抗生素和低聚半乳糖干预对大鼠行为和神经递质的影响

低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides, GOS)作为益生元可以调节肠道菌群,改善大脑发育;相反,抗生素可以通过干扰肠道菌群影响神经系统。然而,抗生素和低聚半乳糖如何调节大脑神经递质及动物行为尚不清楚。【目的】以断奶SD (Sprague-Dawley, SD)大鼠为试验动物,探究抗生素和低聚半乳糖干预对动物行为和神经递质的影响。【方法】选取40只3周龄雄性SD大鼠,分为4组：对照组(CON组)、抗生素组(ABX组)、低聚半乳糖组(GOS组)和抗生素+低聚半乳糖组(AG组)。对照组饮用灭菌水,其余三组饮用含有抗生素、低聚半乳糖或抗生素+低聚半乳糖的灭菌水,其中低聚半乳糖浓度为5 g/L,抗生素由氨苄青霉素、万古霉素、盐酸环丙沙星、亚胺培南、甲硝唑组成,试验为期16 d。【结果】与GOS组相比,ABX组大鼠体重显著下降低(P<0.05); ABX、 GOS、 AG三组肝脏指数显著低于CON组(P<0.05);大鼠行为分析显示,与CON组相比,ABX组趋光性指数(明暗箱试验中明箱时间占比)和理毛次数显著降低(P<0.05),GOS组理毛次数显著低于CON组(P<0.05)。AG组在旷场的静止时间显著高于其他三组(P<0.05),运动距离、时间和运动速度显著低于ABX和GOS两组(P<0.05)。与CON组相比,ABX组海马体去甲肾上腺素的浓度显著增加,左旋多巴浓度显著降低(P<0.05);与CON组相比,含有低聚半乳糖的GOS和AG两组去甲肾上腺素浓度显著增加(P<0.05),而左旋多巴和肾上腺素浓度显著下降(P<0.05)。与CON组相比,ABX和AG组的微生物多样性下降(P<0.05),Escherichia＿Shigella是ABX、AG两组的优势菌,GOS组的Chao1指数显著低于对照组(P<0.05),GOS组优势菌主要是厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota);与ABX组相比,AG组乳杆菌属(Lactobacillus)显著增加(P<0.05)。【结论】与对照组相比,抗生素会减少焦虑样行为,同时降低海马神经递质左旋多巴胺、增加去甲肾上腺素,并增加潜在致病菌;低聚半乳糖改善了大鼠生长,对大鼠行为无明显影响,但增加了Lactobacillus丰度,并减少海马左旋多巴胺和肾上腺素;联合使用抗生素和低聚半乳糖降低大鼠运动能力,增加焦虑样行为。     

体外法探究不同氨基酸形式酪蛋白水解物对猪小肠微生物的影响

【目的】通过体外法探究猪小肠不同肠段肠腔微生物和肠壁微生物对两种不同氨基酸形式的酪蛋白水解物的发酵特性。【方法】以生长猪的十二指肠、空肠、回肠肠腔食糜或者肠壁微生物为接种物,分别以酸水解酪蛋白(以游离氨基酸为主)和酶水解酪蛋白(以小肽为主)为底物,37°C厌氧培养发酵,于0、3、6、12 h采样,测定微生物蛋白(MCP)以及用real time-PCR进行菌群分析。【结果】(1)肠腔微生物发酵不同酪蛋白水解物:十二指肠和回肠酶水解酪蛋白组MCP的含量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。十二指肠酶水解酪蛋白组总菌、Firmicutes数量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。回肠发酵6 h后,酶水解酪蛋白组Escherichia coli和Firmicutes的数量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05);发酵12 h后,酶水解酪蛋白组总菌、Lactobacillus、E.coli的数量均显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。(2)肠壁微生物发酵不同酪蛋白水解物:发酵12 h后,十二指肠和回肠酶水解酪蛋白组MCP含量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。十二指肠酶水解酪蛋白组Lactobacillus、Firmicutes数量分别极显著、显著高于酸水解酪蛋白组;回肠Firmicutes数量在酶水解酪蛋白组显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。【结论】十二指肠和回肠的肠腔和肠壁微生物都能够利用小肽,且在一定程度上对小肽的利用更具优势。     

