壳聚糖对断奶仔猪氧化应激的缓解作用及其机理研究

发布时间：2020-09-10 14:04

　　断奶会使仔猪出现氧化应激,导致生长抑制,免疫力降低。本试验通过建立仔猪氧化应激模型并饲喂壳聚糖,探讨壳聚糖对断奶仔猪氧化应激的缓解作用,并利用体内法和体外法相结合,探讨壳聚糖抵抗氧化应激作用可能的机制。主要研究内容及结果如下:试验一壳聚糖对断奶仔猪氧化应激反应的缓解作用试验采用2×5二因子试验设计,选择60头断奶仔猪,按照体重相近原则随机分为5个组,每组12头(公母各半),分别饲喂5种日粮,该5种日粮分别是在基础日粮中添加0、250、500、1000和2000 mg/kg壳聚糖配制而成。饲喂14天后,再将每个日粮处理组的仔猪按照体重和性别均等分配的原则随机分成两个组,即应激组和非应激组,应激组腹腔注射10 mg/kg Diquat,非应激组注射等量的灭菌生理盐水。诱导产生氧化应激后继续饲喂7天,试验期共21天。结果表明:氧化应激不仅降低了断奶仔猪的生长性能,而且降低了仔猪血清SOD、CAT和GPx活性,增加了MDA、ACTH、COR及促炎因子IL-1、IL-6和TNF-α含量,导致仔猪血清抗氧化机能和免疫功能受损。而日粮壳聚糖可缓解仔猪因氧化应激导致的生长性能降低,增加SOD、CAT和GPx活性,降低MDA、ACTH、COR及促炎因子IL-1、IL-6和TNF-α含量,减轻氧化应激和炎症反应。试验二壳聚糖对断奶仔猪氧化应激反应缓解作用的调控机理试验采用2×2二因子试验设计,选择24头断奶仔猪,按照体重相近原则随机分为2个组,每组12头(公母各半),分别饲喂基础日粮和试验日粮(500mg/kg壳聚糖)。饲喂14天后,再将每个日粮处理组的仔猪按照体重和性别均等分配的原则随机分成两个组,即应激组和非应激组,应激组腹腔注射10 mg/kg Diquat,非应激组注射等量的无菌生理盐水。诱导产生氧化应激后继续饲喂7天。试验期共21天。结果表明:仔猪日粮添加壳聚糖能够缓解氧化应激所致的生长抑制,提高营养物质(粗蛋白和钙)表观消化率,增加小肠绒毛高度及绒毛高度与隐窝深度的比值。同时缓解氧化应激所致血清、肝脏、脾脏和小肠抗氧化酶(包括SOD、CAT和/或GPx)的降低,并上调肝脏CuZn-SOD、Mn-SOD、GPx4,脾脏CuZn-SOD、GPx4,十二指肠CAT、CuZn-SOD、Mn-SOD、GPx4,空肠GPx4和回肠CuZn-SOD、GPx4基因相对表达,同时下调肝脏中p65及十二指肠和空肠中c-Fos基因表达。表明壳聚糖通过NF-κB和AP-1途径介导增强仔猪血清抗氧化功能以及肝脏和小肠组织的抗氧化功能。试验三低聚壳聚糖对断奶仔猪淋巴细胞氧化应激的抵抗作用本试验利用体外淋巴细胞培养法,采用2×5二因子试验设计,即主效应包括2个应激状态(非应激组:不添加H_2O_2;应激组:添加600μmol/L H_2O_2)和5个低聚壳聚糖添加水平(0、40、80、160和320μg/mL),试验共设10个处理,每个处理6个重复。结果表明:适宜剂量低聚壳聚糖能够调节仔猪淋巴细胞的抗氧化功能,增加培养液中CAT和GPx活性,降低SOD活性和MDA含量。试验四低聚壳聚糖通过NF-κB途径缓解断奶仔猪淋巴细胞氧化应激的机理本试验利用体外淋巴细胞培养法,采用2×2×2三因子试验设计,即主效应包括2个应激状态(非应激组:不添加H_2O_2;应激组:添加600μmol/L H_2O_2)、2个低聚壳聚糖添加水平(不添加低聚壳聚糖组和160μg/mL低聚壳聚糖组)和2个NF-κB抑制剂添加组(不添加抑制剂和100μmol/L PDTC抑制剂组),试验共设8个处理,每个处理6个重复。结果表明:非应激条件下,低聚壳聚糖通过提高GPx活性和基因表达来增强仔猪淋巴细胞抗氧化能力,降低氧化损伤。在氧化应激条件下,低聚壳聚糖通过调控NF-κB途径介导Mn-SOD和GPx4基因表达,并增加CAT活性,从而降低H_2O_2所致的氧化损伤。试验五低聚壳聚糖通过AP-1途径缓解断奶仔猪淋巴细胞氧化应激的机理本试验利用体外淋巴细胞培养法,采用2×2×2三因子试验设计,即主效应包括2个应激状态(非应激组:不添加H_2O_2;应激组:添加600μmol/L H_2O_2)、2个低聚壳聚糖添加水平(不添加低聚壳聚糖组和160μg/mL低聚壳聚糖组)和2个AP-1抑制剂添加组(不添加抑制剂和20μmol/L SP600125抑制剂组),试验共设8个处理,每个处理6个重复。结果表明:非应激条件下,低聚壳聚糖通过提高CAT和GPx活性和基因表达来增强仔猪淋巴细胞抗氧化功能,并且这种抗氧化功能是通过抑制AP-1(c-Jun和c-Fos)基因表达介导的。在氧化应激状态下,低聚壳聚糖通过调控c-Fos基因表达介导抗氧化酶(CAT)的合成和释放,从而降低H_2O_2所致的氧化损伤。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S828.5
【部分图文】：

