文摘

本研究调查的影响进行孕产妇妊娠和哺乳期间补充益生菌或synbiotic抗氧化能力、线粒体功能,在后代断奶仔猪肠道菌群丰度。共有64名怀孕巴马mini-sows被随机分配到对照组(基底饮食),抗生素组( g / t维及霉素)益生菌组( 毫升/ d益生菌/猪),或者synbiotic集团( 毫升/ d益生菌/ g / t xylo-oligosaccharides)。post-weaning 30天,八个小猪每组平均体重被选为样本集合。结果表明,产妇补充益生菌增加血浆谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶(CAT)活动(氧化酶)和超氧化物歧化酶(SOD)活性在等离子体,空肠和结肠的小猪而降低了丙二醛(MDA)和H2O2浓度与对照组相比,等离子体( )。此外,产妇synbiotic补充增加了等离子体猫活动,空肠的谷胱甘肽氧化酶活动,空肠和结肠的总抗氧化能力的活动,和等离子和结肠SOD活性,减少MDA结肠后代仔猪的浓度与对照组相比 )。抗氧化剂enzyme-related基因的mRNA水平(铜- zinc-containing超氧化物歧化酶,核转录因子红细胞两个相关因子1和核因子红细胞两个相关因子2)和mitochondrial-related基因(三磷酸腺苷合成酶α亚基,三磷酸腺苷合成酶β,线粒体转录因子)空肠粘膜明显调节,而结肠过氧物酶体的水平proliferator-activated受体γcoactivator-1α表达下调了孕产妇synbiotic补充( )。增加产妇补充益生菌( )的拟杆菌门空肠和丰富双歧杆菌属丰富的空肠和结肠,synbiotic补充增加( )厚壁菌门的丰度,拟杆菌门,双歧杆菌属,乳酸菌在小猪的空肠。此外,相关分析显示肠道菌群丰度与抗氧化酶的活动和mitochondrial-related指数显著相关。这些发现表明,产妇补充益生菌或synbiotic可能是一个有前途的战略提高后代的抗氧化能力和线粒体功能断奶仔猪通过改变肠道微生物群。

1。介绍

哺乳动物的胃肠道(GIT)被称为一个港口的微生物(1]。肠道微生物在营养代谢中也起到关键作用,肠屏障功能,免疫功能(2,3]。越来越多的证据表明,健康产妇肠道微生物的生长和健康的后代。微生物可以通过直接接触传播给后代的产道分娩和哺乳期间初乳或牛奶,导致长期健康的后代(4- - - - - -6]。然而,母亲肠道微生物和牛奶或初乳质量影响产妇的饮食成分,因此,孕产妇膳食干预可能是一个有效的方法提高后代的整体健康。

小猪极易受肠道结构异常和功能障碍由于他们的免疫系统不成熟和缺乏多样化的肠道微生物群,导致腹泻的发病率增加,生长迟缓,甚至死亡。氧化应激条件下发生时活性氧(ROS)的产生和消除的抗氧化机制是不平衡的。母猪进行系统的氧化应激在妊娠后期和哺乳期,不完全恢复,直到断奶,会影响后代的健康7]。此外,还有一个高孕产妇和胎儿之间的相关性(脐带血)血浆抗氧化指标,表明母体氧化应激状态可以转移到胎儿8]。因此,妊娠期和产后期间的关键窗口期氧化应激调节(9]。