猪小肠微生物对不同蛋白源的体外发酵特性比较

【目的】采用体外发酵技术比较小肠微生物对不同蛋白源的发酵规律。【方法】以成年猪的十二指肠、空肠和回肠内容物为接种物,以豆粕、菜粕或鱼粉水解物上清液为氮源底物,于发酵的0、4、8、12 h分别测定发酵液p H、微生物蛋白、氨氮和挥发性脂肪酸含量,同时提取细菌DNA并进行定量分析。【结果】添加含氮底物的空肠组和回肠组氨氮浓度和菌体蛋白浓度均相对增加,尤其是酶解菜粕组菌体蛋白合成量较高;十二指肠组菌体蛋白浓度以及氨氮含量不断减少。各发酵组乳酸和挥发酸快速积累,4–8 h积累量最大;8 h后空肠组和回肠组乳酸和挥发酸含量相对稳定,而十二指肠组后期丙酸含量增加约2 mmol/L,并伴随着乳酸含量的相对减少。同时,各组中总细菌、拟杆菌门、厚壁菌门和乳酸杆菌数量相对增加,且略高于无氮组,但不同蛋白源组间无显著差异。【结论】在体外培养条件下,空肠和回肠微生物具有相似的发酵规律,均能快速利用培养液中的含氮物质合成菌体蛋白;十二指肠微生物具有较强的产挥发酸能力,能够转化乳酸并大量产生丁酸和丙酸,这有利于宿主营养功能和肠道健康。     

微生物酶法合成低聚半乳糖的新进展

低聚半乳糖(GOS)是目前国际上已开发的功能性低聚糖之一,其商业化产品是应用微生物β-半乳糖苷酶以乳糖为原料进行转糖基反应获得,不同来源的酶合成GOS的结构不同,转糖基效率也存在差异.天然酶合成GOS的产量一般为20%～45%,分子改造获得的人工酶能将90%的乳糖底物转化为GOS;采用两相体系或反相胶束可以在一定程度上提高GOS产量.应用填充床反应器、活塞流反应器、膜反应器可规模化合成GOS;采用色谱柱法、酶法、纳滤膜法和微生物发酵法可纯化GOS产品,去除单糖及乳糖组分,扩大其应用范围.     

益生菌及人体肠道菌群对低聚甘露糖的降解

目的 研究益生菌及肠道菌群对低聚甘露糖的降解情况。方法 （1）将5名志愿者粪便样品,13株纯菌以及7种微生态制剂接种到VI-MO液体培养基中,37 ℃厌氧培养24或72 h,取样并采用TLC（薄层层析）检测降解情况;（2）选取7种微生态制剂中降解能力较强的乐塞益生菌胶囊（LS）中的益生菌作为筛选源,采用VI-MO固体培养基分离纯化低聚甘露糖的单一降解菌;（3）将B. uniformis L8和L. plantarum LS1A同时接种到VI-MO液体培养基中,37 ℃厌氧培养72 h,取样并采用TLC检测降解情况。结果 （1）不同人体肠道菌群和微生态制剂对低聚甘露糖的利用情况存在较大差异,B. uniformis L8和B. xylanisolvens C5可利用大聚合度低聚甘露糖;（2）从微生态制剂中分离得到的L. plantarum LS1A可利用小聚合度低聚甘露糖;（3）B. uniformis L8利用MO产生的小寡糖能被L. plantarum LS1A利用。结论 低聚甘露糖被拟杆菌降解释放出的小聚合度寡糖可以被乳酸菌利用,作为益生元很有可能改善肠道菌群的结构。     

猪不同肠段微生物体外培养对蛋氨酸的代谢特性

【目的】旨在通过微生物体外发酵技术,以回肠微生物为参照,研究猪盲肠及结肠微生物对在小肠微生物中代谢率较低的蛋氨酸的代谢特性。【方法】采集4头健康100 kg左右杜×长×大杂交猪的盲肠、结肠与回肠食糜作为接种物,分别接种于10 mmol/L蛋氨酸的培养基中,37°C体外培养24 h。分别设含蛋基酸溶液和含各肠段食糜接种物的空白对照组。【结果】(1)不同肠段微生物以蛋氨酸为底物体外发酵,盲肠组蛋氨酸消失率(21.9%)显著高于结肠组(16.7%)与回肠组(16.3%)(P<0.05)。盲肠组总SCFA量显著高于结肠与回肠组(P<0.05),伴随着p H值下降程度最高;盲肠组MCP产量也显著高于结肠与回肠组(P<0.05);在产气量与NH3-N浓度上,盲肠组与结肠组均显著低于回肠组(P<0.05)。(2)以蛋氨酸为底物体外发酵,门水平上,总菌、厚壁菌门含量在各肠段组间无显著差异(P>0.05),拟杆菌门含量在盲肠组最高;与不加蛋氨酸底物的对照组比较,三个肠段试验组总菌、厚壁菌门含量均显著高于对照组(P<0.05),而拟杆菌门含量在试验组与对照组间差异不显著(P>0.05)。属水平上,盲肠组和结肠组大肠杆菌属数量显著低于回肠组(P<0.05),而柔嫩梭菌属和梭菌XIV属数量在盲肠组和结肠组均高于回肠组;各肠段组间双歧杆菌数量无显著差异(P>0.05)。【结论】以蛋氨酸为底物,体外培养猪盲肠微生物对蛋氨酸代谢率高于回肠微生物,伴随着其他发酵参数的变化,并且发酵产生更多的菌体蛋白。相比于回肠微生物发酵,大肠微生物发酵后,柔嫩梭菌属和梭菌XIV属数量较高,而大肠杆菌属数量较低。     

