哺乳期腹腔注射酵母β-葡聚糖对断奶仔兔肠道健康的影响及其机制研究

腹泻是影响肉兔早期确认细节生长发育的关键因素之一,而新断奶仔兔尤其易感染各种病原体,从而引发腹泻,严重时会影响断奶后的生产性能。因此,预防仔兔在断奶期间感染各种病原体,是肉兔养殖中至关重要的工作。已有研究表明,经过训练免疫的机体对同源和异源病原体再感染时会产生更快更强的免疫反应,从而加强其对病原体的抵御能力。因此,本研究旨在探讨在哺乳期腹腔注射训练免疫刺激物(酵母β-葡聚糖)对断奶仔兔肠道健康的影响及其机制。本试验将腹腔注射生理盐水的仔兔作为对照组(C),腹腔注射酵母β-葡聚糖溶液的仔兔作为训练组(T),并探究了酵母β-葡聚糖引起的训练免疫对断奶仔兔生长性能、肠道屏障、肠道免疫、肠道菌群组成及机体抗氧化能力的影响。试验一哺乳期腹腔注射酵母β-葡聚糖对断奶仔兔生长发育的影响预试验于2022年3月在陕西省杨凌示范区禾萆源牧业有限公司所属兔场进行,试验期7天。本试验根据胎次和体重,将24只健康状况良好的21日龄哺乳仔兔随机分为对照组(S,n=8只)、口服组(O,n=8只)和注射组(G,n=8只),注射组仔兔分别于22日龄和24日龄腹腔注射酵母β-葡聚糖溶液(浓度:0.05 g/m L,剂量:65 mg/kg体重),口服组于同日龄口服同剂量同浓度酵母β-葡聚糖溶液,对照组仔兔注射同等剂量的生理盐水。注射组与对照组于第2次刺激后12 h收集血清,口服组于第2次刺激后24 h收集血清。正式试验于2022年4月在陕西省杨凌示范区禾萆源牧业有限公司所属兔场进行。本试验根据胎次和体重,将64只健康状况良好的哺乳仔兔随机分为两组:对照组(C,n=32只)和selleckchem GSI-IX训练组(T,n=32只)。在断奶前6天和4天(29日龄和31日龄),两组的仔兔分别腹腔注射生理盐水和酵母β-葡聚糖溶液(浓度:0.05 g/m L,剂量:65 mg/kg体重)。仔兔于35日龄断奶分笼饲喂,并持续观察14天。断奶(35日龄)后每日对仔兔进行粪便评分,称量每日采食量。于断奶当天、断奶后7天及14天,进行仔兔晨饲前称重。断奶后第14天,每组随机选取10只仔兔进行屠宰采样。结果显示,与对照组相比,断奶前使用酵母β-葡聚糖刺激显著降低了仔兔断奶后第1周的腹泻率(P=0.035),断奶后2周的腹泻率有降低趋势(P=0.079),对断奶仔兔平均日增重(Average daily feed intake,ADFI)、平均日采食量(Average Daily Gain,ADG)和料重比(Feed conversion ratio,FCR)均无显著影响(P>0.05)。组织病理学检查结果显示训练组仔兔回肠的隐窝深度显著降低(P<0.01),绒毛高度和隐窝深度之比(Villi height/crypt depth,VCR)显著增加(P<0.01),部分对照组的回肠绒毛顶端轻微脱落,而训练组的绒毛形态正常。试验二哺乳期腹腔注射酵母β-葡聚糖对断奶仔兔肠道屏障、免疫及抗氧化能力的影响屠宰采样后,收集血液、回肠和蚓突的组织黏膜,用于测定仔兔回肠和蚓突multidrug-resistant infection的肠道屏障及免疫相关等基因的表达,同时检测了血清免疫球蛋白及氧化应激水平。结果显示,与对照组相比,训练组蚓突组织中肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor alpha,TNF-α)和白介素-10(Interleukin-10,IL-10)基因的相对表达量显著升高(P<0.01),白介素-6(Interleukin-6,IL-6)基因的相对表达量显著降低(P<0.05),干扰素-β(Interferon-β,IFN-β)、Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)、Toll样受体3(Toll-like receptor 3,TLR3)和Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)基因的相对表达量无统计学差异。