不同日糧纖維對生長豬血漿代謝組及腸道菌群影響的研究.pdf

1、本研究使用氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用、高通量測序等現(xiàn)代技術(shù)手段，研究了添加水平為5％，基礎(chǔ)日糧為玉米豆粕型的情況下，不同日糧纖維對生長豬養(yǎng)分物質(zhì)全腸道表觀消化率、腸道上皮結(jié)構(gòu)、血漿代謝組學(xué)、不同腸段微生物區(qū)系組成功能及代謝產(chǎn)物的影響。從血漿小分子代謝物和腸道微生態(tài)4角度闡釋了日糧纖維對生長豬的生理代謝的影響以及日糧纖維、腸道微生物菌群和宿主三者之間的聯(lián)系。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，18頭生長情況良好、體重一致的生長豬隨機(jī)分為3個(gè)處理組，六個(gè)重

2、復(fù)一個(gè)處理組，每個(gè)重復(fù)包括1頭試驗(yàn)豬。三個(gè)試驗(yàn)組分別為95％基礎(chǔ)日糧+5％玉米淀粉（對照組），95％基礎(chǔ)日糧+5％菊粉（菊粉組）和95％基礎(chǔ)日糧+5％微晶纖維素（微晶纖維素組），試驗(yàn)期為60天。
　　結(jié)果顯示:1、與對照組相比，粗灰分消化率在菊粉組中有升高的趨勢(P=0.08)，而微晶纖維素組干物質(zhì)、能量等消化率與對照組相比并無顯著差異，添加日糧纖維有降低料肉比的趨勢(P=0.09);與添加微晶纖維素的處理組相比，添加菊粉的處理組

3、試驗(yàn)豬體重在第40天（P=0.04），第50天(P=0.04)和第60天(P=0.05)顯著增加;料肉比也有降低的趨勢(P=0.08)。與微晶纖維素組相比，菊粉組顯著提高了能量消化率(P＜0.05)而干物質(zhì)與碳水化合物消化率極顯著的提高（P＜0.01）。菊粉的添加顯著提高了生長豬回腸絨毛高度、回腸絨毛高度與隱窩深度的比值(P＜0.05)，對十二指腸部位絨毛高度與隱窩深度的比值有提高的趨勢(P=0.06);對照組的十二指腸隱窩深度顯著高于

4、微晶纖維素組（P＜0.05）。菊粉組與微晶纖維素組的回腸麥芽糖酶酶活差異顯著(P=0.03)。菊粉組試驗(yàn)豬空腸乳糖酶(P=0.02)、麥芽糖酶(P=0.04)和回腸麥芽糖酶酶活(P=0.04)顯著高于微晶纖維素組。與對照組相比，兩個(gè)日糧纖維處理組的空腸絨毛杯狀細(xì)胞數(shù)目(P=0.05)和結(jié)腸隱窩杯狀細(xì)胞的數(shù)量(P＜0.05)均顯著提高。且兩組間差異也顯著(P＜0.05)。
　　2、微晶纖維素的添加顯著降低了血清總膽固醇(TC)和低密

5、度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的水平(P＜0.05)。菊粉組和微晶纖維素組生長豬空腹血清胰高血糖素水平均顯著下降（P＜0.05）。但空腹胰島素水平和瘦素水平并未受到影響（P＞0.05）。通過GC-TOF/MS平臺在血漿中共鑒定出54種代謝物，其中包括9種糖，14種氨基酸，12種脂肪酸，其他代謝物19種。對照組、菊粉組、微晶纖維素組血漿代謝物表型存在顯著差異。與對照組相比，生長豬采食日糧纖維后主要引起了碳水化合物代謝、氨基酸代謝和脂肪代謝的

6、變化，涉及代謝物共16種。參與碳水化合物代謝的主要有3種（檸檬酸、赤蘚糖和半乳糖）;參與氨基酸代謝的差異物質(zhì)有8種（脯氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、羥基脯氨酸、氨基丙二酸、鳥氨酸和5-MIAA）;參與脂質(zhì)代謝的共有5種（十七烷酸、膽固醇、油酸、亞油酸、棕櫚酸）。鳥氨酸只在對照組血漿中檢測出。微晶纖維素組與菊粉組比較中，涉及氨基酸代謝的5種代謝物和碳水化合物代謝1種代謝物。菊粉的添加改變了血液中長鏈脂肪酸的組成，提高了多不飽和脂肪酸的