复方薏苡仁方对小鼠肠道菌群及微环境的调节作用

目的观察复方薏苡仁方调节小鼠肠道菌群功能及胃肠运动的效果,并考察复方薏苡仁方对小鼠盲肠内容物pH及肠黏膜结构等肠道内环境的影响。方法参照《保健食品检验与评价技术规范》(2003版)的规定进行调节肠道菌群实验和小肠墨汁推进试验,检测小鼠盲肠内容物pH,并对肠道黏膜结构进行病理形态学观察。结果 (1)与给样前相比,复方薏苡仁方中、高剂量组肠杆菌数和低、高剂量组肠球菌数均明显减少(P<0.05),中、高剂量组乳杆菌数和双歧杆菌数均明显或显著增加(P<0.05或P<0.01),且高剂量组乳杆菌数和中、高剂量组双歧杆菌数明显高于阳性对照组(P<0.05);(2)复方薏苡仁方各剂量组小鼠盲肠内容物pH值均显著降低(P<0.01),且均低于阳性对照组,其中低、高剂量组差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01);(3)与正常对照组相比,复方薏苡仁方低、中、高剂量组小鼠十二指肠、空肠、回肠绒毛长度/隐窝深度比值(A/V)均明显或显著增加(P<0.05或P<0.01),且中、高剂量组十二指肠、空肠及回肠A/V比值明显或显著高于阳性对照组(P<0.05或P<0.01);(4)与模型对照组相比,复方薏苡仁方各剂量组小鼠小肠推进率均显著增加(P<0.01),且均高于阳性对照组(P<0.01)。结论复方薏苡仁方对调节肠道菌群及改善肠道微环境具有一定的促进作用。     

复方薏苡仁方对小鼠肠道菌群及微环境的调节作用研究

目的 观察复方薏苡仁方调节小鼠肠道菌群功能及胃肠运动的效果,并考察复方薏苡仁方对小鼠盲肠内容物pH及肠黏膜结构等肠道内环境的影响。方法 参照《保健食品检验与评价技术规范》（2003版）的规定进行调节肠道菌群实验和小肠墨汁推进试验,检测小鼠盲肠内容物pH,并对肠道黏膜结构进行病理形态学观察。结果 （1）与给样前相比,复方薏苡仁方中、高剂量组肠杆菌数和低、高剂量组肠球菌数均明显减少（P<0.05）,中、高剂量组乳杆菌数和双歧杆菌数均明显或显著增加（P<0.05或P<0.01）,且高剂量组乳杆菌数和中、高剂量组双歧杆菌数明显高于阳性对照组（P<0.05）;（2）复方薏苡仁方各剂量组小鼠盲肠内容物pH值均显著降低（P<0.01）,且均低于阳性对照组,其中低、高剂量组差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）;（3）与正常对照组相比,复方薏苡仁方低、中、高剂量组小鼠十二指肠、空肠、回肠绒毛长度/隐窝深度比值（A/V）均明显或显著增加（P<0.05或P<0.01）,且中、高剂量组十二指肠、空肠及回肠A/V比值明显或显著高于阳性对照组（P<0.05或P<0.01）;（4）与模型对照组相比,复方薏苡仁方各剂量组小鼠小肠推进率均显著增加（P<0.01）,且均高于阳性对照组（P<0.01）。结论 复方薏苡仁方对调节肠道菌群及改善肠道微环境具有一定的促进作用。     

