生土豆淀粉日粮对猪结肠和肝脏基因表达和代谢的影响

发布时间：2019-02-22 12:06

【摘要】：抗性淀粉在健康动物小肠不被分解利用,主要在后肠被微生物发酵利用。抗性淀粉后肠发酵过程中,会影响后肠菌群结构,同时产生短链脂肪酸(SCFA)等代谢产物,并可进一步影响动物机体代谢。生土豆淀粉因特殊的淀粉颗粒球不易被动物的消化酶消化,形成抗性淀粉,本论文通过长期饲喂生长育肥猪生土豆淀粉日粮,旨在研究抗性淀粉在肠道和肠道外层面如何影响猪机体的代谢过程,试验包括四个部分。1.生土豆淀粉日粮对猪结肠微生物结构的影响本试验通过高通量测序技术,研究抗性淀粉对结肠微生物菌群组成结构的影响,旨在探讨其潜在营养调控机制。试验选取36头(70日龄)杜长大三元杂交阉公猪,随机分成玉米淀粉组和生土豆淀粉组,每个组设6个重复(栏),每栏3头猪。玉米淀粉组日粮为玉米豆粕型日粮,生土豆淀粉组日粮以生土豆淀粉(RPS)替换等量玉米淀粉(CS)(生长期替换250 g/kg,育肥期替换280 g/kg),饲喂期为100天,试验猪自由采食和饮水。试验结束后,每个重复随机屠宰一头,采集结肠黏膜和食糜,提取微生物DNA,采用16SrRNA基因测序技术,对结肠黏膜和食糜中菌群相对丰度进行分析,并通过荧光实时定量PCR测定细菌总数。结果显示,长期饲喂生土豆淀粉显著降低了猪结肠黏膜和食糜中总菌的数量(P0.05);在门水平上,生土豆淀粉对结肠菌群没有显著影响(P0.05)。在属水平上,与玉米淀粉日粮相比,生土豆淀粉日粮显著降低了梭菌属、密螺旋体属、颤螺菌属和理研菌属的丰度,但是显著升高了Turicibacter、Blautia和瘤胃球菌属的丰度(P0.05),显降低了结肠菌群丰富度(P0.05)。结果提示,长期饲喂生土豆淀粉(高抗性淀粉)可有效调节结肠菌群结构,对后肠健康有一定益处。2.生土豆淀粉日粮对猪结肠黏膜转录表达谱的影响本试验利用表达谱基因芯片技术,全面测定结肠黏膜基因转录变化,旨在研究抗性淀粉对结肠转录层面的影响。试验设计同试验一,屠宰后,采集结肠黏膜,提取黏膜RNA,进行表达谱基因芯片分析。结果显示:按照特定筛选条件(差异倍数2或0.5,P0.05),筛选出549个可功能注释的差异表达基因(生土豆淀粉组vs土豆淀粉组),其中311个基因转录上调,238个转录下调。差异基因显著富集了免疫反应通路、信号分子传导、运输和分解以及细胞信息交流等多个代谢通路。其中,生土豆淀粉显著升高了促炎因子IL-1β基因mRNA的表达量(P0.05),降低了LIPA、GALANS、CTSZ、CTSB和CTSD等多个溶酶体通路关键酶对应基因mRNA表达量(P0.05),抑制了病毒识别因子TTR-7基因mRNA的表达量(P0.05)。综上所述,长期饲喂生土豆淀粉,在转录层面抑制了结肠组织免疫相关通路,减弱了结肠免疫作用功能。3.生土豆淀粉日粮对猪肝脏组织转录表达谱的影响肝脏是动物机体重要的代谢器官,研究肝脏代谢能为机体研究提供重要参考。本试验选择肝脏作为抗性淀粉肠道外靶器官,运用表达谱基因芯片技术,分析肝脏基因转录变化,在转录层面研究长期饲喂生土豆淀粉对肝脏代谢的影响,揭示生土豆淀粉对机体肠外代谢的影响。试验设计同试验一,猪屠宰后,快速采集肝脏组织,用于基因芯片分析,并对特定基因进行荧光定量PCR验证。结果显示:按照特定条件(差异倍数1.5或0.67,P0.05),筛选注释得到237个差异表达的基因,包括121个上调基因,116个下调基因。差异表达的基因显著富集了脂肪氧化分解、磷脂合成、脂肪生成等脂肪代谢通路(P0.01)。长期饲喂生土豆淀粉,显著降低了调控脂肪存储吸收功能CD36基因转录表达量,显著升高了脂肪氧化酶CPT1B和ACADM转录表达量(P0.05),提高了磷脂合成途径相关酶AGPAT4和GPAT转录表达量(P0.05),以及脂肪结合转运蛋白FABP1的表达量(P0.05)。结果表明,长期饲喂生土豆淀粉,在转录层面,降低了肝脏脂肪酸的吸收、储存和合成能力,提高了肝脏脂肪酸的β氧化和磷脂生成能力,降低了肝脏炎症风险,对肝脏代谢调节有益处。4.生土豆淀粉日粮对猪肝脏代谢组谱的影响本试验运用代谢组学分析代谢产物的变化,旨在探究抗性淀粉对肝脏代谢通路的影响。试验设计同试验一,屠宰后,采集肝脏组织,运用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对肝脏代谢产物进行测定,对差异代谢产物进行筛选,并对代谢通路变化进行分析。结果显示:试验共检测到91种物质,按照筛选标准(VIP1,P0.05),筛选出20种作为潜在标记物的差异化合物。其中,生土豆淀粉显著降低了肝脏胆固醇和软脂酸的含量,升高了脂肪酸β氧化程度标记物3-羟基丁酸的含量(P0.05),显著升高了2-酮戊二酸和6-磷酸葡萄糖的含量(P0.05),降低了丙酮酸的含量(P0.05)。代谢通路富集分析显示,长期饲喂生土豆淀粉显著抑制了脂肪代谢、甘油磷脂代谢、糖异生、丙酮酸代谢以及胰岛素信号等通路,激活了糖酵解、磷酸戊糖途径、尿素循环、TCA和氨基酸代谢等通路。上述结果表明,长期饲喂生土豆淀粉,会降低肝脏脂肪积累,增加脂肪酸氧化,激活TCA循环和磷酸化途径,有效调节肝脏健康。
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【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828

【参考文献】