益生菌被定义为“活微生物在足够当管理带来的健康益处主机”(10];益生元被定义为一个“不能存活的食物分量带来健康利益在主机与调制相关的微生物群”;吉布森和Roberfroid引入“synbiotic”这个词来形容的组合协同作用的益生菌和益生元11,12]。目前,越来越多的证据表明,益生菌/ synbiotic补充可以提高抗氧化能力,减少氧化应激(13]。嗜酸乳杆菌和乳酸菌bulgaricus乳酸菌,已报告通过螯合金属离子表现出抗氧化能力和清除活性氧14]。聂等人报道乳酸菌frumenti提高抗氧化能力通过一氧化氮产量由一氧化氮合酶1激活肠道上皮细胞(15]。作为益生菌酵母,酿酒酵母(酿酒酵母显示强大的抗氧化活性,减少一氧化氮和氢氧自由基清除活性[16]。几项研究已经报道说,政府的益生菌或妊娠和哺乳期间synbiotics视为一个潜在的策略来改善后代仔猪的生长性能和调节肠道微生物群(17- - - - - -19]。此外,孕产妇膳食纤维补充妊娠期间一个重要的角色在提高后代的抗氧化能力通过调节肠道微生物群的组成20.]。然而,在妊娠期和哺乳期产妇补充益生菌或synbiotic是否可以改变后代的肠道抗氧化能力和线粒体功能通过改变肠道微生物群仍不清楚。

我们之前的研究发现,饮食补充synbiotic母猪在妊娠期和哺乳期可以提高仔猪的生存和脂质代谢通过改变肠道微生物群的多样性和组成(21]。因此,我们推测,产妇补充益生菌或synbiotic可以提高抗氧化能力和线粒体功能通过改变后代断奶仔猪的肠道微生物群。考虑到巴马mini-pigs解剖学和生理学与人类相似的(22,23),巴马mini-pigs被选为研究模型。反过来,我们的发现可能有重要的意义,可以让人们了解产妇的饮食和婴儿肠道健康之间的联系。

2。材料和方法

2.1。实验设计和动物管理

研究中的动物使用和动物试验已获批准的动物保健和使用委员会亚热带农业研究所,中国科学院。

共有64名怀孕巴马mini-sows相似的物理条件与3 - 5平价被随机分配到对照组(母猪喂食基底),抗生素组(母猪美联储基底的饮食补充50 g / t维及霉素),益生菌组(母猪美联储基底的饮食补充200毫升/ d益生菌发酵肉汤/猪),或synbiotic组(母猪美联储基底的饮食补充200毫升/ d益生菌发酵肉汤/猪和500 g / t xylo-oligosaccharides)。从交配(第0天)天104怀孕,妊娠母猪被单独安置在板条箱( )。105天,母猪被转移到个体产仔的单位( )。

两每窝仔猪断奶后28天,接近平均体重选择剩余的试验,和四个小猪从同一组喂养在一笔,每组由八笔(复制)。基底饮食对母猪和小猪设计根据(NY / t65 - 2004),中国中国猪的营养需求(补充表1和表2)[24]。母猪喂食每天两次(晚上8:00和17:00)根据自己的身体条件。母猪和小猪已经可用随意水在试用期。湖南利峰生物科技有限公司(长沙,中国)提供了可行的益生菌发酵肉汤( CFU / g; CFU / g)。山东Longlive生物科技有限公司。(德州,中国)提供xylo-oligosaccharides(装置),包含xylobiose, xylotriose, xylotetraose (≥35%)。

2.2。抽样

post-weaning 30天,八个小猪(每复制一个小猪)从每组选择,体重在12 h后进食。收集血液样本(10毫升)的前腔静脉heparin-treated管,等离子体是通过离心法在4°C 3500 g 10分钟,然后储存在−20°C进行进一步分析。小猪被牺牲使用电击(120 V, 200 Hz),和空肠的内容(10厘米以下的挠曲duodenum-jejunum)和结肠(中间位置),立即在液态氮冷冻,储存在−80°C的细菌DNA提取。此外,肠道组织的空肠和结肠切除和冰冷的生理盐水冲洗。粘膜差点崩溃了,立即在液态氮冷冻,储存在−80°C进行进一步的分析。

