竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬回腸形態(tài)和抗氧化功能的影響

季書立,贠陽,賈沛璐,甘振丁,張昊,張莉莉,王恬

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,江蘇 南京 210095)

氧化應(yīng)激是內(nèi)、外環(huán)境因素誘導(dǎo)機(jī)體氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡的狀態(tài)[1]。母豬在分娩時(shí),仔豬從低氧的宮內(nèi)環(huán)境進(jìn)入高氧的宮外環(huán)境,引起血液氧分壓驟變、細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species,ROS)爆發(fā)式增多、氧化還原失衡,造成大腦、肝臟和腸道等代謝旺盛組織的氧化損傷,導(dǎo)致新生仔豬發(fā)病率和死亡率升高[2-3]。

腸道組織既是營養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收和代謝的主要器官,也是最大的免疫器官,對(duì)機(jī)體抵御病原體及有害物質(zhì)的侵襲起著重要作用[4]。在新生階段,仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能尚不完善,對(duì)各種應(yīng)激反應(yīng)高度敏感,易導(dǎo)致腸道損傷和多種疾病的發(fā)生,嚴(yán)重影響仔豬的生長發(fā)育[5]。添加適宜的抗氧化活性物質(zhì)是緩解仔豬腸道損傷、促進(jìn)腸道發(fā)育的一種有效方法[6-8]。

近年的研究表明,黃酮類物質(zhì)是一種高效的抗氧化劑,能夠有效緩解由氧化應(yīng)激引起的腸道損傷,改善腸道完整性,提高其抗氧化能力[9-10]。竹葉提取物(bamboo leaf extract,BLE)是一種源于竹葉、富含黃酮和多酚的天然活性物質(zhì),具有抗氧化和抑菌等多種生物學(xué)功效,被廣泛應(yīng)用于食品和化妝品行業(yè)[11-12]。研究表明,竹葉黃酮提取物可通過上調(diào)核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)和血紅素氧合酶1(heme oxygenase-1,HO-1)的表達(dá)緩解油酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞的氧化應(yīng)激[13]。BLE還可以提高小鼠血清和肝臟的抗氧化酶活性,降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,減少氧化應(yīng)激引起的急性胃黏膜損傷和肝損傷[14-15]。近年來,BLE更是以其豐富的原料來源、明確的功能因子、良好的食用安全性,在飼料添加劑領(lǐng)域嶄露頭角。Shen等[16]研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加BLE能有效提高肉雞肌肉清除自由基的能力和抗氧化酶的活性。粟明月等[17]報(bào)道,奶牛日糧中添加BLE能顯著降低血漿中的MDA含量。但BLE對(duì)哺乳仔豬腸道健康影響的研究尚未見報(bào)道。在前期研究中我們發(fā)現(xiàn),灌喂適宜水平的BLE能在一定程度上促進(jìn)哺乳仔豬的生長,但其潛在機(jī)制尚不明確。鑒于初生仔豬易受環(huán)境影響發(fā)生腸道氧化應(yīng)激,阻礙仔豬健康發(fā)育,故本試驗(yàn)旨在研究BLE對(duì)哺乳仔豬回腸形態(tài)和抗氧化性能的影響,以期為BLE作為抗氧化劑在生豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

BLE由浙江新篁生物科技有限公司提供,其有效成分包括總黃酮70 mg·g-1、總多酚50.42 mg·g-1。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

本試驗(yàn)在蘇州安佑太倉種豬場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)選取體重相近、胎次相同的3日齡雄性仔豬64頭,隨機(jī)分為4組,每組8個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)2頭仔豬。對(duì)照組(CON組)仔豬每天灌喂羧甲基纖維素鈉溶液10 mL,試驗(yàn)組分別灌喂含100、200和300 mg·kg-1BLE的羧甲基纖維素鈉溶液10 mL,試驗(yàn)期21 d。試驗(yàn)期間仔豬自由采食母乳和飲水,并按照豬場(chǎng)的正常免疫措施等進(jìn)行飼養(yǎng)管理。

