P0.05,金霉素组p0.05)增加,肥大细胞数量和脱颗粒反应减少(P0.05);2)壳聚糖组和金霉素组空肠黏膜TLR4和Calprotectin蛋白表达(P0.05)降低,壳聚糖组空肠黏膜s1gA蛋白表达水平(P0.05)升高;3)壳聚糖组和金霉素组空肠黏膜中TLR4 mRNA表达量下降(P0.05),IL-6 mRNA表达量升高(壳聚糖组P0.05,金霉素组p0.05),TNF-αmRNA表达量无明显影响(P0.05),但IL-1βmRNA在壳聚糖组升高(P0.05),在金霉素组下降(P0.05)结果提示:壳聚糖可降低肠道炎症的发生,直接作用于肠黏膜免疫效应分子,提高肠道黏膜免疫屏障功能,在空肠中作用效果更明显。金霉素也可减少肠道炎症。 试验五壳聚糖对仔猪免疫力及抗氧化的影响 为分析壳聚糖对机体免疫力和抗氧化性能的影响,探讨其对生长性能的作用机制,采用免疫投射比浊法测定血清中IgM和IgG水平,用ELISA法测定血清中1L-1β、IL-6和TNF-α,用紫外分光光度法测定血清中抗氧化指标。结果显示:1)壳聚糖组IgG和IgM含量升高,且IgG和IgM含量随壳聚糖添加量的增大而增加,而金霉素组IgG和IgM含量有所下降(P0.05)。壳聚糖组和金霉素组血清中IL-1β、TNF-α和IL-6水平无明显变化(P0.05)。2)各试验组血清中SOD和GSH-Px活性(300、400mg/kg壳聚糖组和金霉素组p0.05,200 mg/kg壳聚糖组P0.05)和T-AOC(300和400mg/kg壳聚糖组P0.05,200 mg/kg壳聚糖组和金霉素组P0.05)升高,MDA含量降低(P0.05),但血清中POD和NOS活力无明显差异(P0.05)。结果提示壳聚糖和金霉素都能提高仔猪抗氧化性能,壳聚糖还可提高机体体液免疫力,且随着日粮中壳聚糖浓度的升高作用效果有递增的趋势。 总结论 通过上述五个试验,本研究得出壳聚糖对仔猪作用效果及其机理的主要结论如下:1)壳聚糖能提高早期断奶仔猪生长性能和体液免疫力,且随添加浓度的增加有增强趋势,此作用机制与其上调IGF-I诱导生长轴、缓解机体氧化应激和提高肠道屏障功能有关;2)壳聚糖能改善肠道形态结构,降低肠粘膜通透性,提高肠黏膜紧密连接性,促进肠道有益菌的繁殖,抑制有害菌,直接作用于黏膜免疫效应分子,降低肠道炎症反应,提高肠黏膜免疫功能,从而对大肠杆菌攻毒的早期断奶仔猪肠道屏障损伤起保护作用,促进营养物质的消化和吸收,减少肠源性感染;3)壳聚糖作为新型猪饲料添加剂具有替代金霉素的潜力。


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1 廖信芳;胃癌患者空肠粘膜结构变化与术后肠内营养耐受性的关系探讨[D];江西医学院;2005年
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