2.3。测定血浆和肠粘膜的抗氧化能力

大约100毫克的冷冻空肠和结肠组织被快速、均质和冰冷的生理盐水(1:9, )然后在2000 g离心20分钟在4°C。肠道上层清液用于进一步分析。等离子体和肠道抗氧化指标,包括过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH),谷胱甘肽过氧化物酶(氧化酶),以及丙二醛(MDA)分析ELISA测定包从江苏Meimian研究所(梅面、盐城、中国)。总抗氧化能力(T-AOC)和H2O2分析工具是购自南京建成生物工程研究所(中国南京)。每个索引的测试是根据包的指示进行。断层的吸光度值读光谱分光光度计(Tecan,无限M200 Pro,瑞士)。空肠和结肠黏膜抗氧化参数归一化总蛋白浓度(毫克/升)的量化皮尔斯BCA蛋白质分析工具包(CoWin生物科学、苏州、中国)。

2.4。测定肠道粘膜ATP浓度

空肠和结肠粘膜的ATP浓度是决定使用ATP测定工具包(梅面、盐城、中国)基于萤火虫荧光素酶的光谱分光光度计断层(Tecan,无限M200 Pro,瑞士)。肠道组织均匀化方法和总蛋白量化与上面提到的相同。

2.5。测定线粒体复合体I和III活动

的NADH泛醌氧化还原酶复杂我在空肠和结肠粘膜和III活动评估使用商用设备(科明生物。有限公司、苏州、中国),根据制造商的指示。肠道组织均匀化方法和总蛋白量化与上面提到的相同。复杂的我和III活动规范化总蛋白质。

2.6。实时定量PCR分析肠道粘膜Antioxidant-Related基因和Mitochondrial-Related基因

总RNA从冷冻空肠和结肠黏膜中提取使用试剂盒试剂(Magen、广州、中国)根据制造商的协议。总RNA (1000 ng)被用作模板互补脱氧核糖核酸的反应,这是合成使用PrimeScript RT试剂盒与gDNA橡皮擦(豆类,大连,中国)。实时PCR分析进行LightCycler®480 II实时PCR系统(罗氏、巴塞尔、瑞士)(384 -细胞标准块)。Pig-specific引物设计、合成了Sangon生物科技(上海)有限公司,有限公司(表1)。引物的特异性由Primer-BLAST检查工具(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast)和确认单峰值的熔化曲线。反应混合物(10μL)是5.0μL SYBR预混料TaqTM交货(AG11701;精确的生物技术,长沙,中国),2.0μ0.25 L的模板DNA,μ每个引物L和2.5μL重蒸馏的水。PCR扩增条件之后的指令SYBR绿色预混料。的相对水平基因表达进行了分析使用2- - - - - -ΔΔCt价值,参考基因β肌动蛋白是作为内部控制。

表1
引物序列用于肠道粘膜antioxidant-related基因和mitochondrial-related基因。
2.7。量化的肠道粘膜线粒体DNA的内容

从空肠和结肠粘膜提取的总DNA的小猪使用DNAiso试剂根据制造商的协议(精确的生物技术,长沙,中国)。中提取DNA的浓度为260 nm NanoDrop一Microvolume紫外可见分光光度计(美国沃尔瑟姆热科学)、存储和提取的DNA−20°C到进一步使用。线粒体DNA的内容(mtDNA)相对于核基因组DNA被放大的太D-loop nuclear-encoded测量β肌动蛋白基因使用实时PCR测定如上所述。的引物序列太D-loop G6PC展示在表2。mtDNA表达式2- - - - - -ΔΔCt值计算,参考基因G6PC作为内部控制。

表2
引物序列用于肠道粘膜mtDNA拷贝数分析。
2.8。实时定量PCR分析空肠和结肠微生物群的种群丰度

总细菌基因组DNA提取从300毫克的空肠和结肠细胞腔的内容使用Mag-Bind®粪便DNA工具包(ω,广州,中国)根据制造商的协议。表列出了所选基因的引物3。反应混合物(10μL)是5.0μL SYBR预混料交货Taq TM (AG11701;精确的生物技术,长沙,中国),2.0μ0.25 L的模板DNA,μ每个引物L和2.5μL重蒸馏的水。每个基因的标准曲线生成连续稀释10倍的各自的16 s rRNA基因(25]。qPCR放大是根据指令SYBR绿色预混料(豆类生物技术,大连,中国)。放大后融化曲线是检查每个基因。结果表示为Lg16S核糖体DNA基因拷贝/ g肠内容。