7、比例。與對照組相比，菊粉的添加影響了精氨酸和脯氨酸代謝通路，而微晶纖維素的添加則主要影響了4個(gè)代謝通路:1.精氨酸和脯氨酸代謝通路;2.半乳糖代謝通路;3.乳酸代謝通路;4苯基丙氨酸代謝通路。菊粉組與微晶纖維素組的比較中，差異主要集中在精氨酸和脯氨酸通路，半乳糖代謝通路以及亞油酸代謝通路。血漿中LDL-C水平與鳥氨酸與赤蘚糖的含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，而與脯氨酸水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)。甘油三酯與羥基脯氨酸和脯氨

8、酸水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05); TC水平與異亮氨酸、脯氨酸和羥基脯氨酸水平呈正相關(guān)(P＜0.05);單不飽和脂肪酸含量與TC水平有顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），多不飽和脂肪酸含量與高密度脂蛋白膽固醇和胰島素水平呈正相關(guān)(P＜0.05)。
　　3、在回腸、盲腸、結(jié)腸微生物群落的比較中發(fā)現(xiàn)，27個(gè)屬的菌群相對豐度在腸段之間發(fā)生了變化。而15個(gè)COG功能和25條KEGG代謝通路存在腸段效應(yīng)。菌群結(jié)構(gòu)和功能的組成存在腸道效應(yīng)。

9、添加菊粉和微晶纖維素兩種發(fā)酵性能不同的日糧纖維對生長豬不同腸段微生物區(qū)系的結(jié)構(gòu)和組成的影響存在腸段之間的差異，形成了不同的后腸微生態(tài)環(huán)境。與對照組相比，兩種日糧纖維通過提高不同微生物種群的比例都達(dá)到了優(yōu)化微生物群落的目的，并且影響了微生物群落的功能。日糧纖維影響下生長豬不同腸段微生物群落的關(guān)鍵OTU(Operational Taxonomic Unit)不同。不同OTU可能與日糧纖維影響宿主代謝免疫有關(guān)?；贑OG分類系統(tǒng)注釋結(jié)果表明，

10、日糧纖維組防御機(jī)制相關(guān)功能基因在盲腸部位比例增高，無機(jī)離子運(yùn)輸和代謝的基因相對豐度在菊粉組盲腸和結(jié)腸部位均有所提高。而涉及到代謝和疾病免疫的多條代謝通路受到日糧纖維攝入的影響。
　　4、兩種日糧纖維的添加均提高了生長豬盲腸和結(jié)腸揮發(fā)性脂肪酸中丁酸的百分比，而菊粉的添加改變了盲腸和結(jié)腸丙酸的百分比，乙酸和丙酸的比例。在膽汁酸方面，菊粉提高了盲腸中初級膽汁酸、總膽汁酸的含量，改變了盲腸和結(jié)腸中總膽汁酸的組成比例。對膽汁酸組成及含量造成

11、影響的原因有可能是微生物發(fā)酵不同日糧纖維生成的揮發(fā)性脂肪酸不同。Lactobacillaceae、Lachnospiraceae、Ruminococcaceae等幾個(gè)科的微生物被發(fā)現(xiàn)與揮發(fā)性脂肪酸和初級膽汁酸存在聯(lián)系。
　　5、利用多元統(tǒng)計(jì)方法將反映腸道微生物結(jié)構(gòu)變化的高通量測序數(shù)據(jù)與反映生長豬代謝變化的血漿代謝組學(xué)數(shù)據(jù)加以聯(lián)系，尋找兩者之間的內(nèi)在關(guān)系。經(jīng)多變量統(tǒng)計(jì)方法分別在回腸、盲腸、結(jié)腸內(nèi)鑒定出5種、7種和6種OTU與血漿代謝