試驗目的

 本試驗采用脂多糖（LPS）致腸道損傷模型，研究XOS對豬腸道菌群和黏膜屏障的影響。

試驗設計

 24頭雄性仔豬（杜洛克×長(cháng)白×大白，21±1日齡斷奶，初始體重7.9±0.2 kg）被隨機分配到2個(gè)處理：不含XOS日糧組（對照組）和含0.02%商業(yè)XOS產(chǎn)品的日糧組（XOS處理組）?；A日糧是為滿(mǎn)足斷奶豬的需要而配制的（NRC，2012）。試驗所用XOS純度為35%。

 所有仔豬在脂多糖（LPS）處理前自由飲水和采食3周，記錄仔豬每天的采食量。第21天，稱(chēng)重仔豬，每個(gè)日糧處理中有一半仔豬腹腔注射大腸桿菌LPS（大腸桿菌血清型055:B5）100 mg/kg體重或相同數量的無(wú)菌生理鹽水。注射LPS或生理鹽水后，在采集血液和腸道樣本之前，將豬禁食并自由飲水。LPS或無(wú)菌鹽水處理后2h、4h采集血液和腸道樣本。

試驗結果

（1）生長(cháng)性能

 如附錄表1所示，在整個(gè)3周的試驗中（LPS挑戰前），對照組和XOS處理組之間的生長(cháng)表現沒(méi)有差異。 

（2）小腸形態(tài)

 如表1所示，在腸道形態(tài)方面，日糧處理和免疫刺激之間未發(fā)現相互作用。與生理鹽水組處理相比，LPS刺激可降低空腸絨毛高度（P=0.030）和絨隱比（P=0.034）。與基礎飼糧相比，飼喂XOS可提高空腸絨隱比(P<0.01)、回腸絨毛高度(P=0.006)和絨隱比(P=0.023)，降低空腸隱窩深度(P=0.002)。 

（3）小腸雙糖酶活性

 如表2所示，LPS處理降低了空腸麥芽糖酶（P=0.016）、蔗糖酶（P=0.013）和乳糖酶（P=0.049）活性，以及回腸蔗糖酶活性（P=0.030）。在空腸蔗糖酶活性方面，日糧處理和免疫刺激之間存在交互作用（P=0.087），XOS_LPS組高于CON_LPS組。日糧處理與免疫刺激對其他雙糖酶活性無(wú)交互作用。XOS提高了空腸（P=0.057）和回腸（P=0.037）的麥芽糖酶活性。

（4）Claudin-1蛋白在小腸中的表達

 如圖1所示，在空腸claudin-1蛋白表達方面，沒(méi)有發(fā)現日糧處理和免疫刺激之間的相互作用。與基礎日糧組相比，添加XOS提高了空腸claudin-1蛋白的表達（P=0.019）。在回腸claudin-1蛋白表達方面，日糧處理和免疫刺激之間存在交互作用（P=0.005），XOS_LPS組高于CON_LPS組。

（5）小腸TLR4、NOD及其下游信號mRNA表達

 如表3所示，LPS上調空腸Toll樣受體4（TLR4）mRNA表達 (P<0.001) 、TNF受體相關(guān)因子6 (TRAF6)（P=0.005）、NOD1 (P<0.044)、NOD2 (P<0.001)、受體交互絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶2 （RIP2） (P<0.001)、核因子-κB (NF-κB) (P=0.044)、回腸TLR4 (P=0.015)、NOD2 (P=0.015)和RIP2 (P=0.018)均高于生理鹽水組。未觀(guān)察到日糧與LPS處理對空腸TLR4、髓系分化因子88 (MyD88)、白介素受體關(guān)聯(lián)激酶1 (IRAK1)、NOD1、NOD2和回腸TLR4、MyD88、IRAK1、TRAF6、NOD1、NOD2和RIP2 mRNA表達的交互作用。

