微生物與仔豬腸道脂質(zhì)代謝-免疫應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)互作研究進展

曾 琰 周錫紅 印遇龍

(中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長沙 410125)

仔豬斷奶時腸道微生態(tài)、免疫以及消化系統(tǒng)發(fā)育均不完善,易受外源病原菌感染以及營養(yǎng)物質(zhì)供給不足等影響,導(dǎo)致生長緩慢和疾病發(fā)生等。腸道脂質(zhì)代謝為仔豬生命活動提供了絕大部分能量。飼糧中補充脂肪酸可以促進腸道脂質(zhì)代謝,增加能量供應(yīng)。脂肪酸可以調(diào)節(jié)腸道菌群組成,促進仔豬免疫功能完善。因此,揭示仔豬腸道免疫系統(tǒng)和微生物的發(fā)育規(guī)律,解析脂肪酸調(diào)控微生物與宿主互作及免疫應(yīng)答的機制,不僅有利于改善仔豬的免疫功能和抗病力,減少養(yǎng)殖過程中抗生素的使用量,還有助于提高飼料利用率,降低養(yǎng)殖成本?；诖?本文針對仔豬腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育,微生物與腸道脂質(zhì)代謝和免疫功能互作,以及脂肪酸對機體脂質(zhì)代謝、微生物組成和免疫功能等影響作一全面系統(tǒng)的闡述,旨在為飼糧中應(yīng)用脂肪酸改善仔豬腸道健康提供參考。

1 豬腸道免疫系統(tǒng)組成和發(fā)育

動物機體70%以上的免疫細胞位于腸黏膜內(nèi),腸相關(guān)淋巴組織是體內(nèi)最大的免疫器官。腸道黏膜免疫系統(tǒng)主要分為有結(jié)構(gòu)的淋巴組織和呈彌散分布的淋巴組織。有結(jié)構(gòu)的淋巴組織包括黏膜相關(guān)淋巴組織、腸道相關(guān)淋巴組織和派氏淋巴結(jié);呈彌散分布的淋巴組織包括腸道黏膜上皮內(nèi)淋巴細胞以及固有層內(nèi)散在的淋巴細胞。腸黏膜免疫系統(tǒng)按功能分為以小腸派氏淋巴結(jié)為主的誘導(dǎo)部位和以腸黏膜上皮和固有層為主的效應(yīng)部位。豬派氏淋巴結(jié)分為空腸和回腸前段散在分布的淋巴結(jié)和回腸末端連續(xù)分布的淋巴結(jié)。仔豬一般出生幾天后淋巴細胞開始增殖,并逐漸擴散形成淋巴結(jié)。腸道微生物對派氏淋巴結(jié)的發(fā)育極為關(guān)鍵,研究發(fā)現(xiàn),與常規(guī)環(huán)境中飼養(yǎng)的豬相比,無菌豬派氏淋巴結(jié)發(fā)育慢,體積小[1]。但是腸道微生物主要影響派氏淋巴結(jié)的大小而不影響其數(shù)量和分布[2-3]。位于腸上皮細胞間的上皮內(nèi)淋巴細胞是一類T細胞。研究發(fā)現(xiàn),新生仔豬腸上皮內(nèi)淋巴細胞幾乎不表達CD2+、CD4+和CD8+,甚至有研究在發(fā)育成熟的豬上皮內(nèi)淋巴細胞內(nèi)也未檢測到CD8+[4]。

腸道免疫細胞主要位于腸上皮層、固有層和腸道相關(guān)淋巴組織。它們聚集于這些部位發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用并清除病原菌,以保護機體免受損傷。腸道免疫細胞主要包括先天性免疫細胞和適應(yīng)性免疫細胞。先天性免疫細胞主要包括先天淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和粒細胞等,而適應(yīng)性細胞主要是T細胞和B細胞。T細胞是腸道中數(shù)量最豐富的免疫細胞,且T細胞可與腸道數(shù)以千萬計的微生物發(fā)生互作,因此腸道T細胞處于高度活躍狀態(tài)[5]。小腸固有層含有大量CD4+輔助T細胞(Th細胞),這些細胞在維持腸道穩(wěn)態(tài)和機體抵抗力方面發(fā)揮重要作用,它們的組成變化與腸道炎癥及疾病相關(guān)。Th細胞包括Th1細胞、Th2細胞、Th17細胞、濾泡輔助T細胞(Tfh細胞)和調(diào)節(jié)性T細胞(Treg細胞)。豬固有層中的B細胞主要是活化的B細胞和分泌免疫球蛋白A(IgA)的漿細胞,漿細胞主要位于腸隱窩部位,而固有層中的CD4+和CD8+T細胞則集中在腸絨毛間[6]。仔豬剛出生時小腸絨毛和隱窩中有少量不具備成熟功能的巨噬細胞和中性粒細胞,極少量的CD4+和CD8+T細胞,而幾乎沒有可分泌抗體的細胞;在出生后的前2周,仔豬腸上皮和固有層逐漸出現(xiàn)CD2+淋巴細胞和結(jié)構(gòu)成形的派氏淋巴結(jié);在第2～4周,固有層出現(xiàn)較多CD4+T細胞和少量CD8+T細胞,同時有少量可分泌免疫球蛋白M(IgM)的B細胞;到第5周,腸上皮出現(xiàn)大量CD8+T細胞和主要分泌IgA的固有層B細胞[7]。

