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仔猪的肠道发育不健全,早期断奶极易导致小肠黏膜的形态结构发生变化,黏膜屏障功能受损。多胺作为瞬间能量来源和细胞内信号分子,对小肠黏膜的生长、发育、成熟、适应性和损伤后的恢复具有重要的生物学作用。因此,本研究旨在深入探讨多胺调控肠黏膜损伤修复的分子机制,探讨通过脯氨酸提高肠黏膜多胺水平,从而减轻肠道损伤,缓解断奶应激,发挥仔猪生长潜能的实际应用性。 (1)试验一选取遗传背景相近、胎次相同的8窝仔猪,分别于哺乳期的第1、7、14、21日龄以及14日龄断奶后第1、3、5、7天,每窝各选取1头体重相近的仔猪采血后屠宰,采集十二指肠、空肠、回肠和结肠样品。通过本试验研究仔猪肠道发育及断奶损伤修复的规律与肠道多胺代谢的规律是否一致。结果表明,在1~21日龄哺乳期,血清中大部分氨基酸和糖代谢物含量逐渐增加,而天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、脯氨酸、甘氨酸、肌酸、糖蛋白和尿素含量则逐渐减少;1日龄哺乳仔猪血清二胺氧化酶(DAO)含量显著高于14日龄哺乳仔猪,7日龄血清D-乳酸(D-lactate)含量显著高于1和21日龄;哺乳仔猪空肠绒毛高度与隐窝深度比、回肠绒毛高度以及绒毛高度与隐窝深度比随着日龄的增长逐渐降低;空肠黏膜碱性磷酸酶活性(AKP)、增殖细胞核抗原(PCNA)指数、空肠和回肠黏膜紧密连接蛋白表达量以及肠道鸟氨酸脱羧酶(ODC)表达量从1日龄到21日龄显著升高,而空肠黏膜中酪胺浓度,结肠黏膜中腐胺、亚精胺和酪胺浓度在哺乳期逐渐降低。14日龄断奶后1周内,仔猪断奶第1天血清甘油三酯的含量显著高于同日龄哺乳仔猪(d14)和断奶第5天仔猪;血清尿素的含量在断奶后第3天和第5天时最高;从断奶第1天至第7天,血清中氨基酸、丙酮酸、延胡索酸和白蛋白含量逐渐增加,而血浆D-lactate含量显著降低;十二指肠隐窝深度在断奶第3天时显著增加,而回肠绒毛高度、空肠绒毛高度与隐窝深度比值和杯状细胞数量以及PCNA指数在断奶第3天时降至最低值;与断奶第1天和7天相比,断奶第3或5天时空肠和回肠黏膜中紧密连接蛋白的表达量均显著降低,而ODC表达量显著升高;断奶第1天,空肠和回肠黏膜中精胺、结肠黏膜中1,7-庚二胺浓度显著升高,随后至断奶第7天逐渐恢复至哺乳期水平。 (2)试验二选取18头哺乳仔猪,随机分成3组,自出生当日开始,每日两次分别灌服生理盐水(对照组)、腐胺(5mg/kg BW)和脯氨酸(25ng/kg BW)。14日龄断奶,断奶后第3天采血后屠宰,采集十二指肠、空肠、回肠和结肠样品。本试验研究能否通过调节多胺代谢缓解仔猪肠道断奶应激。结果表明,灌喂腐胺或脯氨酸提高了断奶仔猪平均日增重(ADG)。与对照组相比,灌服脯氨酸降低了仔猪血清中D-lactate含量和十二指肠淋巴细胞数,提高了空肠和回肠绒毛高度,以及空肠黏膜PCNA指数和AKP活性。脯氨酸组仔猪十二指肠绒毛高度、杯状细胞数显著高于腐胺组,回肠ODC、Integrin和钾电压-门控通道亚家族A成员5(Kv1.5)基因表达量显著高于对照组。灌服腐胺或脯氨酸提高了空肠或回肠黏膜ODC、Kv1.1、Kv1.5和紧密连接蛋白表达量,并增加了回肠黏膜中亚精胺和精胺的浓度。 (3)体外培养猪肠道上皮细胞IPEC-J2,培养基中添加400μM脯氨酸或400μM脯氨酸+10mM DFMO,第4天检测细胞增殖、多胺浓度、细胞周期与凋亡、周期相关基因表达水平、凋亡相关蛋白和ODC蛋白表达水平。本试验旨在阐明脯氨酸通过介导多胺代谢调控猪肠上皮细胞增殖的机制。结果表明,脯氨酸能提高IPEC-J2细胞中ODC的蛋白表达水平以及亚精胺、精胺浓度;而DFMO可抑制ODC的蛋白表达,降低IPEC-J2细胞中多胺的浓度。脯氨酸增加了S期细胞数量,且提高了c-fos、c-myc基因表达;DFMO使细胞生长停滞于G1期,且增加了P53的基因表达量。 综上,仔猪在出生后第1周肠道发育迅速,肠黏膜细胞快速增殖分化并伴随着肠道形态学和酶活的变化;14日龄断奶应激引起的肠道黏膜形态和屏障损伤在断奶后的第3~5天最严重;小肠黏膜细胞连接蛋白表达与黏膜细胞增殖呈正相关性,黏膜细胞多胺水平和ODC的表达也与黏膜增殖和损伤修复具有关联性,可作为肠道生长和修复的指标。哺乳仔猪灌喂腐胺和脯氨酸,可增加肠道多胺浓度和ODC的表达,促进黏膜成熟,从而加速黏膜损伤后的修复并改善肠道屏障功能。体外细胞试验验证了脯氨酸通过ODC调控肠上皮细胞多胺代谢,以及细胞的增殖与周期进程。以上结果提示,多胺在肠道发育和损伤修复中发挥重要作用,可作为改善断奶仔猪营养状况、缓解断奶应激、发挥生长潜力的营养调控手段。