表3
引物序列用于细菌16 s rRNA。
2.9。统计分析

使用SPSS 22.0统计软件进行统计分析(SPSS Inc .,芝加哥,IL)。单向方差分析,分析的数据和比较分析进行了使用图基事后测试。提出了统计结果 (SEM)。如果认为重要差异 ,和 被认为是一种趋势。R包“Hmisc”是用于计算的斯皮尔曼相关系数。

3所示。结果

3.1。影响产妇补充益生菌或Synbiotic小猪的等离子体氧化还原状态

探讨产妇补充益生菌或synbiotic是否有助于系统的氧化还原状态,我们确定等离子体的抗氧化剂和氧化参数。如图1与对照组相比,猫的活动,氧化酶SOD更高,而MDA的含量和H2O2在益生菌组(低 )。Synbiotic补充增加( )等离子体猫、氧化酶和SOD活动与对照组相比。氧化酶,与此同时,血浆SOD,益生菌和synbiotic T-AOC活动组升高( )与抗生素组。这些发现表明,产妇补充益生菌或synbiotic可以改善后代仔猪的系统性抗氧化能力。


图1
影响产妇补充益生菌或synbiotic在妊娠和哺乳仔猪的等离子体氧化还原状态。数据表示为 ( )。值与不同字母表示显著差异( )。值和不信的意思是各组之间无显著差异( )。猫:过氧化氢酶;谷胱甘肽,谷胱甘肽;氧化酶:谷胱甘肽过氧化物酶;SOD:超氧化物歧化酶;T-AOC:总抗氧化能力;MDA:丙二醛。
3.2。影响产妇补充益生菌或Synbiotic仔猪的肠道抗氧化能力

我们进一步研究了益生菌的作用或synbiotic空肠和结肠的抗氧化能力。如图2在空肠,氧化酶的活动和SOD增加益生菌组( ),与谷胱甘肽氧化酶和T-AOC活动增加synbiotic组( )与对照组相比。此外,产妇补充益生菌增加( )氧化酶和SOD的活动,而孕产妇synbiotic补充增加( )氧化酶活力与抗生素组。在结肠,与对照组相比,氧化酶SOD活动高( )益生菌组,以及SOD和T-AOC synbiotic组的活动,而MDA浓度较低( )synbiotic组。此外,氧化酶和SOD活动益生菌组和synbiotic组SOD活性增加( )与抗生素组。因此,这些结果表明,产妇补充益生菌或synbiotic促进改善后代仔猪肠道抗氧化能力。


图2
影响产妇补充益生菌或synbiotic在妊娠期和哺乳期仔猪空肠和结肠的氧化/抗氧化状态。数据表示为 ( )。值与不同字母表示显著差异( )。值和不信的意思是各组之间无显著差异( )。谷胱甘肽,谷胱甘肽;氧化酶:谷胱甘肽过氧化物酶;SOD:超氧化物歧化酶;T-AOC:总抗氧化能力;MDA:丙二醛。
3.3。影响产妇补充益生菌或Synbiotic仔猪的肠道抗氧化Enzyme-Related基因

调查产妇补充益生菌或synbiotic的分子机制可能会影响肠道抗氧化功能、基因的表达与抗氧化能力有关。孕产妇synbiotic补充调节( )相对mRNA的表达CuZnSOD Nrf1, Nrf2在空肠与对照组和抗生素组。GPx1的mRNA表达倾向于移植在益生菌( )和synbiotic ( )组与对照组相比。GPx4 mRNA表达的,有趣的是,Nrf1, Nrf2结肠较低( )抗生素组比对照组。与此同时,信使rna表达的结肠Nrf2益生菌( )和synbiotic ( )组织倾向于增加与抗生素组(表4)。我们的数据表明,产妇补充益生菌或synbiotic可以改善空肠的抗氧化剂enzyme-related基因在某种程度上,对结肠而没有显著影响。