2 微生物與腸道免疫功能

微生物及其代謝物在機體免疫系統(tǒng)發(fā)育和成熟以及免疫功能調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用。無菌動物腸道淋巴組織結(jié)構(gòu)和免疫功能存在缺陷,其上皮內(nèi)淋巴細胞數(shù)量顯著低于正常動物,無菌動物定植微生物后其上皮內(nèi)淋巴細胞數(shù)量顯著增加[8]。新生仔豬早期包括斷奶期是腸道微生物對宿主發(fā)揮免疫刺激作用的最關(guān)鍵時期,這一時期也是機體免疫系統(tǒng)發(fā)育最快速和最重要的階段。研究表明,小鼠腸道上皮鞭毛蛋白受體Toll樣受體(TLR)5隨日齡增加而變化,出生早期先天性免疫受體TLR5可感知細菌鞭毛蛋白并調(diào)控鞭毛菌定植[9]。無菌動物和剛出生動物其體內(nèi)IgA濃度非常低,但定植微生物后IgA濃度迅速上升[10],共生菌分泌的信號分子可調(diào)節(jié)黏膜B細胞產(chǎn)生免疫球蛋白。無菌小鼠定植分節(jié)絲狀菌或其他共生菌后,其腸上皮固有層開始出現(xiàn)Th17細胞,青少年(人)雙歧桿菌引發(fā)了與分節(jié)絲狀桿菌明顯不同的轉(zhuǎn)錄程序,表明了促進Th17細胞積累的替代機制[11]。腸道共生菌脆弱擬桿菌(Bacteroidesfragilis)產(chǎn)生的細菌多糖通過改善無特定病原體(SPF)小鼠腸淋巴組織中Th1細胞和Th2細胞之間的平衡促進免疫系統(tǒng)成熟[12]。

腸道微生物產(chǎn)生的肽聚糖可激活核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白1(Nod1)信號通路,從而促進腸淋巴細胞分泌白細胞介素-17A(IL-17A)并調(diào)節(jié)血液中吞噬細胞水平[13-14]。在抗生素導(dǎo)致的小鼠腸道微生態(tài)失衡情況下,非病原微生物可以聚集在腸系膜淋巴結(jié)并誘導(dǎo)T細胞反應(yīng)和IgA抗體生成[15]。Th1細胞和Th17細胞在斷奶后聚集于腸上皮固有層發(fā)揮重要免疫功能,研究發(fā)現(xiàn),抗生素處理清除腸道細菌后,富集于固有層的Th1細胞和Th17細胞的數(shù)量顯著減少,這一結(jié)果表明Th1細胞和Th17細胞的富集過程高度依賴于腸道微生物的驅(qū)動[16]。

正常情況下,微生物與免疫應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)之間存在著相互調(diào)節(jié)的動態(tài)平衡。然而,在外部因素如飼糧脂肪含量過度增加、腸道脂質(zhì)代謝紊亂和外源致病菌入侵等條件下,微生物與免疫系統(tǒng)之間的平衡被打破,進而導(dǎo)致腸道微生態(tài)失調(diào)和免疫功能紊亂,從而引起腸道疾病包括腹瀉和炎癥性腸病等。

