各位同行，大家好，我是来自中国科学院亚热带农业生态研究所的孔祥峰，今天为大家分享的题目是《宫内发育迟缓仔猪的胆汁酸代谢特征与调控》。
我的报告从以下三个方面展开，首先是研究背景。
首先介绍一下宫内发育迟缓仔猪的定义。宫内发育迟缓也叫IUGR，它是指哺乳动物的胚胎或胎儿及器官在母体妊娠期间的生长发育迟缓。
在畜牧生产和临床实践中，新生动物出生体重低于平均体重的两个标准差或者是10%，被用作判定IUGR的标准。
下面介绍一下IUGR发生的原因及其危害。
IUGR会导致动物的出生体重较低，5%~10%的新生儿和15%~20%的新生仔猪表现为低出生体重。
IUGR的发生原因比较复杂，其中影响因素包括了遗传因素、环境应激、母体营养不良或过剩、子宫容量和胎盘的功能不足。
它的危害也是很大的，主要包括以下几个方面：首先是新生期适应能力低，易死亡；第二是器官发育和功能受损，生长发育迟缓；第三是营养物质的利用率较低；第四是影响动物的机体健康、繁殖性能和肉品质。
动物肠道微生物和宿主之间关系比较复杂。
目前的研究表明，肠道微生物具有很强的代谢活性，对宿主的代谢、生理功能和健康均具有重要的调控作用。例如它可以刺激免疫系统发育、分解有害物质、提供生物屏障，或者参与外源营养物质及宿主的消化酶、黏蛋白、胆汁酸等内源物质的代谢周转。
另外形成微生物-肠-脑轴，调节动物食欲和摄食，影响机体的整体代谢。而且微生物的代谢产物进入体循环以后，作为信号分子或潜在的毒性物质，发挥全身的调节作用，对机体健康和疾病产生影响。
目前的研究也发现，肠道微生物与肠炎、结直肠癌、肥胖、糖尿病、妊娠代谢综合征、过敏症、孤僻症、情绪、饱感以及寿命等都有关系。
下面介绍一下胆汁酸的生理功能。
首先胆汁酸在肝脏中合成，贮存在胆囊中，随着食物释放到小肠中。大约有95%的胆汁酸在回肠末端被重吸收，部分经过微生物转化形成次级胆汁酸。
胆汁酸可以调控消化酶的活性，改变脂质代谢，与肥胖、糖尿病和癌症等关系密切。另外，饲料里添加适量的胆汁酸还可以提高畜禽的能量利用率，改善生长性能及屠宰性能。
所以说，胆汁酸是节约饲料资源的“正能量”。
下面介绍一下胆汁酸与肠道微生物的关系。
胆汁酸作用的发挥依赖于宿主和肠道微生物。动物肠道内厚壁菌、拟杆菌门、真杆菌门、梭菌门等微生物，它们合成的胆汁酸水解酶可以解除牛磺酸或甘氨酸与初级胆汁酸的偶联，影响胆汁酸的肠-肝循环。
另外，毛螺菌科、瘤胃球菌科的微生物对胆酸和鹅脱氧胆酸进行7α-去羟基化，来生成脱氧胆酸和石胆酸，进而影响机体的炎症反应。
下面介绍一下我们最近几年取得的一些主要研究进展。
IUGR改变胆汁酸代谢并影响糖脂代谢
首先，我们研究了IUGR对不同日龄仔猪胆汁酸代谢的影响。
然后，我们分别选择1、7、21和28日龄的IUGR仔猪各10头，分别采集血浆、肝脏、肠道及其内容物样品，测定了它们的生长性能和血浆生化指标，对小肠、结肠微生物进行了微生物测序和代谢组织分析，研究了结肠内容物靶向胆固醇代谢组的变化。最后，对胆汁酸和肠道菌群进行了相关性分析。
首先是不同日龄仔猪成长性能的特征。我们发现，各日龄IUGR仔猪的平均体重、平均日增重均显著降低。
另外，我们测定了不同日龄仔猪的肠道微生物的特征发现，与正常体重仔猪相比，7、21日龄IUGR仔猪空肠和结肠的菌群多样性均显著降低。
另外，我们比较了不同日龄仔猪的肠道微生物的多样性发现，不同日龄正常体重仔猪和IUGR仔猪，各肠段的微生物群落结构均存在明显的区别。
我们对肠道的微生物门组成进行分析发现，仔猪肠道的主要优势菌群为厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门。
另外我们对不同体重仔猪的肠道微生物特征与体重的相关性进行了分析，并筛选出了与IUGR相关的肠道核心菌群。