1.3 樣品采集

試驗(yàn)結(jié)束時(shí),從每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選取一頭仔豬,前腔靜脈采集血液,4 ℃、3 000 r·min-1離心10 min,分離血清,保存于-80 ℃冰箱備用。腹腔注射戊巴比妥鈉溶液,放血致死后剖開腹腔,分離回腸。從回腸中段取2 cm腸段縱向切開后,先用預(yù)冷的生理鹽水沖洗內(nèi)容物,再置于4%的多聚甲醛中固定,用于形態(tài)學(xué)觀察。用無菌載玻片刮取回腸黏膜,保存于-80 ℃冰箱備用。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 腸道組織形態(tài)學(xué)觀察將保存于4%多聚甲醛固定液中的回腸組織用不同梯度的乙醇溶液干燥處理。經(jīng)二甲苯洗凈,石蠟包埋,制備成5 μm的切片后,用蘇木精和伊紅染色,置于光學(xué)雙目顯微鏡下觀察。每張切片選取20個(gè)完整的絨毛和隱窩,使用Image-Pro Plus軟件(Media Cybernetics,USA)測(cè)量其絨毛高度(villi height,VH)和隱窩深度(crypt depth,CD),計(jì)算其比值(VH/CD)。

1.4.2 氧化損傷以及抗氧化相關(guān)指標(biāo)測(cè)定取適量回腸黏膜按照1∶4(m/v,質(zhì)量體積比)的比例加入預(yù)冷的生理鹽水,冰水浴中破碎、勻漿后,3 500 r·min-1離心10 min,取上清液保存于-20 ℃?zhèn)溆??；啬c黏膜勻漿和血清中的總蛋白含量采用二喹啉甲酸(BCA)法測(cè)量。MDA、谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和總抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)以及總超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性均采用試劑盒(南京建成生物科技有限公司)進(jìn)行測(cè)量。

1.4.3 回腸黏膜RNA的提取和mRNA表達(dá)量的測(cè)定稱取0.1 g回腸黏膜樣品,加入1 mL Trizol后按照說明書提取回腸黏膜總RNA。經(jīng)NanoDrop1000(Thermo Scientific,UK)進(jìn)行純度和濃度的檢測(cè)后,再用15 g·L-1瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的完整性。用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,于-20 ℃保存。使用SYBRPremixExTaq試劑盒(TaKaRa,大連)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qPCR)反應(yīng)。qPCR程序:95 ℃ 30 s,95 ℃ 5 s,60 ℃ 30 s,40個(gè)循環(huán)。目的基因的相對(duì)表達(dá)含量以β-actin為內(nèi)參,采用2-ΔΔCT法計(jì)算。引物序列見表1。

表1 本試驗(yàn)實(shí)時(shí)熒光qPCR引物序列Table 1 Primer sequences used for real-time qPCR in this study

1.4.4 回腸黏膜蛋白的提取和蛋白表達(dá)量的測(cè)定將冷凍的回腸黏膜切成小塊,用蛋白裂解液RIPA和苯甲磺酰氟研磨,提取冷凍腸黏膜中的蛋白質(zhì),并用BCA法測(cè)定蛋白濃度。將蛋白樣品平衡至統(tǒng)一濃度后,加入等體積的上樣緩沖液進(jìn)行變性處理,樣品-80 ℃保存。

用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)對(duì)蛋白樣品進(jìn)行電泳,在300 mA條件下將蛋白濕轉(zhuǎn)至聚偏二氟乙烯膜上。在室溫條件下用50 g·L-1脫脂奶粉封閉膜2 h后,用含有0.1%吐溫20的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液(TBST)清洗干凈,再依次經(jīng)4 ℃一抗孵育過夜,室溫二抗孵育,TBST清洗,顯影液浸泡,最后用天能4600SF全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光圖像分析系統(tǒng)(上海天能科技有限公司)掃描,掃描圖像用Image-Pro Plus軟件進(jìn)行量化分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜形態(tài)的影響

