丁酸鈉對仔豬抗大腸桿菌感染的作用及其機制研究.pdf

1、丁酸鹽由腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生，除了具有為腸道上皮細胞供能、影響腸道分泌功能、促進上皮組織生長發(fā)育、提高動物生長性能等功能外還能夠緩解感染引起的炎癥反應(yīng)，但其緩解炎癥的內(nèi)在作用機制還不清楚。本研究通過建立E.coliO157:H7感染仔豬模型和細胞模型，從丁酸鹽誘導(dǎo)內(nèi)源性抗菌肽表達的角度探討丁酸鹽抗大腸桿菌感染的作用機制，進一步從組蛋白乙?；揎椃矫嫜芯慷∷猁}調(diào)控豬內(nèi)源性抗菌肽表達的機制。為此開展了以下研究:
　　試驗一 丁酸鈉對仔豬

2、抗E.coli O157:H7感染的作用研究
　　丁酸鈉可以緩解E.coli O157:H7攻毒引起的仔豬生長性能的降低，減少糞便中E.coli O157:H7數(shù)量，緩解腸道炎癥反應(yīng)，改善腸道絨毛形態(tài)，提高仔豬腸道抗菌肽表達，增強仔豬抗病力。①丁酸鈉緩解了E.coli O157:H7感染引起的仔豬臨床癥狀。E.coli O157:H7感染后仔豬皮毛雜亂，采食量降低，平均日增重持續(xù)降低，仔豬腎臟出現(xiàn)損傷，呈現(xiàn)溶血性尿毒綜合癥癥狀，而

3、添加丁酸鈉后可以顯著改善上述臨床癥狀;②丁酸鈉顯著減少了感染仔豬糞便中E.coliO157:H7數(shù)量;③丁酸鈉緩解了E.coli O157:H7感染引起的仔豬腸道形態(tài)和屏障功能損傷，E.coli O157:H7感染造成腸道絨毛脫落，絨毛高度變短，隱窩加深，絨毛隱窩比值顯著降低，同時感染降低了腸道跨膜電阻TER值，血清中D-乳酸和二胺氧化酶含量顯著升高，仔豬腸道通透性增大，而添加丁酸鈉可以緩解E.coliO157:H7感染造成的腸道形態(tài)損

4、傷和屏障功能破壞;④丁酸鈉緩解了E.coliO157:H7感染引起的仔豬血清中促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α以及免疫球蛋白IgA，IgG含量升高，緩解了感染引起仔豬腸道組織巨噬細胞和噬中性粒細胞免疫浸潤;⑤丁酸鈉顯著提高了仔豬腸道抗菌肽pBD2和pBD3的表達。
　　試驗二 丁酸鈉對仔豬抗E．coli O157:H7感染的作用機制研究
　　(1)丁酸鈉對豬巨噬細胞抗E.coli O157:H7感染的影響丁酸鈉通過提

5、高巨噬細胞內(nèi)源性抗菌肽的表達，增強巨噬細胞對E.coliO157:H7抑菌殺菌功能和清除功能，緩解了E.coli O157:H7感染引起的巨噬細胞炎癥反應(yīng)。利用豬巨噬細胞3D4/2細胞模型，對體內(nèi)丁酸鈉抗感染結(jié)果進行驗證。①丁酸鈉(256～512 mmol/L)顯著抑制了E.coli O157:H7增殖;②丁酸鈉顯著提高了巨噬細胞抗菌肽pBD2、pBD3、PG1-5、PMAP37和PR-39的表達，且存在劑量和時間依賴效應(yīng);③丁酸鈉顯著

6、增強了巨噬細胞對E.coli O157:H7增殖的抑制作用，顯著增強了巨噬細胞清除胞內(nèi)E.coli O157:H7的功能;④丁酸鈉緩解了E.coli O157:H7感染引起的巨噬細胞炎癥因子IL-1α、TNFα和IL-6表達的升高。
　　(2)丁酸鈉對上皮細胞屏障功能和抗E.coli O157:H7粘附入侵的影響
　　丁酸鈉通過提高上皮細胞內(nèi)源性抗菌肽表達，增強上皮細胞對E.coliO157:H7增殖的抑制作用，同時丁酸鈉提

7、高上皮屏障功能，增強上皮細胞抗E.coli O157:H7的粘附入侵。利用上皮細胞IPEC-1細胞模型，對體內(nèi)丁酸鈉抗感染和保護屏障功能結(jié)果進行驗證。①丁酸鈉顯著提高了上皮細胞抗菌肽pBD2、pBD3的表達，且呈劑量依賴效應(yīng);②丁酸鈉增強了上皮細胞對E.coli O157:H7增殖的抑制作用;③丁酸鈉增強了上皮細胞屏障功能。在正常條件下，丁酸鈉增強了上皮細胞IPEC-1細胞屏障功能，提高了IPEC-1細胞跨膜電阻TER值和細胞緊密連接蛋

8、白ZO-1、Occludin的表達。在染菌條件下，丁酸鈉可以緩解E.coliO157:H7感染引起的上皮細胞TER值、緊密連接蛋白ZO-1、Occludin表達的降低和屏障通透性增加;④丁酸鈉提高了上皮細胞抗E.coli O157:H7粘附入侵。
　　綜上所述，丁酸鈉對仔豬抗E.coli O157:H7感染的作用機制:一方面丁酸鈉通過調(diào)控巨噬細胞和上皮細胞內(nèi)源性抗菌肽的表達，增強細胞對E.coli O157:H7抑菌殺菌功能和細菌

9、清除功能，另一方面丁酸鈉通過提高上皮細胞屏障功能進而增強上皮細胞抗E.coli O157:H7粘附入侵。
　　試驗三 丁酸鈉調(diào)控內(nèi)源性抗菌肽表達的機制研究
　　丁酸鈉通過抑制組蛋白去乙?；?HDAC)活性上調(diào)豬巨噬細胞內(nèi)源性抗菌肽表達，增強巨噬細胞抑菌殺菌功能和細菌清除功能，緩解E.coli O157:H7侵染引起的炎癥反應(yīng)。利用豬巨噬細胞模型，研究丁酸鈉調(diào)控豬內(nèi)源性抗菌肽表達的機制。①丁酸鈉抑制豬巨噬細胞組蛋白去乙?；?/p>

10、(HDAC)活性，提高巨噬細胞組蛋白乙酰化水平;②丁酸鈉通過抑制HDAC活性調(diào)控抗菌肽pBD2、pBD3、 PG1-5、 PMAP37和PR-39的表達，并進一步利用染色質(zhì)免疫共沉淀試驗(ChIP)進行驗證;③HDAC抑制劑TSA和丁酸鈉提高巨噬細胞抗菌肽的表達增強了巨噬細胞對E.coli O157:H7抑菌殺菌功能和細菌清除功能，而HAT抑制劑下調(diào)抗菌肽的表達抑制了巨噬細胞對E.coli O157:H7抑菌殺菌功能和細菌清除功能;④H