 XOS降低了空腸TLR4 (P=0.031)和NOD1 (P=0.032) mRNA的表達，降低了回腸TLR4 (P=0.032)、MyD88 (P=0.037)、NOD1 (P=0.003)和NOD2 (P=0.048) mRNA的表達。日糧處理和免疫刺激對空腸TRAF6 (P=0.012)、RIP2 (P = 0.001)和回腸NF-кB (P=0.019)存在交互作用，對空腸NF-кB有交互作用趨勢(P=0.054)。

 與基礎日糧相比，XOS組空腸TRAF6、RIP2和NF-кB mRNA表達較低，LPS刺激組回腸NF-кB mRNA表達較低。

（6）血漿TNF-α、IL-6，小腸TNF-a、IL-6、COX2、HSP70

 如表4所示，與注射生理鹽水仔豬相比，注射LPS仔豬在注射后2和4 h血漿腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細胞介素6（IL-6）含量顯著(zhù)升高（P<0.001)。在注射后2小時(shí)血漿IL-6含量方面，日糧處理和免疫刺激之間存在交互作用(p=0.001)，XOS_LPS組低于CON_LPS組。

 如表3、表4、圖2所示，由于LPS刺激，回腸中的TNF-α（P=0.031）和IL-6（P=0.030）含量以及HSP70（熱休克蛋白70）mRNA和蛋白表達（P<0.001）、空腸中的IL-6含量（P=0.044）和mRNA表達（P=0. 002）、環(huán)氧化酶2（COX2）（P<0.001）mRNA表達、HSP70 mRNA（P=0.016）和蛋白質(zhì)（P=0.005）表達升高。在空腸（P=0.004）和回腸（P=0.006）的HSP70 mRNA表達中發(fā)現了日糧處理和免疫刺激之間的相互作用。

 LPS刺激組仔豬空腸和回腸中HSP70 mRNA表達量高于基礎飼糧，而鹽水處理組仔豬回腸中IL-6 mRNA表達量低于基礎飼糧。在其他指標方面，沒(méi)有發(fā)現日糧處理和免疫刺激之間的相互作用。XOS抑制了空腸TNF-α mRNA的表達（P=0.034）和含量（P=0.046），以及回腸TNF-α（P=0.046）和COX2（P=0.024）mRNA的表達，并增加回腸HSP70蛋白的表達（P=0.003）。

（7）盲腸消化物中的細菌組成

 在所有樣本中，共生成了882631條高質(zhì)量序列。稀疏曲線(xiàn)大致趨于高原，各處理的Good覆蓋率均在99%以上(附錄圖1)。疏曲線(xiàn)大約趨于平穩，Good對每個(gè)處理的覆蓋率都超過(guò)99%（附錄圖1）。群落豐富度估算值(ACE和Chao)和多樣性估算值（Shannon和Simpson）均無(wú)顯著(zhù)變化（附錄表2）。偏最小二乘法判別分析的結果顯示，四個(gè)組之間的微生物群組成有明顯的隔離和不相似性（圖3）。

 分析了門(mén)和屬水平上的細菌群落相對豐度（附錄表3和圖4）。在門(mén)水平上，擬桿菌門(mén)（P=0.001）和厚壁菌門(mén)（P=0.008）的豐度方面，日糧處理和免疫刺激之間存在相互作用。飼喂XOS的仔豬表現出較高的擬桿菌門(mén)豐度和較低的厚壁菌門(mén)豐度。對藍細菌門(mén)和未分類(lèi)的_k__norank，日糧處理和免疫刺激之間沒(méi)有相互作用。與生理鹽水組相比，LPS降低了未分類(lèi)的_k__norank的豐度（P= 0.043）。與基礎日糧組相比，XOS添加降低了藍細菌門(mén)豐度（P=0.011）。