由圖1和表2可知:灌喂BLE改善了哺乳仔豬回腸絨毛形態(tài)。與CON組相比,灌喂BLE可提高仔豬回腸絨毛高度(VH),其劑量為300 mg·kg-1時(shí)效果顯著(P<0.05),但對(duì)隱窩深度(CD)無顯著影響(P>0.05)。另外,300 mg·kg-1BLE組仔豬VH/CD值相對(duì)于CON組顯著提高(P<0.05)。說明BLE能促進(jìn)仔豬回腸發(fā)育。

圖1 竹葉提取物(BLE)對(duì)哺乳仔豬回腸絨毛形態(tài)的影響Fig.1 Effects of dietary supplementation with bamboo leaf extrat(BLE)on histologic morphology in the ileum of suckling piglets

表2 BLE對(duì)哺乳仔豬回腸腸道形態(tài)的影響Table 2 Effect of dietary BLE on histologic morphology in the ileum of suckling piglets

2.2 竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬血清抗氧化指標(biāo)的影響

由表3可知:與CON組相比,200和300 mg·kg-1BLE組仔豬血清中MDA含量均顯著降低(P<0.05)。此外,200和300 mg·kg-1BLE組仔豬血清中T-AOC和GSH-Px活性較CON組均顯著提高(P<0.05)。

表3 BLE對(duì)哺乳仔豬血清抗氧化功能的影響Table 3 Effects of dietary BLE on serum antioxidant function of suckling piglet

2.3 竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜抗氧化指標(biāo)的影響

由表4可知:與CON組相比,灌喂BLE能顯著降低哺乳仔豬回腸黏膜MDA含量(P<0.05)。300 mg·kg-1BLE組仔豬回腸黏膜SOD和GSH-Px活性相對(duì)于CON組顯著提高(P<0.05),200 mg·kg-1BLE組仔豬回腸黏膜中GSH-Px活性相對(duì)于CON組顯著提高(P<0.05),但對(duì)CAT和T-AOC活性影響不顯著(P<0.05)。

表4 BLE對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜抗氧化功能的影響Table 4 Effect of dietary BLE on antioxidant function in ileum mucosa of suckling piglets

2.4 竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜中基因mRNA表達(dá)水平的影響

由圖2可以看出:與CON組相比,200和300 mg·kg-1BLE組仔豬回腸黏膜中Nrf2和GSH-PxmRNA表達(dá)水平均顯著提高(P<0.05)。同時(shí),與CON組相比,300 mg·kg-1BLE組仔豬回腸黏膜中SOD2和HO-1mRNA表達(dá)量也均顯著提高(P<0.05),而灌喂BLE對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜中CAT和GRmRNA表達(dá)沒有顯著影響(P>0.05)。

圖2 BLE對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜抗氧化基因mRNA表達(dá)量的影響Fig.2 Effects of dietary supplementation with BLE on antioxidant gene expression level in the ileum mucosa of suckling piglets

2.5 竹葉提取物對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜抗氧化相關(guān)蛋白表達(dá)水平的影響

由圖3可以看出:與CON組相比,200和300 mg·kg-1BLE組仔豬回腸黏膜Nrf2和SOD2蛋白表達(dá)水平均顯著提高(P<0.05),表明BLE可以激活Nrf2蛋白并上調(diào)其下游SOD2蛋白的表達(dá)。

圖3 BLE對(duì)哺乳仔豬回腸黏膜Nrf2和SOD2蛋白表達(dá)量的影響Fig.3 Effects of dietary supplementation with BLE on the protein expression levels of Nrf2 and SOD2 in the ileum mucosa of suckling piglets