3 脂質(zhì)代謝與腸道免疫功能

飼糧營養(yǎng)不平衡可導(dǎo)致機體代謝紊亂,進一步可引起免疫功能紊亂。動物機體代謝與免疫功能之間存在著緊密互作關(guān)系。機體免疫系統(tǒng)尤其是先天免疫功能失常是引起代謝紊亂發(fā)生和發(fā)展的因素,而營養(yǎng)物質(zhì)代謝對免疫系統(tǒng)發(fā)育以及免疫穩(wěn)態(tài)發(fā)揮關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用[17]。小腸是飼糧脂肪消化、吸收和代謝的最主要場所,脂肪酸是細胞能量的主要來源之一,同時也是構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)。飼糧中的脂肪酸以甘油三酯的形式與膽固醇、疏水維生素等形成微粒,然后經(jīng)膽汁酸鹽乳化以及胰脂肪酶消化成游離脂肪酸或者甘油二酯后,被腸上皮細胞吸收。與碳水化合物相比,隨飼糧攝入的脂肪可引起相對滯后但更強烈的腸系膜淋巴結(jié)反應(yīng)。脂質(zhì)吸收主要受細胞(含免疫細胞)表面表達的低密度脂蛋白受體(LDLR)和清道夫受體(SR)如CD36、B類1型清道夫受體(SR-B1)等介導(dǎo)。例如,B細胞表面表達的SR-B1可降低下游信號分子TLR9的表達;T細胞和B細胞在一定的刺激條件下可誘導(dǎo)表達LDLR;CD8+T細胞表達的CD36可介導(dǎo)該細胞攝入氧化型低密度脂蛋白[18]。腸道生物學(xué)功能尤其是免疫功能受飼糧脂肪酸的影響,腸道免疫細胞的功能可受脂肪酸含量和組成及其可滲透進入細胞的代謝物直接調(diào)控。但是,這些受體是如何協(xié)同調(diào)節(jié)免疫細胞攝入脂肪酸從而影響免疫細胞的功能尚不清楚。

脂肪酸可分為長鏈飽和脂肪酸(如棕櫚酸和硬脂酸等)、長鏈單不飽和脂肪酸(如油酸等)、長鏈多不飽和脂肪酸(LCPUFA,如亞油酸和亞麻酸等)、中鏈脂肪酸(MCFA)(如辛酸、癸酸和月桂酸等)。脂肪酸對免疫細胞的影響主要取決于其碳鏈長度。長鏈脂肪酸(LCFA)需要經(jīng)肉毒堿轉(zhuǎn)運載體才能進入線粒體進行氧化,而MCFA則不需要。脂肪酸的鏈長和飽和度不同導(dǎo)致其在代謝以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面存在差異,因此其對腸道細胞免疫功能的影響不同。長鏈飽和脂肪酸和大部分中鏈飽和脂肪酸可以促進Th1細胞和Th17細胞分化,而月桂酸則抑制Treg細胞分化[19-20]。月桂酸通過降低擬桿菌門發(fā)酵纖維類食物而產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFA),從而減少其與Treg細胞表達的游離脂肪酸受體2(FFAR2)結(jié)合;但富含月桂酸的飼糧可以促進小腸Th1細胞和Th17細胞反應(yīng)[20]。多不飽和脂肪酸(PUFA)可以抑制Th17細胞功能,從而緩解結(jié)腸炎。PUFA還可以通過促進脂肪酸氧化和線粒體氧化磷酸化調(diào)節(jié)Treg細胞分化并發(fā)揮功能[21]。此外,研究發(fā)現(xiàn)飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸均可通過調(diào)節(jié)TLR和炎癥小體信號通路對腸道免疫機能發(fā)揮復(fù)雜的雙向作用。例如,飽和脂肪酸可激活TLR2和TLR4,而不飽和脂肪酸尤其是二十二碳六烯酸(DHA)則抑制二者活性[22]。

4 微生物與脂質(zhì)代謝-腸道免疫功能

腸道微生物在機體營養(yǎng)代謝中發(fā)揮重要作用。脂肪酸作為飼糧主要成分之一,其在腸道中的代謝與微生物存在互作調(diào)控。脂肪酸既可作為腸道微生物的代謝底物,又可對微生物發(fā)揮毒性作用從而抑制其生長。腸道微生物可直接調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,從而影響機體血液和組織中脂肪酸的含量,還可以通過其代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸、次級膽汁酸和三甲胺等物質(zhì)調(diào)節(jié)宿主脂質(zhì)代謝[23]。無菌小鼠飼喂高脂飼糧后,其小腸脂質(zhì)消化和吸收顯著低于飼喂高脂飼糧的正常小鼠,而糞便中脂質(zhì)含量顯著升高[24]。小腸內(nèi)微生物通過調(diào)節(jié)腸上皮細胞對脂質(zhì)的消化和吸收,使宿主適應(yīng)飼糧脂肪含量的變化。約氏乳桿菌通過改變腸道微生物群和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因促進脂質(zhì)沉積和代謝[25]。

