TD肉鸡的肠道菌群变化及LPS对肉鸡胫骨形成的影响

发布时间：2020-08-10 22:30

【摘要】：胫骨软骨发育不良(TD)是禽类常见的骨骼疾病。这种疾病的病因和发病机制仍不清楚。肠道菌群是一个复杂的生态系统,对人类和动物的健康起着非常重要的作用。许多研究已将疾病与肠道菌群的失调联系起来。然而,很少有人知道肠道菌群是否在TD中发挥作用。炎症是机体抵御外界刺激所做出的重要防御性反应,然而,过度的炎症反应会对机体造成不同程度的损伤。已有大量研究将炎症与诸多疾病的发生和发展过程联系在了一起,包括骨骼疾病。也有研究表明,炎症对骨骼的生长发育过程起抑制作用。然而,关于全身性炎症反应是否会导致骨形成异常甚至引起骨骼疾病的发生及其潜在机制目前仍知之甚少,而肉鸡在这方面的研究则更少。本实验的目的即是用福美双和脂多糖(LPS)在肉鸡当中分别建立TD发病模型和全身性炎症模型,以胫骨为研究对象,探究肠道菌群的变化和炎症反应是否会对肉鸡骨骼的生长发育及骨骼疾病的发生产生影响。1.患胫骨软骨发育不良肉鸡的肠道菌群变化情况为探讨福美双诱导TD肉鸡的小肠和大肠菌群的多样性和组成情况,从3日龄开始使用福美双饲料拌服的方法诱导肉鸡TD的发病,拌服剂量为100 mg/kg。在18日龄分别采集健康和TD肉鸡的大小肠内容物,通过高通量测序方法扩增和测序16S rDNA的V3-V4区域,并对测序结果进行分析。研究结果表明,健康肉鸡肠道菌群的丰度和多样性高于TD肉鸡,但差异性不显著(P0.05)。然而,健康和TD肉鸡之间的肠道菌群组成情况存在显著差异(P0.05)。与健康肉鸡相比,TD肉鸡的肠道菌群中与免疫和炎症相关的肠道菌群的OTU丰度显著增高。结果表明,健康肉鸡和TD肉鸡之间的肠道菌群存在一定差异性,且这种差异性可能与机体免疫能力和炎症相关联,这为TD发病机制的研究提供了新思路。2.LPS诱导的全身性炎症反应对肉鸡骨形成过程的影响本研究利用LPS按2mg/kg的剂量,通过腹腔注射的方式建立肉鸡全身性炎症模型,探讨炎症对肉鸡骨骼生长发育的影响。研究发现,LPS组的生产性能和生长效率低下,血小板和炎性细胞数量大量增加,血清中的炎性因子、GC以及RANKL的水平显著升高,而OPG的水平则明显下降。另外,血清生化检测结果择暗示LPS组肉鸡肝功能异常和钙磷代谢紊乱。通过组织病理学方法观察发现,LPS组胫骨生长板区域血管数量减少,并且出现微血栓结构,另外生长板肥大区软骨细胞发生核溶解现象,破骨细胞数量明显增加。检测在炎症和骨形成中起关键作用的各基因mRNA和蛋白表达水平的结果显示,与对照组相比,LPS组TLR4,NF-κB,TF,TPO及其受体C-MPL还有MMP-9及其诱导因子CD147的mRNA表达水平增强,而VEGFA则受到抑制。在OPG/RANKL系统中,LPS组中OPG的mRNA水平降低,而RANKL表达增强。蛋白水平的结果显示LPS组中NF-κB、CD147和MMP-9的表达量均升高,而VEGFA和OPG则降低。因此,我们推断炎症可以抑制骨塑建和骨重塑过程,继而影响肉鸡骨形成。这与机体中血栓形成作用增强,而血管生成作用减弱,成骨作用紊乱及骨细胞外基质降解有关。综上所述,本研究的主要结论为:1.肉鸡TD的发生可能与肠道菌群的变化存在联系。TD的肉鸡肠道菌群丰度及多样性均低于健康肉鸡,同时,与健康肉鸡相比,TD肉鸡中一些与免疫和炎症相关的肠道菌群处于较高丰度,这可能是TD发生的潜在原因之一。2.全身性炎症反应对肉鸡胫骨骨形成过程起着负面影响,这种影响通过抑制肉鸡骨形成过程中的骨塑建和骨重塑以及骨细胞外基质的降解来实现。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S858.31
【图文】：

过程图,骨形成,过程,膜内成骨

图 1-1 骨形成过程Fig. 1-1 bone formation.4.1 骨塑建骨塑建即是一个新生骨成骨过程，该过程从出生前的胚胎期就已开始，主要在动物幼年时期。成骨有两种形式：膜内成骨和软骨内成骨。由间充质细胞分成骨细胞，随后直接形成骨组织的过程称为膜内成骨，其主要形成以颅骨、髂

炎症,糖皮质激素,骨形成,高水平

图 1-2 炎症对成骨作用的影响Fig. 1-2 the influence of inflammation on osteogenesis(modified from Thummuri et al 2015)炎症影响骨形成过程的另一重要机制是糖皮质激素（glucocorticoid, GC）信传递。内源性糖皮质激素的循环水平在炎症发生期间增加，抑制软骨细胞的增矿化（Cirillo et al 2017）。虽然生理水平的糖皮质激素可以促进成骨细胞的分化是高水平的循环糖皮质激素会通过减少成骨细胞蛋白的合成，促进细胞凋亡而成骨细胞的数量（Reid et al 1998, Weinstein et al 1998）。这一作用破坏了骨生骨吸收之间的平衡状态，导致骨量丢失，骨组织受损。另外，还有研究表明，系统中高水平存在的 GC 还会增加血液高凝状态的风险，继而阻碍血液运输营质，对骨形成造成负面影响（Cao et al 2017）。肠道微生物群对骨骼的影响

肠道微生物,骨组织,机制

及骨量维持方面具有重要调节作用的维生素（Contreras et al 2012）。更重肠道微生物群可以通过其自身或其所释放的代谢产物直接或间接的与机体发生接触，刺激免疫系统发挥作用。免疫细胞，包括 T 细胞和树突状细胞过与肠道内壁微生物群的相互作用而迁移至淋巴结中，激活促炎或抗炎免Belkaid et al 2014）。这些免疫细胞还可以将炎性介质或细胞因子释放到循中，对全身的骨组织稳态维持产生影响（Li et al 2007）。另外，通过将微分子模式（microbial associated molecular patterns, MAMPs）释放进入循环系微生物群也可以对机体骨组织产生影响。例如 LPS 和鞭毛蛋白等就是最为AMP，它们分子量足够小，可以顺利穿透肠粘膜屏障而进入循环系统，一包括骨骼在内远端器官，MAMP 即可激活免疫应答反应，产生局部tgieter et al 2015）。然而，由于骨组织与肠道相对较长的生理学距离，使道微生物对骨骼影响的研究尚不深入，而近几年高通量测序技术的长足发领域的深入研究提供了可能。

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