 此外，還選擇了豐度前50個(gè)屬進(jìn)行比較。LPS刺激導致普雷沃氏菌屬_UCG-003（P= 0.055）、糞桿菌屬（P<0.001）、norank_f__瘤胃球菌屬（P=0.028）、瘤胃球菌屬_torques_家族（P=0. 085），霍爾德曼菌屬（P=0.054），羅氏菌屬（P=0.097），以及瘤胃梭菌_9（P=0.044），瘤胃球菌_NK4A214_家族（P=0.050），普雷沃氏菌屬_7（P=0.037）的豐度有所增加。飼糧處理與免疫刺激對norank_f__擬桿菌_S24-7_家族、普雷沃氏菌屬_1（P=0.039）、布勞特氏菌屬（P=0.034）、志賀氏埃希氏菌屬（P=0. 035）普雷沃氏菌屬_2（P=0.015）薩特氏菌屬（P=0.049）、瘤胃球菌屬_UCG-014（P=0.063）、鏈球菌屬(P=0.066)、乳酸桿菌(P=0.090)的豐度存在相互作用。

 在LPS刺激的仔豬中，XOS喂養的Blautia豐度低于基礎飼糧，而Prevotella_1、Prevotella_9、Prevotella_2和乳酸桿菌（Lactobacillus）的豐度高于基礎飼糧，在鹽水注射仔豬中，XOS喂養的埃希氏志賀氏菌和鏈球菌的豐度高于基礎飼糧。其他屬的飼料處理與免疫刺激之間未觀(guān)察到相互作用。相對于對照組，XOS添加使Phascolarctobacterium (P = 0.042)、Oscillospira (P = 0.018)、Solobacterium (P = 0.022)、Ruminococcaceae_NK4A214_group (P = 0.005)豐度下降,Faecalibacterium (P = 0.002)豐度提高，norank_f__Ruminococcaceae (P = 0.063)有增加的趨勢。

（8）盲腸消化物中短鏈脂肪酸含量

 如表5所示，與用生理鹽水處理的仔豬相比，LPS刺激的仔豬在盲腸中表現出更高的丙酸（P=0.068）、異丁酸（P=0.008）、戊酸（P=0.088）和異戊酸（P<0.001）含量。在丙酸（P =0.016）、異丁酸（P=0.001）、戊酸（P=0.012）和異戊酸（P=0.001）的含量上發(fā)現了日糧處理和免疫學(xué)刺激之間的相互作用，在乙酸含量上發(fā)現了相互作用的趨勢（P=0.084）。用XOS飼喂的仔豬顯示出較高的乙酸、丙酸、異丁酸、戊酸和異戊酸含量。與LPS刺激下的仔豬相比，使用XOS喂養的仔豬顯示出更高的乙酸、丙酸、戊酸和異戊酸含量。在丁酸含量方面，沒(méi)有發(fā)現日糧處理和免疫學(xué)刺激之間的相互作用。XOS的添加使得丁酸含量有增長(cháng)趨勢（P=0.080）。

（9）小腸中乙酰組蛋白H3的蛋白質(zhì)表達

 如圖5所示，在小腸中乙酰組蛋白H3的蛋白表達方面，沒(méi)有發(fā)現飲食處理和免疫挑戰之間的相互作用。與生理鹽水組相比，LPS刺激導致回腸中乙酰組蛋白表達的減少，乙酰組蛋白H3的表達量比生理鹽水組低（P=0.001）。與飼喂基礎日糧的仔豬相比，飼喂XOS的仔豬表現出更高的空腸乙酰組蛋白H3表達（P=0.033）。

試驗結論

XOS促進(jìn)了腸道屏障的完整性，減少了仔豬腸道損傷。

參考文獻

Wang X, Xiao K, Yu C, et al. Xylooligosaccharide attenuates lipopolysaccharide-induced intestinal injury in piglets via suppressing inflammation and modulating cecal microbial communities[J]. Animal Nutrition, 2021, 7(Suppl).