生命早期的腸道菌群對于維持宿主代謝和免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。近年來大量研究發(fā)現(xiàn),飼糧脂肪酸可通過影響微生物及其代謝,進而調(diào)控腸道免疫功能。當父母雙方均飼喂高脂飼糧時,其后代出生早期免疫力和抗病力顯著下降,腸道發(fā)生炎癥反應(yīng)且血液中脂多糖含量顯著增加[26]。這些結(jié)果說明,母體微生物及代謝的變化可傳遞給子代,并影響子代早期的免疫功能和營養(yǎng)物質(zhì)代謝。在動物幼齡階段攝入過量能量也會導(dǎo)致腸道通透性,以及促炎因子表達和微生物群產(chǎn)生的硫化氫增加,從而對動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響[27]。高脂飼糧可改變腸道微生物特定菌群的豐度,抑制CD4+T細胞表達腸道白細胞介素-17(IL-17)和維甲酸相關(guān)孤兒受體(ROR)γt,進而誘導(dǎo)效應(yīng)T細胞產(chǎn)生炎癥因子[28]。此外,高脂飼糧還可促使腸道微生物作用于腸上皮細胞和抗原呈遞細胞(樹突狀細胞和巨噬細胞)的模式識別受體,將信號傳導(dǎo)至先天淋巴細胞和T細胞,進而引發(fā)炎癥等反應(yīng)[29]。

膽汁酸是膽固醇分解代謝的主要產(chǎn)物,可調(diào)節(jié)機體膽固醇代謝平衡;膽汁酸也是影響脂肪在腸道消化和吸收的最主要物質(zhì)。腸道微生物與膽汁酸之間存在緊密的互作關(guān)系。大部分腸道微生物中存在可解離膽汁酸的膽鹽水解酶。腸道內(nèi)醋酸菌和擬桿菌中的7α和7β脫羥基酶,可將初級膽汁酸包括膽酸和鵝去氧膽酸分別分解成次級膽汁酸脫氧膽酸和石膽酸[30]。這一過程直接影響了膽汁酸的多樣性和可溶性。微生物代謝產(chǎn)生的這些次級膽汁酸可作為拮抗劑或激動劑調(diào)控腸上皮細胞上膽汁酸受體表達,進行調(diào)節(jié)肝臟膽汁酸合成[29]。膽汁酸一方面可以作為某些特定微生物的營養(yǎng)成分促進其生長,另一方面可直接影響脂質(zhì)代謝以及腸道免疫細胞功能。研究發(fā)現(xiàn),正常生理條件下,膽汁酸可作為內(nèi)源調(diào)控因子抑制炎性小體活性[31];高水平的糞便脫氧膽酸可激活NLR家族pyrin結(jié)構(gòu)域3(NLRP3)炎性小體,從而引起與高脂飲食相關(guān)的炎癥反應(yīng)[32]。動物機體攝入脂肪后,膽汁酸的分泌水平以及膽汁酸組成及成分的疏水性差異決定了其對炎性小體的不同調(diào)節(jié)作用。微生物與仔豬腸道脂質(zhì)代謝-免疫應(yīng)答關(guān)系如圖1所示。

圖1 微生物與仔豬腸道脂質(zhì)代謝-免疫應(yīng)答關(guān)系Fig.1 Relationship between microorganisms and lipid metabolism-immune response in piglets

5 飼糧脂肪酸對仔豬腸道微生物的作用研究

仔豬腸道定植的大量微生物對于腸道健康十分重要,它們參與維持黏膜屏障完整性和調(diào)節(jié)免疫功能等。因此,維持腸道微生物區(qū)系平衡對于仔豬健康必不可少。仔豬在斷奶期胃腸道系統(tǒng)敏感,自身氧化還原系統(tǒng)還未發(fā)育完善,腸道菌群易發(fā)生顯著變化[33]。飼糧中添加不同類型的脂肪酸會影響仔豬腸道微生物區(qū)系穩(wěn)態(tài)。