低聚果糖对溃疡性结肠炎模型小鼠肠黏膜屏障影响的研究

目的 探讨低聚果糖对溃疡性结肠炎（UC）模型小鼠肠黏膜屏障的调节作用及可能机制。方法 小鼠随机分成3组：正常对照（NC）组、模型（MD）组和低聚果糖（FOS）组,采用葡聚糖硫酸钠制作UC小鼠模型。造模7 d同时给予干预治疗,停用造模药物并后续治疗7 d。采用细菌定量测定法检测肠道菌群,放射免疫法检测肠黏膜sIgA,ELISA法检测小鼠肠黏膜IL-10、TNF-α和IL-6水平。结果 模型组小鼠存在肠道菌群失调（t=2.088,2.036,2.203,2.109,P<0.05）,其TNF-α、IL-6水平高于正常对照组（t=1.734,1.801,P<0.05）,肠黏膜sIgA、IL-10低于正常对照组（t=1.820,1.806,P<0.05）;低聚果糖组肠道菌群失调状况较模型组有所改善,其TNF-α、IL-6水平低于正常对照组（t=1.980,1.816,1.936,1.920,1.969,1.893,P<0.05）,肠黏膜sIgA、IL-10高于正常对照组（t=1.801,1.796,P<0.05）。结论 低聚果糖可改善溃疡性结肠炎模型小鼠肠道菌群屏障功能,可以提高肠黏膜sIgA和抗炎细胞因子IL-10的水平并降低致炎细胞因子TNF-α和IL-6的水平,通过调节肠道过度的免疫反应,使免疫屏障功能得到一定恢复。     

江山乌猪肠道黏膜菌群组成及其功能的性别差异

肠道黏膜微生物在调控宿主生理功能方面发挥重要作用,其结构组成受到多种因素影响。性别被认为是塑造肠道微生物的因素之一。然而,性别对肠道黏膜菌群的差异影响还不清楚。【目的】以江山乌猪为研究对象,探究性别差异对其肠道黏膜微生物组成及功能的影响。【方法】选取性成熟的雌性和雄性江山乌猪各8头,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析回肠和结肠黏膜菌群。【结果】在回肠黏膜中,雄性江山乌猪菌群的Chao1指数和Shannon指数显著高于雌性(P<0.05),在结肠黏膜中,不同性别江山乌猪菌群Chao1指数和Shannon指数无显著差异(P>0.05)。菌群差异分析显示,回肠黏膜中,沙雷氏菌属(Serratia)和埃希氏志贺菌属(Escherichia＿Shigella)在雌性组中的相对丰度显著高于雄性组(P<0.05),雄性组中Oscillospiraceae UCG-005、拟普雷沃氏菌属(Alloprevotella)、布劳特氏菌属(Blautia)和Prevotellaceae＿NK3B31＿group相对丰度显著高于雌性组(P<0.05);结肠黏膜中,雌性组中unclassified＿Muribaculaceae、Rikenellaceae＿RC9＿gut＿group和Prevotellaceae UCG-003相对丰度显著高于雄性组(P<0.05), OscillospiraceaeUCG-005、 Lachnospiraceae＿NK4A136＿group和unclassified＿Lachnospiraceae在雄性组中相对丰度更高(P<0.05)。功能预测发现,雄性乌猪回肠黏膜菌群显著富集了氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等功能途径(P<0.05);结肠黏膜菌群主要富集了膜转运相关的ABC转运蛋白和信号转导相关的双组分系统等功能途径(P<0.05)。【结论】不同性别江山乌猪肠黏膜菌群结构及功能具有明显差异。这些结果揭示了不同性别江山乌猪肠道黏膜菌群的差异特征,为了解和挖掘我国地方畜禽品种肠道微生物资源提供部分参考。     

Lactobacillus gasseri in the Upper Small Intestine Impacts an ACSL3-Dependent Fatty Acid-Sensing Pathway Regulating Whole-Body Glucose Homeostasis

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Isolation, characterization, and developmental expression of pig intestinal fatty acid-binding proteins