表4
影响产妇补充益生菌或synbiotic在妊娠期和哺乳期仔猪空肠和结肠中“antioxidant-related基因表达式。
3.4。影响产妇补充益生菌或Synbiotic仔猪的肠道ATP浓度,线粒体复合体I和III活动

肠上皮细胞有高能源需求保持更新和营养物质的运输,影响产妇补充益生菌或synbiotic线粒体氧化代谢和空肠和结肠粘膜ATP生产测量。虽然没有明显差异在空肠的ATP浓度在四组中,空肠的ATP浓度高了益生菌和synbiotic组9.1%和18.7%,分别比对照组(图S1)。空肠的线粒体复杂我活动抗生素组与其他三组相比更高。与对照组相比,结肠线粒体复杂的活动我提高了20.16%和44.82%的抗生素和益生菌组,而倾向于减少( )synbiotic组(图S2)。然而,没有明显差异的线粒体复杂三世活动四组(图中空肠和结肠S2B)。这些研究表明,产妇补充益生菌或synbiotic倾向于改善空肠的线粒体功能。

3.5。产妇补充益生菌或Synbiotic对仔猪的影响在空肠和结肠的线粒体Biogenesis-Related基因

随后,线粒体biogenesis-related基因在肠道粘膜测量进一步了解孕产妇益生菌或synbiotic线粒体的保护作用。如表所示5空肠粘膜,孕产妇synbiotic补充增加( )ATP5B mRNA的表达ATP5A1, TFAM与对照组相比,以及mRNA的表达ATP5A1和ATP5B与抗生素组。与益生菌组相比,孕产妇synbiotic补充增加( )的mRNA表达ATP5B小猪的空肠。然而,在结肠粘膜,PGC1α信使rna表达水平降低( )synbiotic组与对照组相比。结果表明,产妇synbiotic补充可以改善线粒体biogenesis-related空肠的基因。

表5
影响孕产妇妊娠和哺乳期间补充益生菌或synbiotic mitochondrial-related基因表达在小猪的空肠和结肠。
3.6。产妇补充益生菌或Synbiotic对仔猪的影响在空肠和结肠微生物丰度

我们进一步调查的影响产妇补充益生菌或synbiotic在后代仔猪肠道菌群丰度选择的。如图3在空肠,产妇补充益生菌增加( )的相对丰度拟杆菌门和双歧杆菌属和补充synbiotic增加( )的相对丰度厚壁菌门,拟杆菌门,双歧杆菌属,乳酸菌与对照组相比。同样,产妇抗生素补充的相对丰度也增加了总细菌( ),双歧杆菌属( ),和乳酸菌( )与对照组相比。在结肠内的相对丰度双歧杆菌属益生菌组高( )与对照组和抗生素组。然而,没有明显差异的总细菌的丰度,拟杆菌,集群梭状芽胞杆菌第四,乳酸菌在四组。这些结果表明,产妇益生菌或synbiotic显著改变了特定的细菌丰度在后代仔猪,增加有益菌的数量在空肠。


图3
影响孕产妇妊娠和哺乳期间补充益生菌或synbiotic复制数字(Lg / g)(副本)的细菌丰度在后代仔猪。数据表示为 ( )。值与不同字母表示显著差异( )。值和不信的意思是各组之间无显著差异( )。
3.7。抗氧化指数的相关分析、线粒体指数和肠道细菌丰度在空肠和结肠