LC-PUFA主要包括n-3 PUFA和n-6 PUFA 2種。飼糧中添加n-3 PUFA可以增加腸道益生菌豐度,減少有害菌豐度。例如,缺乏n-3 PUFA的小鼠腸道厚壁菌門與擬桿菌門比例下降,而補充n-3 PUFA提高了雙歧桿菌和乳酸桿菌的豐度[34]。不同類型PUFA對腸道微生物的影響不同。Andersen等[35]在仔豬飼糧中分別添加富含n-3 PUFA的魚油和富含n-6 PUFA葵花油(提供等量PUFA),結(jié)果發(fā)現(xiàn),與肥胖有關(guān)的擬桿菌屬在飼喂葵花油的仔豬腸道微生物中所占比重顯著高于飼喂魚油的仔豬。

MCFA可以通過直接溶解細菌細胞膜,抑制細菌脂肪酶活性或誘導(dǎo)革蘭氏陽性菌產(chǎn)生自溶酶發(fā)揮抗菌作用[36-37]。飼糧中添加MCFA可以顯著增加仔豬腸道微生物多樣性,7.75 g/kg的包被MCFA增加了盲腸擬桿菌門和螺旋體綱的相對豐度,降低了厚壁菌門、放線菌門和協(xié)同菌門的相對豐度[38];甲酸鈣、乳酸鈣、檸檬酸以及月桂酸和葵酸混合添加到飼糧中可顯著提高斷奶仔豬回腸乳酸菌數(shù)量[39];1.2%的葵酸和辛酸與有機酸混合可以增加斷奶仔豬糞便中乳酸桿菌數(shù)量[40];將MCFA(己酸、癸酸、辛酸和月桂酸混合物)、乳酸和牛至油添加至飼糧中飼喂沙門氏菌高發(fā)豬,結(jié)果發(fā)現(xiàn),盲腸內(nèi)容物和淋巴結(jié)中沙門氏菌數(shù)量均顯著降低[41];給斷奶仔豬飼喂含MCFA的飼糧顯著降低了盲腸沙門氏菌以及回腸和結(jié)腸大腸桿菌數(shù)量[42]。

SCFA是腸道微生物的發(fā)酵產(chǎn)物。飼糧中添加SCFA具有抑菌作用,其主要機制是通過降低胃腸道pH破壞有害菌的生長環(huán)境,從而發(fā)揮抑菌作用。SCFA進入腸道后釋放氫離子,酸性環(huán)境利于乳酸桿菌等益生菌的生長,而抑制大腸桿菌等有害菌的生長[43]。Boyen等[44]發(fā)現(xiàn),飼糧中添加2 g/kg包被丁酸顯著減少了仔豬腸道和糞便中鼠傷寒桿菌的定植量;Wen等[45]發(fā)現(xiàn),飼糧中添加1 g/kg的丁酸鈉可以降低近端結(jié)腸梭狀芽孢桿菌和大腸桿菌數(shù)量。綜上所述,不同鏈長的脂肪酸均可改善仔豬腸道菌群組成;在仔豬飼糧中適當添加脂肪酸有利于腸道有益菌的生長,抑制潛在病原菌的生長,從而促進腸道健康。

6 飼糧脂肪酸對仔豬腸道免疫功能的作用研究

飼糧脂肪酸可影響仔豬腸道免疫功能。n-3 PUFA可緩解脂多糖、葡聚糖硫酸鈉和過氧化氫導(dǎo)致的豬腸上皮細胞損傷,維持細胞活力和膜完整性[46]。飼糧中添加富含n-3 PUFA的亞麻籽油可增加豬體內(nèi)亞麻酸、二十碳五烯酸(EPA)和n-3 PUFA含量,顯著改善仔豬腸道完整性和屏障功能,增強免疫功能[47];飼糧添加魚油可抑制仔豬TLR4通路相關(guān)基因如IL-1受體相關(guān)激酶1、TNFR相關(guān)因子6的表達[48]。TLR4通路是重要的炎癥相關(guān)通路,激活后促進炎性因子表達[49-50]。飼糧中高含量的PUFA與適宜的n-6與n-3 PUFA比例對于維持仔豬腸道免疫穩(wěn)態(tài)十分重要。飼糧中較低的n-6與n-3 PUFA比例有助于改善仔豬免疫狀態(tài)[51]。將富含n-6 PUFA的玉米油和富含n-3 PUFA的亞麻油混合使用,使母豬飼糧中n-6與n-3 PUFA比例為9∶1,哺乳期仔豬免疫狀態(tài)可得到顯著改善[52]。

