飼喂高精料日糧對泌乳奶山羊瘤胃發(fā)酵和上皮組織炎癥相關(guān)基因表達的影響.pdf

1、反芻動物瘤胃擁有數(shù)量巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物系統(tǒng)，是物質(zhì)代謝的的主要場所。為了滿足泌乳反芻動物的高泌乳性能，常飼喂含精料較高的日糧，但往往會引發(fā)反芻動物的營養(yǎng)應(yīng)激。在應(yīng)激激素皮質(zhì)醇升高的基礎(chǔ)上，本文探索了長期或短期飼喂高精料日糧對瘤胃細菌菌群結(jié)構(gòu)、代謝產(chǎn)物的影響及瘤胃上皮相關(guān)基因的表達變化并研究了不同濃度人工合成皮質(zhì)激素——地塞米松對體外培養(yǎng)瘤胃微生物發(fā)酵的影響。
　　1長期或短期飼喂高精料日糧對瘤胃細菌菌群的結(jié)構(gòu)、代謝產(chǎn)物及瘤胃相

2、關(guān)基因表達的影響
　　試驗選用泌乳期關(guān)中奶山羊15只，體重與泌乳量相近，隨機分為低精料日糧對照組（精粗比35∶65）和高精料組（精粗比65∶35）。飼喂15周后，將對照組羊分為2組，一組繼續(xù)飼喂低精料日糧（精粗比35∶65，LC，n=5），另一組飼喂高精料日糧，飼喂期4周作為高精料日糧短期飼喂組（精粗比65∶35，HS，n=5），高精料日糧長期組飼喂期為19周（精粗比65∶35，HL，n=5）。實驗結(jié)束后采集瘤胃液、血液和瘤胃上皮

3、組織等樣品。提取瘤胃液微生物基因組DNA，對細菌V3-V4區(qū)域進行454焦磷酸測序，并用絕對定量real-time PCR方法檢測瘤胃液中細菌(Bacteria)、原蟲(Ciliate)、產(chǎn)甲烷菌(Methanogens)及真菌(Anaerobic fungi)的含量;對瘤胃液樣品進行GC-MS代謝組學(xué)檢測;氣相色譜法檢測揮發(fā)性脂肪酸含量;采用放射免疫分析(Radioimmunoassay, RIA)法檢測血液中的激素水平;采用經(jīng)典的生

4、化分析法測定血漿中組胺(Histamine)、瘤胃液中乳酸(Lactic acid)、微生物蛋白(Microbial crudeprotein，MCP)及氨態(tài)氮(Ammonia nitrogen，NH3-N)的含量;Real-time PCR法檢測瘤胃上皮組織中炎癥、VFA轉(zhuǎn)運載體及凋亡相關(guān)基因的表達。
　　結(jié)果顯示:與LC對照組比較，HS組山羊靜脈血中皮質(zhì)醇濃度無顯著變化(P＞0.05)，但長期飼喂高精料導(dǎo)致循環(huán)血中皮質(zhì)醇濃度顯

5、著低于對照組和短期組(P＜0.05)。HL組山羊血液中組胺濃度顯著高于對照組(P＜0.05)，但短期組未出現(xiàn)明顯變化(P＞0.05)。飼喂高精料日糧對瘤胃液中乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸和總揮發(fā)性脂肪酸含量無顯著影響，但與對照組相比，HL組乙酸/丙酸比例顯著降低(P＜0.05)，而乳酸含量顯著升高(P＜0.05)，HS組和HL組瘤胃液中NH3-N、 MCP和LPS含量均顯著高于對照組(P＜0.05)，但HS組和HL組之間無顯著

6、性差異(P＞0.05)。代謝組學(xué)分析瘤胃液成分表明，LC、HS、HL三組兩兩之間代謝產(chǎn)物存在明顯差異(P＜0.05)。
　　與對照LC組相比，短期HS組與長期HL組的細菌菌群豐度指數(shù)(Chao1和ACE)和細菌菌群多樣性指數(shù)(Shannon)都顯著降低(P＜0.05)。采食高精料時間的長短對大部分門類細菌的相對比例無顯著影響，但與對照組相比，短期飼喂高精料顯著下降了Cyanobacteria的相對比例(P＜0.05)，長期組Ver

7、mcomicrobia相對比例顯著低于短期組(P＜0.05)。高通量主成分分析表明，高精料飼喂對屬水平瘤胃細菌菌群組成有較大影響，但長期組與短期組在屬水平上的差異不顯著(p＞0.05）。
　　飼喂高精料持續(xù)時間對瘤胃上皮組織炎癥相關(guān)基因表達的影響:(1)與對照LC組相比，短期HS組與長期HL組TLR4 mRNA表達量顯著升高(P＜0.05)，IL-8 mRNA表達量均顯著低于對照組(P＜0.05)，HS組MyD88 mRNA表達量