所有测量的相关分析细菌丰度,抗氧化指数和线粒体功能参数如图4。相关分析显示,空肠的双歧杆菌属丰度呈正相关( )空肠的猫的表情和结肠氧化酶活力但负相关( )结肠MDA浓度。的空肠的大肠杆菌丰度呈正相关( )与空肠的MDA浓度,而负相关( )与空肠的MnSOD表达和结肠mtDNA表达式。的空肠的乳酸菌丰度呈正相关( )空肠的猫和NQO1表达式。的空肠的拟杆菌门呈正相关( )与等离子体的猫和氧化酶活动,空肠的T-AOC活动和mtDNA表达式,和结肠T-AOC活动。丰富的空肠的厚壁菌门呈正相关( )结肠氧化酶活力和空肠的猫NQO1表达式。氧化酶活力空肠的显示正相关性( )与等离子体的猫、氧化酶SOD, T-AOC活动;结肠T-AOC活动;和空肠GPx1 GPx4 Nrf1、ATP5A1 ATP5B,和TFAM mRNA水平,而表现出负相关性( )血浆中MDA浓度和结肠。空肠T-AOC活动表现出正相关性( )与等离子体的猫、氧化酶SOD, T-AOC活动;结肠氧化酶SOD活动;和空肠Keap1 Nrf1表达式。在结肠,双歧杆菌属丰度呈正相关( )与结肠氧化酶SOD活动,GPx4表达式。此外,结肠乳酸菌富足是结肠谷胱甘肽活性和MDA浓度呈负相关。


图4
抗氧化指标的相关性,线粒体功能索引和细菌丰度。R包“corroplot”是用于生成热的地图。蓝色代表显著正相关,红色代表了一个显著的负相关。星号表示统计上的显著差异: ; ; 。猫:过氧化氢酶;谷胱甘肽,谷胱甘肽;氧化酶:谷胱甘肽过氧化物酶;SOD:超氧化物歧化酶;T-AOC:总抗氧化能力;MDA:丙二醛;GPx1:谷胱甘肽过氧化物酶1;GPx4:谷胱甘肽过氧化物酶4;Keap1: kelch-like ECH-associated蛋白1;CuZnSOD:铜,zinc-containing超氧化物歧化酶; MnSOD: manganese-containing superoxide dismutase; NQO1: nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) dependency quinone oxidoreductase 1; Nrf1: nuclear factor erythroid 2-related factor 1; Nrf2: nuclear factor erythroid 2-related factor 2; mtDNA: mitochondrial DNA; ATP5A1: adenosine triphosphate synthase alpha subunit; ATP5B: adenosine triphosphate synthaseβ多肽;PGC-1α:过氧物酶体proliferator-activated受体γcoactivator-1α;TFAM:线粒体转录因子。

4所示。讨论

在人类中,产妇妊娠和哺乳期间的营养策略一直在调查由于其潜在影响胎儿生长发育,以及对后代的健康有益的影响(32]。此外,孕产妇营养不良疾病可能改变后代的特定器官的结构和功能,导致许多并发症在以后的生活中(33]。先前的研究已经发现,益生菌和益生元在怀孕和哺乳是一个可能的饮食策略有利于婴儿健康(34]。益生菌存在许多有利影响,毒株特异性益生菌可以表现出抗氧化活性和减少肠道损伤引起的氧化(35]。本研究调查是否饮食补充益生菌或synbiotic在妊娠期和哺乳期母猪后代仔猪抗氧化能力和线粒体功能的影响,进一步探讨是否与肠道细菌有关。我们发现,产妇在妊娠期和哺乳期补充益生菌或synbiotic显著增强系统性和肠道抗氧化能力,改善线粒体生物起源,以及改变后代仔猪空肠和结肠细菌社区。此外,相关分析表明,空肠和结肠微生物群丰度明显与抗氧化酶的活动和线粒体biogenesis-related索引。

等离子体的抗氧化能力反映了主人的系统性应对氧化损伤的能力。H2O2活性氧的主要类型,参与lipoperoxidation [36]。MDA是lipoperoxidation的分解产物,是氧化应激的重要标志37]。通过降低血浆MDA水平,可以降低脂质破坏的程度,提高了活性氧清除能力。在目前的研究中,饮食补充益生菌母猪减少血浆MDA和H2O2浓度的后代仔猪。主要GSH-dependent SOD酶抗氧化剂,氧化酶,猫,在清除ROS(发挥至关重要的作用38]。谷胱甘肽作为主要的内源性抗氧化剂,充当细胞中的自由基清除剂。氧化酶是一个关键酶,催化谷胱甘肽GSSG。我们的研究结果表明,等离子体的氧化酶的活性益生菌,或者synbiotic-treated小猪明显高于对照组。然而,血浆谷胱甘肽含量的益生菌或synbiotic-treated小猪增加数值,但并不严重。基于这些结果,我们推测,产妇补充益生菌或synbiotic可能稍微调节谷胱甘肽的氧化和还原反应;然而,确切的机制仍然未知。谷胱甘肽的氧化还原状态可以表示半电池的氧化还原电位(GSH / GSSG嗯)39]。的影响还需要进一步的研究来探讨产妇补充益生菌或synbiotic GSSG与谷胱甘肽(GSSG呃水平完全了解谷胱甘肽氧化还原状态。