单电子还原,能量转移,自旋

壳聚糖对断奶仔猪氧化应激的缓解作用及其机理研究层不成对的价电子占据了平行自旋的两个单独轨道。尽管其是一个双自由基氧电子对具有相反的平行自旋，因此分子氧处于相对惰性状态，不与大多数反应[33]。为了氧化非自由基原子或分子，基态氧需要与一个伴侣进行反应，供一对具有平行自旋的电子，以适应其自由电子轨道，通过能量转移或电子，基态氧可以转化成反应性更强的 ROS 形式（图 1 和图 2）。前者由 O2激2，而后者由一个，两个或三个电子向 O2转移导致连续还原成 ROS 包括 2和 OH[34]。与 O2不同，ROS 反应性更强，能够不受限制地氧化各种细胞导致细胞的氧化损伤[35]。

谷胱甘肽,超氧化物,维生素,过氧化物

图 2 ROS 的产生与清除ig. 2 The generation and remove of ROS (参照 Miller 和 Brzezinska-Slebodzinska, 1993)：① 正常代谢过程中产生超氧化物。氧化应激的外源刺激物包括饮食失衡，疾病，环境污染物和超氧化物还原 Fe3+，使其进入 Fenton 反应，产生羟自由基。③ 极其活泼的羟基自由基攻击大分子反应。④ 细胞毒性醛是脂质过氧化的终产物。当组织被损伤时，醛脱氢酶转化为醛氧化酶，产生 SOD 将超氧化物转化为过氧化物。这种转换阻碍了 Fe3+还原为 Fe2+，Fe2+催化了 OH 的形成。⑥过氧化物转化为不参与 Fenton 反应的化合物。还原过氧化物伴随 GSH 的氧化。⑦ GSH 可以由 G戊糖途径产生的 NADPH 而再生。⑧ 谷胱甘肽 S-转移酶与过氧自由基共轭谷胱甘肽。当硒或维生该途径可能更为活跃。由此产生的谷胱甘肽的破坏增加了还原当量的消耗，从而与依赖于 NADPH径竞争。⑨ 抗氧化剂阻断由活性氧代谢产物引起链式反应断裂。维生素 E 通过直接与自由基反应剂。尽管维生素 E 在自由基猝灭时被消耗，但与作为断链剂的谷胱甘肽 S-转移酶相比，还原当量是保 C 除了使维生素 E 和 GSH 再生以外，还可以作为一种水溶性抗氧化剂发挥作用。⑩ 醛脱氢酶将醛低的产物。ROS 抵御系统包括预防性或断链性。金属结合大分子和抗氧化酶构成预防

序列,转录调节,抗氧化剂,二聚体

与 DNA 结合、二聚体化和核易位，而它们的 C 端含有一个转录激活结构域，与激活相关。p50 和 p52 只有 Rel 同源结构域而缺乏转录激活结构域。因此，p5052 同源二聚体并不能激活基因转录，而是作为一种抑制分子存在，除非与 Rel 蛋一配对作为 NF-κB 异二聚体，它们在细胞内通常以各自前体 p105 和 p100 的形在，分别抑制 DNA 结合直至被蛋白酶加工成较小的 p50 和 p52 蛋白产物[128,129得注意的是，除 RelB 外，所有 NF-κB 亚单位都能与其他亚单位发生同源二聚化源二聚化，RelB 只能形成异二聚体。最常见的 NF-κB 二聚体是 p65 与 p50 组成二聚体。NF-κB 与其抑制蛋白 IκB 结合以非活性形式存在于几乎所有类型细胞的，IκB 通过其 C 端的锚蛋白重复序列与 NF-κB 二聚体结合，阻止 NF-κB 向胞核移并抑制 NF-κB 与 DNA 结合[130]。当细胞受细胞外信号刺激后，IκB 激酶（IK致 IκB 最终在丝氨酸 32 和 36 上被磷酸化，导致其泛素化和蛋白酶体依赖性降 NF-κB 二聚体暴露核定位位点，释放游离 NF-κB 迅速移位至胞核中[121]，与特NA 的特异性 κB 序列结合，诱导相关靶标基因转录，参与病原体防御、炎症、免急性期反应的基因的表达[128,129]，具有十分重要的功能。

【参考文献】