窗口期菌群联合干预调节仔猪肠道菌群和先天免疫系统发育的作用和机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772609
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1705.动物营养学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The immune immaturation and microbial flora dysbiosis are the major reasons for causing early weaning stress in piglets. Promoting the maturation of gut microbial flora and immune may improve piglet growth and effectively control weaning stress. Recent research proves that gut microbial flora synchronously develops with immune system, and early gut colonization with microbiota plays the key role in the development and maturation of innate immune. Moreover, our previous study showed that fecal microbiota transplantation for neonatal piglets significantly improved growth and reduced diarrhea. The hypothesis is that the combined intervention of fecal microbiota transplantation (FMT) and probiotics during the window of opportunity can induce the synchronous development and maturation of gut microbial flora and innate immune, and thereby promotes the growth and reduces weaning stress in piglets. This work carries out with the following parts after the combined intervention of FMT with probiotics during the window of opportunity: 1) investigate the synchronous developmental change of gut microbiota and innate immune system; 2) mining the gut microbiota and functional genes for innate immune development by metagenomic sequencing; 3) screen the specific target genes and metabolic pathways through RNA-seq of innate lymphoid cells in the lamina propria, and thus clarify mechanism of microbiota in regulating development of gut innate immune system. This study may further make a breakthrough on the mechanism of microbiota in regulating gut immune system development, and may also provide a new control strategy for reducing weaning stress in piglets by promoting immune maturation.
免疫不成熟和菌群紊乱是导致仔猪早期断奶应激的重要原因。促进仔猪肠道菌群和免疫成熟,可能促进仔猪生长并有效控制断奶应激。研究证实:肠道菌群与免疫系统协同发育,而菌群在肠道的早期定植对先天免疫发育和成熟起决定性作用;结合我们前期研究发现,对新生仔猪进行母猪粪菌移植,显著促进生长并降低腹泻,提出了假设:在仔猪肠道菌群和免疫发育的窗口期,联合应用粪菌和益生菌干预,可以促进肠道菌群和先天免疫系统协同发育和成熟,促进仔猪生长,缓解断奶应激。拟通过窗口期粪菌联合益生菌干预后,研究仔猪肠道菌群和先天免疫系统的协同变化;通过宏基因组测序挖掘受菌群干预调控并与先天免疫发育密切相关的菌群及功能基因;通过固有层淋巴细胞转录组测序,筛选受菌群干预调控的关键靶基因及代谢通路,阐明肠道菌群调节先天免疫系统发育的分子机制。可能在肠道菌群调控先天免疫系统发育的机制上取得突破,并建立促进肠道免疫成熟缓解仔猪断奶应激的新技术。

结项摘要

仔猪肠道免疫功能不成熟是导致其易发生腹泻等肠道疾病的重要原因。肠道微生物的定值和演替对肠道免疫功能的发育有重要作用。但是,在出生后早期适当的菌群干预能否促进菌群定值并促进肠道免疫发育尚不清楚。本课题证实了利用成熟的母体肠道菌群干预新生仔猪,能显著降低仔猪断奶腹泻率,并显著提高其断奶性能。基于对仔猪肠道菌群从好氧菌到厌氧菌演替的规律,首次提出了利用好氧菌快速创造厌氧环境,同时利用关键厌氧菌加速肠道菌群定值和演替的早期菌群干预方法。筛选了布拉迪酵母菌联合丁酸梭菌的复合干预制剂。揭示了实施早期干预后,仔猪肠道菌群结构更早达到成熟,在7d时已趋向于28d和56日龄,已经具备了较为成熟的代谢碳水化合物、氨基酸等物质的功能。阐明了在早期干预下,菌群结构和功能的改变,可能导致了仔猪在断奶前后肠道先天性免疫和特异性免疫功能的增强,表现为IL-17、IL-22的表达增加,sIgA和疫苗免疫后产生的抗体显著增加,并且肠道的物理屏障功能显著提升。利用靶向代谢组学技术,发现了3日龄和21日龄仔猪粪便的12-HETE的含量最显著差异。通过同源建模、分子动力学模拟和报告基因等方法,揭示了12S-HETE和12R-HETE是Nur77的潜在内源配基,可结合Nur77并激活Nur77的转录调控活性。构建Nur77-/-小鼠,发现Nur77-/-小鼠小肠固有层中 ILC3 的数量和占总淋巴细胞的比例均显著低于WT小鼠,并且对鼠柠檬酸杆菌感染的敏感性增强。而灌注12R-HETE则增加了幼龄小鼠肠道ILC3细胞比例,提高了对鼠柠檬酸杆菌感染的抵抗力。以上结果表明,窗口期菌群联合干预可能通过影响菌群定值和代谢产物的产生,促进了肠道ILC3的发育,提高了仔猪肠道健康水平。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Caprylic acid and nonanoic acid upregulate endogenous host defense peptides to enhance intestinal epithelial immunological barrier function via histone deacetylase inhibition
辛酸和壬酸上调内源性宿主防御肽,通过组蛋白脱乙酰酶抑制增强肠上皮免疫屏障功能
  • DOI:
    10.1016/j.intimp.2018.10.022
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    INTERNATIONAL IMMUNOPHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Jun;Huang Ningning;Xiong Jia;Wei Hongkui;Jiang Siwen;Peng Jian
  • 通讯作者:
    Peng Jian
Metabolic Syndrome During Perinatal Period in Sows and the Link With Gut Microbiota and Metabolites
母猪围产期代谢综合征及其与肠道菌群和代谢物的联系
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2018.01989
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in Microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Cheng C;Wei H;Yu H;Xu C;Jiang S;Peng J
  • 通讯作者:
    Peng J

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  • 通讯作者:
    彭学武

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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