肠道粘膜,前线障碍食物抗原,病原体,和共生的有机体,起着至关重要的作用在维持肠上皮内稳态40]。然而,许多刺激因素(即。,infection and inflammation) can induce the overproduction of proinflammatory cytokines and ROS to damage intestinal barrier function [41]。在目前的研究中,发现等离子体一致,MDA含量结肠粘膜的孕产妇synbiotic-treated小猪明显减少。此外,产妇补充益生菌或synbiotic可以部分增加抗氧化酶后代仔猪空肠和结肠的活动。顾等人报道,isomalto-oligosaccharide和芽孢杆菌补充母猪在妊娠后期可以改善胎盘抗氧化能力和仔猪的出生体重42]。在人类研究中,人们发现,血浆和红细胞MDA水平显著高于和红细胞谷胱甘肽水平降低孕妇的妊娠女性,MDA显著正相关,GSH-R, GSH-P孕产妇和脐血红细胞之间的水平。这些结果表明,胎儿可能会影响孕妇的氧化剂状态(8]。Synbiotic补充可以改善T-AOC水平和稍微减少MDA水平在人类母乳(43]。然而,饮食的影响益生菌或synbiotic补充抗氧化酶在母猪的母乳或胎盘还不清楚。进一步的研究是必要的探索益生菌的影响或synbiotic抗氧化能力的传播从母猪后代。

Nrf2通路中扮演一个重要的角色在细胞内氧化还原状态的规定44]。我们进一步证实,相对Nrf2 mRNA的表达增加的空肠synbiotic组。此外,饮食synbiotic治疗调节Nrf2-regulated基因,包括CuZnSOD (SOD1)和GPx1。这些发现表明,产妇synbiotic补充可以提高后代的抗氧化能力小猪上调Nrf2通路。ATP生产和利用非常活跃在肠道上皮细胞(45),由于肠道上皮细胞维持细胞营业额每3 - 5天(46]。因此,能源赤字很容易导致肠道屏障功能受损。线粒体氧化应激的主要来源之一,因为它利用氧细胞ATP生产。细胞内氧化应激会导致线粒体功能受损,包括的内容mtDNA和线粒体基因的表达47]。在目前的研究中,在仔猪空肠的ATP浓度往往增加后添加益生菌或synbiotic母猪的饮食。此外,产妇synbiotic补充显著调节的mRNA表达空肠的ATP5A1 ATP5B,这可能负责增加ATP水平synbiotic-treated小猪。增加TFAM空肠粘膜的表达观察产妇synbiotic-treated小猪。据报道,TFAM线粒体生物起源和调节中起关键作用mtDNA拷贝数(48]。总的来说,这些发现表明,产妇补充益生菌或synbiotic可能改善后代仔猪空肠能量代谢的过程。此外,在目前的研究中,抗生素,益生菌治疗结肠线粒体的活性增加复杂的我,这可能会导致增加线粒体能量的一代。类似的研究结果中观察到胰岛素抵抗大鼠的心脏线粒体功能障碍治疗益生元、益生菌,synbiotics显示改善心脏线粒体功能和减少氧化应激(49]。