训练组回肠组织中TLR2基因的相对表达量呈现下降的趋势(P=0.074),TNF-α、IL-10、IFN-β及IL-6基因的相对表达量无统计学差异。训练组回肠黏膜溶菌酶(Lysozyme,LYZ)水平显著升高(P<0.01),而蚓突黏膜中的LYZ水平有升高的趋势(P=0.055)。训练组仔兔回肠黏膜的黏蛋白2(Mucin 2,Muc2)水平有升高的趋势(P=0.058)。训练组仔兔血清免疫球蛋白A(Immunoglobin A,Ig A)和免疫球蛋白G(Immunoglobin G,Ig G)水平显著升高(P<0.01),其回肠黏膜中的黏膜免疫球蛋白(Secretory immunoglobulin A,s Ig A)水平显著升高(P<0.01),但蚓突中的s Ig A水平无统计学差异。训练组血清丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平(P<0.01)和羟自由基水平显著下降(P<0.01),但总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)无统计学差异(P=0.723)。试验三哺乳期腹腔注射酵母β-葡聚糖对断奶仔兔回肠黏膜菌群结构的影响为探究酵母β-葡聚糖引起的训练免疫对断奶仔兔肠道菌群结构的影响,对回肠黏膜样本进行16S r DNA测序,用以分析酵母β-葡聚糖诱导的训练免疫对仔兔肠道菌群结构的影响。结果显示,训练组和对照组仔兔回肠黏膜菌群的Shannon指数无显著差异。菌群β多样性分析显示两组回肠黏膜菌群显示出不同的聚类分布(P<0.01)。在PCo A图中,训练组的样本更加聚集,而对照组样本个体较为分散。与对照组相比,在门水平上,训练组仔兔回肠黏膜中的厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著降低(P<0.05)。在科水平上,训练组仔兔回肠黏膜中的毛螺菌科(Lachnospiraceae)相对丰度显著下降(P<0.05),颤螺菌科(Oscillospiraceae)和优杆菌科(Eubacteriaceae)相对丰度显著升高(P<0.05)。在属水平上,训练组的梭状芽胞杆菌属(Clostridia_vadin BB60_group)相对丰度显著升高(P<0.05)。相关性分析结果表明Christensenellaceae R-7 group,Eubacterium_xylanophilum_group,Clostridia_vadin BB60_group,Clostridia_UCG-014和Tyzzerella的相对丰度与血清羟自由基水平和回肠隐窝深度呈显著正相关(r>0.48,P<0.05),与血清Ig G水平、蚓突TNF-α基因表达水平和回肠VCR呈显著负相关(|r|>0.45,P<0.05)。Romboutsia的相对丰度与回肠LYZ基因表达水平呈正相关(r>0.24,P<0.05),与血清MDA水平呈负相关(|r|>0.45,P<0.05)。本试验进一步建立了微生物属水平互作网络图,训练组的微生物互作网络显示Nitrospira、Acidibacter、许多未命名的菌属与其他属之间是正相关,Nitrospira和Acidibacter之间是负相关。对照组微生物互作网络图显示,Coriobacteriaceae_UCG-002与其他菌属(15种菌属)之间以正相关为主。其中变性菌门主要存在于对照组中负相关的关系网络中,但在训练组的互作网络中,变性菌门与其他菌呈正相关。本试验通过给哺乳期仔兔腹腔注射酵母β-葡聚糖有效降低了仔兔断奶后的腹泻率,并维持其正常的肠道形态结构,增强了肠道和机体免疫应答水平,增强了肠道黏膜屏障和降低了机体氧化应激水平,同时有利于维持肠道菌群稳定。总之,哺乳期注射酵母β-葡聚糖有利于维持断奶仔兔肠道健康。