我们发现，颤杆菌、拟杆菌、瘤胃菌、解纤维菌、双歧杆菌等细菌的丰度与体重呈显著正相关，而变形杆菌门、夏普氏菌、大肠杆菌 、志贺氏菌、巴氏杆菌、纤毛菌等细菌的丰度与体重呈显著的负相关。
另外我们还研究了不同日龄仔猪机体代谢的特征发现，IUGR仔猪的机体氮代谢、脂代谢能力均显著降低。
我们还进行了代谢组的分析。PCA分析表明，仔猪结肠代谢物随着日龄发生显著的变化，两种离子模式下均可以聚为三类。
我们通过非靶代谢组分析发现，28日龄的时候共筛选到15种差异代谢物，其中涉及19种代谢通路，包括了氨基酸和胆汁酸的代谢通路。
这是血浆总胆汁酸的含量变化。我们发现，与正常体重仔猪相比，21日龄IUGR仔猪的血浆总胆汁酸呈升高趋势。
我们还研究了IUGR对不同日龄仔猪结肠胆汁酸组成的影响。
在结肠内容物中共检测到29种胆汁酸，7、21日龄仔猪胆酸的占比是最高，其次是石胆酸；28日龄仔猪的熊脱氧胆酸、猪脱氧胆酸的占比是最高的。
我们比较了IUGR对不同日龄仔猪结肠胆汁酸水平的影响发现，与正常体重仔猪相比，28日龄IUGR仔猪的结肠甘氨猪胆酸、7-酮基石胆酸的水平显著升高。
另外我们对不同日龄仔猪结肠微生物与次级胆汁酸的相关性分析发现，28日龄的时候，仔猪结肠甘氨猪胆酸与拟杆菌纲呈正相关，与瘤胃球菌属呈显著的负相关。
另外我们还测定了不同日龄仔猪的胆汁酸转运受体的表达发现，与正常体重仔猪相比，IUGR仔猪21日龄的肝脏FXR，21、28日龄BESP和NTCP的表达显著下调。
另外我们比较了不同日龄仔猪结肠胆汁酸受体表达的变化发现，与正常体重仔猪相比，IUGR仔猪21日龄，结肠这三个基因的表达显著下调；28日龄的时候，FGF19、IBABP这两个基因的表达是显著下调，FXR、TGR5这两个基因的表达是显著上调的。
另外我们还测定了不同日龄仔猪肝脏糖脂代谢相关基因表达的变化发现，与正常体重仔猪相比，IUGR仔猪7日龄，肝脏G6PC的表达显著上调；21日龄的时候，ATGL、FAS、HSL、PC、PCK2表达显著下调；28日龄的时候，ATGL、PC、PCK2的表达显著下调。
下面对这部分内容做个小结。
总的来讲，第一是IUGR可降低不同日龄仔猪的生长性能，并改变它的肠道微生物代谢、代谢产物的种类与组成。
第二，IUGR可改变不同日龄仔猪胆汁酸的代谢，进而影响机体的糖脂代谢。
IUGR仔猪日粮添加胆汁酸改善结肠微生态平衡
接下来，我们研究了添加胆汁酸对不同体重仔猪代谢和结肠微生态的影响。
我们选取正常体重仔猪和IUGR仔猪各24头，断奶以后分为4组，分别在这两种猪的基础上添加了400 mg/kg的胆汁酸。
我们采集了血液、肝脏、结肠及其内容物，测定了生长性能的变化以及血浆、肠道、肝脏等相关指标的变化。
首先看一下，添加胆汁酸对不同体重仔猪生长性能的影响。
我们发现，饲喂基础日粮的时候，IUGR仔猪的末重、平均日增重均显著低于正常体重组。这说明添加胆汁酸不影响这两种仔猪的生长性能。
这是添加胆汁酸对不同体重仔猪血浆激素水平的影响。
我们发现，饲喂基础日粮的时候，IUGR仔猪血浆胰岛素水平显著高于正常体重仔猪；添加胆汁酸提高了IUGR仔猪血浆胃泌素、胰岛素的水平，降低了血浆胃饥饿素的水平。
这是添加胆汁酸对不同体重仔猪血浆生化指标的影响。
我们发现，饲喂基础日粮的时候，IUGR仔猪血浆尿素氮、胆碱酯酶的水平显著高于正常体重仔猪；添加胆汁酸，显著提高了正常体重仔猪血浆尿素氮、总胆固醇和甘油三酯的水平，以及IUGR仔猪血浆白蛋白、总胆固醇和甘油三酯的水平，降低了正常体重仔猪血氨以及IUGR仔猪血浆尿素氮、胆碱酯酶的水平。
下面是添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠通透性的影响。