肠道微生物群中起着至关重要的作用在维护健康和调节宿主发病机理。益生菌可以刺激仔猪的肠道有益的细菌的殖民化,丰富了肠道微生物群的多样性,并防止新生儿仔猪的肠道感染(50]。此外,益生菌也可以起到抗氧化作用,调节肠道菌群的组成(35]。在人类中,补充益生菌的孕妇在怀孕的后期可以促进婴儿的肠道的殖民化等有益的细菌喂食GG或双歧杆菌(51,52]。我们的研究在猪身上显示,产妇补充益生菌显著增加拟杆菌门和双歧杆菌属丰度在空肠双歧杆菌属结肠的后代仔猪。拟杆菌门被称为短链脂肪酸产生细菌,保护主人的mocusa病原体的影响,为结肠上皮细胞提供营养,减少炎症。此外,拟杆菌门可以供应能量通过碳水化合物降解宿主和与宿主的免疫反应相关53]。目前的研究还发现,产妇synbiotic补充妊娠和哺乳期间增加壁厚菌门的相对丰度,拟杆菌门,双歧杆菌属,乳酸菌在小猪的空肠。厚壁菌门被发现与不同碳源的退化有关,寡糖,蛋白质,氨基酸及其发酵代谢提供能量主机(54]。此外,乳酸菌和双歧杆菌属作为最常见的益生菌的物种,可以抑制病原菌的生长保持肠道菌群的平衡,从而减轻肠道氧化应激(55,56]。先前的研究的研究也报道,肠道菌群的变化在高脂饮食的小鼠与氧化应激密切相关(57]。与这些研究结果一致,相关性分析在目前的研究表明,抗氧化剂酶活性表现出正相关,厚壁菌门的丰度,拟杆菌门,双歧杆菌属,乳酸菌而MDA水平与空肠的丰度的负相关双歧杆菌属和结肠乳酸菌。总的来说,这些发现表明,产妇补充益生菌或synbiotic缓解后代仔猪肠道氧化应激,这可能是由于增加有益菌的丰度,等双歧杆菌属。

5。结论

目前的研究显示有益的益生菌(乳杆菌和酿酒酵母)或synbiotic(益生菌+ xylo-oligosaccharides)妊娠和哺乳期间补充抗氧化能力和线粒体生物起源,这可能部分是由于改变肠道微生物群在后代断奶仔猪。然而,孕产妇synbiotic补充并没有显示任何增强影响后代中的益生菌相比,断奶仔猪(图5)。这些发现暗示,益生菌或synbiotic潜在孕产妇膳食添加剂提高后代的肠道健康。


图5
原理证明了假设机制的益生菌或synbiotic后代仔猪抗氧化能力的影响。猫:过氧化氢酶;谷胱甘肽,谷胱甘肽;氧化酶:谷胱甘肽过氧化物酶;SOD:超氧化物歧化酶;T-AOC:总抗氧化能力;Nrf1:核转录因子红细胞两个相关因子1;Nrf2:核转录因子2红细胞两个相关的因素;ATP5A1:三磷酸腺苷合成酶α亚基;ATP5B:三磷酸腺苷合成酶β多肽;TFAM:线粒体转录因子。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果都包含在本文和补充信息文件。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

KXF、YYL HQH设计实验。之一工作,AMAK ZQ、XL ZYZ, HZL进行动物体验中心,样本收集和样本分析。工作进行了统计分析。工作、HQH KXF写的手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。

确认

目前的工作是国家重点支持的共同研究和开发项目(2018 yfd0500404-4),专项资金建设创新型省份湖南(2019 rs3022),广西科技部门的人才项目(AD17195043)和深圳市政府的基本研究项目(JCYJ20180305125139107和GRCK2017081809101684)。

补充材料

表S1:成分和营养水平母猪的基底饮食(风干基础;%)。表S2:基底饮食的成分和营养水平对断奶仔猪。图S1:产妇补充益生菌或synbiotic效应在妊娠期和哺乳期仔猪空肠和结肠的ATP浓度。图S2:影响孕产妇妊娠和哺乳期间补充益生菌或synbiotic线粒体复合体I和III仔猪空肠和结肠的活动。(补充材料)