The goal of this study was to characterize and quantify intestinal fatty acid-binding proteins of the pig. Small intestinal mucosa from 13-19 kg pigs was homogenized and centrifuged to obtain cytosol. Isolation of fatty acid-binding proteins from delipidated cytosol was achieved using molecular sieve, oleic acid affinity, and ion exchange chromatography. Fatty acid-binding protein isolation was monitored using a fatty-acid binding assay in conjunction with sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and immunoblotting. Antisera to rat liver-fatty acid-binding protein cross reacted with an isolated intestinal fatty acid-binding protein of Mr = 13,000, whereas antisera to rat intestine-fatty acid-binding protein was not cross reactive with isolated pig intestinal proteins. These experiments identify a pig intestinal fatty acid-binding protein that exhibits strong immunochemical similarity to rat liver-fatty acid-binding protein. Cytosol prepared from intestinal mucosa of pigs at -4, 2, 4, 7, 15, 22, 28, and 35 d of age was assayed for fatty acid-binding protein activity. Preweaning fatty acid-binding protein activity in cytosol was maximal at 7 days of age when expressed as total jejunal fatty acid binding per kilogram bodyweight, intestinal or mucosal weight or milligram total protein. After weaning (21 d), fatty acid-binding protein activities declined to 28 days, but increased again by 35 days. Total soluble fatty acid-binding protein activity in pig intestine is regulated during postnatal development and this may account in part for the altered intestinal absorption of lipids observed in young pigs at weaning.     

Effects of pig genotype (Iberian v. Landrace × Large White) on nutrient digestibility, relative organ weight and small intestine structure at two stages of growth

Although the effects of pig genotype on total-tract apparent digestibility (TTAD) have been widely reported in the literature, there is controversial information on the digestive capacity of indigenous breeds compared with lean-type pigs. The strategy of this study was to test the effects of pig genotype and crude protein (CP) supply on performance, digestive utilization of nutrients, relative organ weight and morphometric analysis of the small intestine. Thirty-eight Iberian (IB) and Landrace × Large White (LD) pigs were used. Three pigs per genotype were slaughtered at approximately 15 kg BW. The remaining pigs were fed one of two diets differing in CP content (13% or 17% as fed) using a pair-fed procedure. Feeding level was restricted at 0.8 × ad libitum of IB pigs. Nutrient digestibility and nitrogen (N) balance trials were performed at 30 and 80 kg BW. Four pigs per dietary treatment and genotype were slaughtered at approximately 50 and 115 kg BW. The gastrointestinal tract and the rest of the visceral organs were weighed and samples of the small intestine were taken to carry out histological and histometrical studies. Daily gain and gain-to-feed ratio were higher in LD than in IB pigs during the fattening and growing-fattening periods (P < 0.01). N TTAD was significantly higher for LD pigs at 30 kg BW (P < 0.05), whereas at 80 kg BW we observed greater values for digestibility of organic matter and energy in IB pigs (averaging 1.5%, P < 0.01). Both N retention (NR) and efficiency of NR were increased in LD pigs at 30 and 80 kg BW (30% as mean value). The proportional weight of the small intestine was greater in LD than in IB pigs at 50 and 115 kg BW. Histometry showed that IB presented a lower muscle layer thickness than LD pigs in ileum, irrespective of the BW (P < 0.05). In contrast, LD pigs showed approximately 10% higher ileal villi length and villi-to-crypt ratio than IB pigs at 115 kg BW. CP supply affected to a larger extent the small intestinal micro-anatomical structure of LD pigs at 50 kg BW. In conclusion, our results suggests that although the higher growth rate, NR and efficiency of NR observed in LD pigs might be associated with presumably more efficient structural aspects of the small intestine, the main differences between the two genotypes should be attributed to a larger extent to protein and energy utilization in tissues with consequences for the overall efficiency of energy use.     

牦牛肠源;Lactobacillus acidophilus; L3对其小肠黏膜形态结构的影响

为了探讨牦牛肠源嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus L3对牦牛小肠肠道黏膜形态结构的影响,将10头健康牦牛(2~2.5岁)随机分为2组,分别为益生菌组和空白对照组,益生菌组在饲料中添加2×10 CFU·kg L. acidophilus L3,饲喂28 d后取其小肠组织样品,采用组织学和显微测量学方法对益生菌组和空白对照组牦牛小肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度/隐窝深度比值(V/C),以及回肠黏膜淋巴集结厚度进行测量和统计分析。研究结果显示,益生菌组牦牛十二指肠、空肠、回肠绒毛高度均较空白对照组显著增加,隐窝深度降低,V/C值增加,差异有统计学意义(P<0.05)。通过对回肠淋巴集结的测量发现,益生菌组牦牛回肠淋巴集结的平均厚度均较空白对照组显著增加,差异有统计学意义(P<0.05)。研究结果表明,牦牛肠源L. acidophilus L3可有效改善其肠道黏膜结构,增强肠道黏膜免疫效应部位的免疫功能。