8、明顯下降(P＜0.05)，HL組IL-10 mRNA表達量顯著上調(diào)（P＜0.05）。然而，飼喂高精料對瘤胃上皮組織中TNF-α、TLR2、INF-γ、 IL-1α mRNA的表達量無顯著影響(P＞0.05)。(2)飼喂高精料對瘤胃VFA轉(zhuǎn)運載體相關(guān)基因表達的影響，與LC相比，HS組和HL組瘤胃上皮組織中NHE2和NEH3 mRNA表達量都顯著的升高(P＜0.05)，但HS和HL組之間無顯著差異(P＞0.05)，這與Na/K ATPase

9、 mRNA表達量結(jié)果一致;但對MCT1和MCT4 mRNA表達量無明顯影響(P＞0.05)。(3)飼喂高精料對瘤胃上皮細胞凋亡相關(guān)基因表達的影響，HS和HL組瘤胃上皮中Caspase-3、Caspase-8 mRNA表達量較對照組顯著上調(diào)(P＜0.05），HL組瘤胃上皮組織中Bax基因表達顯著上調(diào)(P＜0.05)。與LC組相比，HS組Caspase-3活性顯著升高(P＜0.05），但長期飼喂高精料未對其活性產(chǎn)生影響(P＞0.05）。

10、r>　　以上結(jié)果提示:長期和短期飼喂高精料日糧顯著降低瘤胃液中細菌多樣性、改變瘤胃微生物組成及瘤胃微生物的發(fā)酵類型、增加瘤胃內(nèi)有害代謝產(chǎn)物;并引起瘤胃上皮細胞應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，且長期飼喂高精料日糧較短期飼喂的影響更為明顯。
　　2地塞米松對體外培養(yǎng)瘤胃微生物發(fā)酵功能的影響
　　采用瘤胃液體外人工發(fā)酵模型，研究化學(xué)合成的糖皮質(zhì)激素——地塞米松對瘤胃微生物發(fā)酵的影響，以探索瘤胃液中皮質(zhì)醇濃度升高對其發(fā)酵功能的調(diào)節(jié)作用。實驗分為對照

11、組(CON)、乙醇溶劑組(ETH)、低濃度地塞米松組(1 ng/mL，LD)、中濃度地塞米松組(5 ng/mL，MD)和高濃度地塞米松組(10 ng/mL，HD)，每組3個重復(fù)。用精粗比40∶60的日糧作為培養(yǎng)底物，連續(xù)培養(yǎng)24 h。分別在0、2、4、8、12和24 h采集培養(yǎng)液測定pH值;氣相色譜法檢測揮發(fā)性脂肪酸含量;生化分析法測定瘤胃液中乳酸(Lactic acid)、微生物蛋白(Microbial crude protein，M

12、CP)及氨態(tài)氮(Ammonia nitrogen，NH3-N)的含量;絕對定量PCR的方法檢測瘤胃中部分細菌豐富度。
　　結(jié)果顯示:地塞米松和發(fā)酵時間顯著影響瘤胃液pH，且兩因素間存在顯著互作效應(yīng)(P＜0.01)。12h時HD組pH極顯著低于CON組(P＜0.01)，顯著低于ETH組(P＜0.05)。24 h時，HD組的pH低于6.0，且極顯著低于CON組和ETH組(P＜0.01)。地塞米松和發(fā)酵時間極顯著升高瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪

13、酸的濃度(P＜0.01)，但二者無交互效應(yīng)。HD組于發(fā)酵24 h時總揮發(fā)性脂肪酸顯著高于CON組(P＜0.05)。地塞米松和發(fā)酵時間極顯著升高乙酸的濃度，且存在極顯著的互作效應(yīng)(P＜0.01)。24 h時乙酸濃度顯著或極顯著高于對照組和低劑量地塞米松處理組(P＜0.05或P＜0.01)，而丁酸含量則低于CON與ETH組，丙酸濃度與其他組無顯著差異。地塞米松和發(fā)酵時間極顯著影響瘤胃液中乳酸濃度(P＜0.01)，但二者無交互效應(yīng)。隨發(fā)酵時間

14、的延長，CON、ETH、LD和MD組的乳酸濃度均先升高后降低，HD組則逐漸下降。
　　NH3-N濃度僅受發(fā)酵時間的影響，而地塞米松對其無顯著影響。發(fā)酵期間各組NH3-N濃度均逐漸升高，且培養(yǎng)后期(12～24 h)每組之間濃度差異不明顯。地塞米松、發(fā)酵時間和二者綜合效應(yīng)均極顯著影響瘤胃液MCP的濃度(P＜0.01)。MCP呈現(xiàn)先增長后下降的變化，培養(yǎng)后期(12～24 h)各組MCP量大幅度下降，24 h時各組之間無明顯變化。