亚急性瘤胃酸中毒对瘤胃上皮通透性的影响及机制研究

Subacute ruminal acidosis is a common metabolic diseases in modern ruminant production systems，affects the long-term health and efficient production of the ruminants. Rumen epithelium palys an important role in nutrient digestion，absorption ，metabolism and barrier function.Recent studies showed that subacute ruminal acidosis impaired the integrity of ruminal mucosa，damaged ruminal epithelial barrier structure，which lead to a increase of ruminal epithelial permeability，but its underlying molecular mechanisms and pathways is unclear. In this subject，using diary goats as a ruminant model，rumen epithelium is the main object of study. In vivo and in vitro experments are carried out to study ruminal epithelial morphology，permeability，tight junction proteins expression，key signal transduction pathways and the main factors affecting the permeability. The aim of this study is to further reveal main affecting factors，molecular mechanism and pathways of causing ruminal epithelial permeability，and provide theoretical support for improving feed utilization，maintaining rumen health under high concentrate diets and developping effective regulation techniques to reduce the impact of subacute ruminal acidosis on rumen function.

亚急性瘤胃酸中毒（Subacute ruminal acidosis，SARA）是现代反刍动物生产中最常见的营养代谢疾病，对动物的长期健康和高效生产影响极大。瘤胃上皮不仅有消化、吸收和代谢功能，而且还具有最重要的屏障功能，对动物机体有着重要的影响。近年来的研究表明，SARA可破坏瘤胃黏膜的完整性，使瘤胃上皮屏障结构遭到破坏，导致瘤胃上皮通透性增加，然而其相关的分子机制和作用途径还不清楚。基于此，本项目以奶山羊为动物模型，以瘤胃上皮为主要研究对象，采用体内与体外试验相结合，通过对瘤胃黏膜上皮组织形态结构、屏障通透性、细胞连接蛋白表达、关键信号转导通路及影响通透性的主要因素进行研究，全面地揭示SARA引起瘤胃黏膜通透性变化的主要因素、作用机制及作用途径。为后续研究高精料日粮条件下如何提高饲料的利用率，维持瘤胃健康及开发有效的营养调控技术降低SARA对瘤胃功能的影响提供理论支持和试验依据。

亚急性瘤胃酸中毒（Subacute ruminal acidosis，SARA）是现代反刍动物养殖中最突出的一种营养代谢疾病,对动物的健康和高效生产有极大的负面影响。瘤胃是反刍动物重要的营养和代谢器官,其上皮结构完整性是维持动物正常消化、吸收和屏障保护功能的基本保障, 因而对动物健康和高效生产意义重大。近年来, 国际和国内一系列的研究表明: SARA可破坏瘤胃黏膜的完整性,使瘤胃上皮屏障结构受损, 导致瘤胃上皮通透性增加, 然而其相关的分子机制和影响因素尚不清楚。基于此, 本项目以奶山羊为动物模型, 以瘤胃上皮为主要研究对象, 采用不同NFC/NDF日粮诱导建立奶山羊SARA模型, 通过对瘤胃黏膜上皮形态结构、超微结构、屏障通透性、细胞连接蛋白表达及影响通透性的主要因素进行系统研究, 揭示SARA引起瘤胃黏膜通透性变化的主要因素及其可能分子机制, 为今后SARA深入研究与预防调控提供理论支持和试验依据。本研究主要试验结果如下:（1）SARA使瘤胃乳头长度、宽度和表面积显著增加（P<0.05）,并使其角质层厚度显著增加（P<0.05）,上皮总厚度和棘基层厚度显著降低（P<0.05）,紧密连接数量显著减少,紧密连接结构被破坏,导致瘤胃上皮屏障结构的完整性受损;（2）SARA使瘤胃上皮Isc、Gt及HRP和FITC流速显著提高（P<0.05）,PD显著降低（P<0.05）,导致瘤胃上皮通透性长期增加;（3）SARA显著下调了瘤胃上皮紧密连接蛋白Claudin-1、Claudin-7、ZO-1、Occludin和 间隙连接蛋白Connxin43及桥粒芯蛋白desmoglein1 mRNA表达量和蛋白表达量（P<0.05）;（4）pH和LPS、HIS三因素交互作用对瘤胃上皮通透性影响最大,这三因素交互作用引起瘤胃上皮细胞紧密连接蛋白表达显著下调,破坏了瘤胃上皮结构与功能,是导致瘤胃上皮通透性增加的主要因素。综上结果表明: 本研究中奶山羊发生SARA,一方面破坏了瘤胃上皮组织形态结构的完整性使上皮屏障结构受损,引起瘤胃上皮细胞连接蛋白表达发生变化,导致瘤胃上皮通透性增加;另一方面SARA诱发的瘤胃低pH值、高浓度LPS和高浓度HIS交互作用引起瘤胃上皮紧密连接蛋白表达下调,导致瘤胃上皮通透性增加。

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