我们发现，饲喂基础日粮的时候，IUGR仔猪血浆D-乳酸，以及结肠DAO和内毒素的水平，是显著高于正常体重仔猪的；添加胆汁酸，降低了正常体重仔猪血浆DAO、结肠内毒素的水平，以及IUGR仔猪血浆D-乳酸、DAO的水平，还有结肠DAO、内毒素的水平。
下面是添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠微生物的影响。
我们发现，饲喂基础日粮时，IUGR仔猪结肠微生物Chao1指数显著低于正常体重仔猪；日粮添加胆汁酸，可以显著降低断奶仔猪结肠微生物Chao1指数和Shannon指数。
另外我们做了β-多样性的分析。
PCoA的结果显示，正常体重仔猪和添加胆汁酸以及IUGR仔猪和添加胆汁酸，这4组仔猪肠道菌群均呈明显的分离。
PLS-DA的分析结果也显示，各组仔猪结肠的菌群均呈明显的分离。
下面我们分析了添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠微生物功能的影响。
我们发现，各组仔猪结肠拟杆菌门、厚壁菌门均为优势菌门；日粮添加胆汁酸，可以提高不同体重仔猪结肠厚壁菌门的丰度，降低拟杆菌门的丰度。
另外日粮添加胆汁酸时，IUGR仔猪结肠螺旋体丰度显著低于正常体重仔猪。
这是添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠微生物的影响。
我们发现，与正常体重仔猪相比，IUGR提高了RNF20的丰度，降低了多尔氏菌属、真杆菌属的丰度。添加胆汁酸也可以提高正常体重仔猪结肠摩根菌、厌氧弧菌的丰度，降低真杆菌、普拉梭菌、普雷沃氏菌的丰度；提高IUGR仔猪结肠苏黎世杆菌、琥珀酸弧菌属的丰度，降低普雷沃氏菌、鞘氨醇单胞菌的丰度。
另外是添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠微生物功能的影响。
我们发现，添加胆汁酸，提高了正常体重仔猪结肠酮体代谢、精氨酸代谢和次级胆汁酸合成等功能基因的表达，以及IUGR仔猪结肠酮体代谢、丙氨酸代谢和次级胆汁酸合成等功能基因的丰度；添加胆汁酸，还可以降低两种仔猪结肠脂多糖合成、维生素B6代谢等功能基因的丰度。
下面我们研究了添加胆汁酸对于不同体重仔猪结肠代谢物的影响。
PCA和OPLS-DA的分析结果均表明，4组仔猪结肠代谢物在阳离子和阴离子模型下，均呈明显的分离趋势。
我们进一步的分析发现，添加胆汁酸，显著提高了正常体重仔猪结肠L-苹果酸、石胆酸、异石胆酸、谷氨酰胺、丙氨酸和丁酸的浓度，降低了脯氨酸、外泌素和鹅脱氧胆酸的浓度；添加胆汁酸，提高了IUGR仔猪结肠异胆酸、磷酸二羟丙酮的浓度，降低了γ-氨基丁酸、L-脯氨酸的浓度。
我们研究了添加胆汁酸对不同体重仔猪结肠代谢通路的一些影响。
我们的分析发现，添加胆汁酸，对正常体重仔猪结肠IgA的产生、Th17细胞分化等通路影响较大，对于IUGR仔猪结肠mTOR信号通路、GABA能突触等通路影响较大。
下面我对这一部分的研究进行一个小结。
第一，日粮添加胆汁酸可以保护断奶仔猪的肝脏，促进肠道潜在有益菌的繁殖，维护肠道健康。
第二，日粮添加胆汁酸可促进正常体重仔猪结肠发育，减轻IUGR仔猪结肠损伤，改善它的通透性并改善结肠微生态的平衡。
最后是今后的一些研究方向。
第一，针对前期研究发现的一些变化规律和调控作用，我们后续将重点深入研究它的生物学机制。
第二，我们将利用无菌动物和粪菌移植技术，借助多组学的技术，深入探讨肠道菌群和宿主之间的互作机制。
第三，我们将优化不同生长阶段日粮的胆汁酸添加剂量，促进胆汁酸添加剂在养猪生产的应用。
我的报告到此结束，请各位同行批评指正。
谢谢大家！