3 討論

小腸作為機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收代謝的主要器官,對(duì)動(dòng)物體的生長發(fā)育起著重要作用。尤其在哺乳階段仔豬尚不成熟的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能將迅速發(fā)育,其健康狀況決定了仔豬的存活率及后期生長速率[18]。氧化應(yīng)激會(huì)引起腸上皮細(xì)胞的凋亡,損傷腸道絨毛的完整性,影響腸道功能[19-20]。諸多研究表明,改善動(dòng)物腸道氧化還原平衡對(duì)促進(jìn)絨毛形態(tài)和組織發(fā)育具有積極意義[21-22]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,灌喂BLE能提高哺乳仔豬回腸VH和VH/CD值。腸道絨毛的增長與上皮細(xì)胞的發(fā)育和成熟密切相關(guān),在生長階段,大量細(xì)胞由隱窩遷移至絨毛頂端,促使絨毛增長。這說明BLE可能通過提高仔豬回腸腸道抗氧化能力,促進(jìn)仔豬腸道黏膜上皮細(xì)胞的發(fā)育,從而促進(jìn)腸道絨毛的生長[23]。另一方面,小腸VH和VH/CD值越大,說明腸上皮表面積越大,腸道的消化吸收能力就會(huì)越強(qiáng)[24]。這意味著BLE具有促進(jìn)回腸絨毛發(fā)育,提高仔豬消化能力的作用,這與前人的研究結(jié)果一致[25]。

對(duì)于需氧生物來說,一定濃度的氧化劑可以促進(jìn)其生長、細(xì)胞分化、凋亡和免疫等各種生命活動(dòng)[26]。但在新生階段,動(dòng)物機(jī)體發(fā)育不完善,抗氧化機(jī)能不健全,很容易受到外界環(huán)境影響導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。由此產(chǎn)生的大量ROS堆積在體內(nèi)得不到清除,導(dǎo)致機(jī)體氧化還原系統(tǒng)的平衡被打破,并造成氧化損傷[27]。

MDA作為脂質(zhì)氧化的主要產(chǎn)物之一,其水平的高低常被用來衡量機(jī)體氧化損傷的程度[28]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,灌喂200或300 mg·kg-1BLE均能有效降低仔豬血清和回腸黏膜中的MDA含量,這可能與黃酮類和多酚類植物提取物可以通過清除自由基和螯合過渡金屬離子來降低脂質(zhì)氧化的能力有關(guān)[29]。此外,灌喂300 mg·kg-1BLE能夠顯著提高仔豬血清中的T-AOC、SOD和GSH-Px活性以及回腸黏膜中的SOD和GSH-Px活性,從而提高機(jī)體的抗氧化水平。

還有研究表明,許多黃酮類、多酚類植物衍生物可以作為Nrf2通路的潛在誘導(dǎo)劑[30-31]。Nrf2是氧化還原穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞防御機(jī)制對(duì)抗氧化應(yīng)激。正常生理狀態(tài)下,Nrf2被其負(fù)調(diào)控因子Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1錨定在細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí),Nrf2被激活并移位至細(xì)胞核中,與小Maf蛋白聚合形成二聚體后再與抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合,調(diào)控其下游Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶基因的表達(dá)[32]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,灌喂200和300 mg·kg-1的BLE均能顯著上調(diào)哺乳仔豬回腸黏膜Nrf2mRNA和蛋白的表達(dá),并促進(jìn)其下游HO-1、GSH-Px和SOD2等抗氧化基因的表達(dá)。HO-1能夠催化鐵與血紅素基團(tuán)結(jié)合為膽綠素,降低血紅素基團(tuán)促氧能力。膽綠素的生成能夠有效清除過氧化物和超氧化物自由基,降低氧化損傷的發(fā)生[33]。這表明BLE能夠激活Nrf2并調(diào)節(jié)其相關(guān)抗氧化酶的表達(dá),提高機(jī)體的抗氧化能力。Shen等[34]發(fā)現(xiàn)日糧中添加BLE可以上調(diào)肉雞肝臟中SOD和GSH-PxmRNA的表達(dá),提高肝臟抗氧化能力。本試驗(yàn)結(jié)果與上述研究結(jié)果相一致。

綜上所述,灌喂BLE促進(jìn)了哺乳仔豬腸道絨毛形態(tài)結(jié)構(gòu)的發(fā)育,這可能是因?yàn)锽LE通過激活Nrf2信號(hào)通路,提高哺乳仔豬回腸抗氧化能力,從而緩解出生應(yīng)激帶來的腸道損傷,有利于仔豬腸道及機(jī)體的健康發(fā)育。但有關(guān)BLE對(duì)仔豬回腸炎癥水平的影響以及仔豬回腸抗炎能力和腸道發(fā)育之間是否存在相關(guān)性仍不明確,需進(jìn)一步研究。