MCFA同樣具有改善豬腸細胞系免疫功能的作用[53]。飼糧中添加中鏈甘油脂肪酸可增加仔豬血液中免疫球蛋G(IgG)含量[54];添加中鏈甘油脂肪酸酯可以增加仔豬體內(nèi)MCFA含量以及十二指腸、回腸和空腸絨毛高度[55]。飼糧中添加己酸可以降低經(jīng)免疫抑制劑環(huán)磷酰胺處理的仔豬體內(nèi)促炎、氧化應(yīng)激和腸道屏障相關(guān)基因的表達,從而維持腸道屏障功能完整性[56];此外,MCFA與有機酸混合添加到飼糧還可以增加豬空腸上皮淋巴細胞數(shù)量[57];當飼糧中單獨補充MCFA時,仔豬空腸絨毛高度僅有增長的趨勢[58]。中鏈脂肪酸甘油酯飼喂仔豬能夠增加腸道中緊密連接蛋白封閉蛋白-2(Claudin-2)、閉鎖小帶蛋白-1(ZO-1)表達,并增加分泌型免疫球蛋白A(SIgA)含量[59]。

SCFA在緩解仔豬腸道炎癥方面發(fā)揮重要作用。Fang等[60]發(fā)現(xiàn),飼糧中添加1 g/kg丁酸鈉可顯著降低仔豬腹瀉率,并增加血清中IgG含量和空腸IgA陽性細胞數(shù)量;此外,丁酸鈉還可以降低血清中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)含量,抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號通路激活導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)[45]。Zeng等[61]的研究顯示,0.3%的丁酸鹽可促進仔豬空腸細胞更新和回腸隱窩細胞增殖,改善腸道形態(tài)。Hou等[62]發(fā)現(xiàn),飼糧中添加0.1%的三丁酸甘油酯可以促進仔豬腸道細胞間形成緊密連接蛋白,激活表皮生長因子受體信號傳導(dǎo),從而減輕腸道損傷。當丁酸與MCFA混合加入飼糧時,也可以改善免疫功能,從而促進仔豬生長性能[63]。綜上可知,不同類型的飼糧脂肪酸均可以改善仔豬腸道免疫功能,緩解炎癥反應(yīng);脂肪酸可以作為飼料添加劑添加到飼糧中,有利于仔豬穩(wěn)定度過斷奶期。

7 飼糧脂肪酸對仔豬腸道脂質(zhì)代謝的作用研究

腸道是脂質(zhì)代謝的主要場所,脂質(zhì)代謝可為新生仔豬提供大量能量[64-65]。飼糧脂肪酸組成和含量影響仔豬腸道脂質(zhì)代謝和能量供給。脂肪酸在仔豬體內(nèi)的代謝速率一定程度上取決于它的鏈長。一般來說,脂肪酸的鏈長與吸收速率呈負相關(guān),SCFA比LCFA更易溶于水,可直接擴散至腸細胞[64,66];而LCFA需要被同化為長鏈磷脂和甘油三酯之后才能被氧化。仔豬飼糧中的亞油酸和α-亞麻酸需首先代謝為EPA、二十二碳六烯酸(DHA)或花生四烯酸等才能被腸道細胞吸收,而這一過程受到去飽和酶限制[67-68]。飼糧中含有的部分MCFA酯化程度低,甘油三酯在經(jīng)過腸道時可以被小腸上皮細胞吸收,在微粒體脂肪酶作用下水解;但大多數(shù)MCFA無需脂肪酶水解即可直接吸收,其氧化速率也明顯高于其他類型的脂肪酸[69-70]。飼糧中的脂肪酸還可以通過影響脂質(zhì)代謝相關(guān)酶的活性調(diào)節(jié)仔豬腸道脂質(zhì)代謝,不同類型脂肪酸對脂質(zhì)代謝相關(guān)酶活性的影響不同。當MCFA單獨飼喂時,隨著碳鏈長度從C4延長至C10,新生仔豬腸道脂肪酶活性隨之降低[71]。飼糧中添加甘油月桂酸酯或聯(lián)合添加甘油三辛酸酯和甘油三葵酸酯可以顯著促進斷奶仔豬空腸和回腸脂肪酶和胰蛋白酶活性,促進營養(yǎng)物質(zhì)吸收以及脂質(zhì)代謝[72]。飼糧脂肪酸中飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸對脂肪酶活性的影響相反,隨著飼糧不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸比例升高,飼糧脂肪酸在腸道中的消化率增加[73]。

不同類型脂肪酸均可影響仔豬腸道脂質(zhì)代謝。PUFA通過控制轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)控基因表達,進而影響脂質(zhì)代謝。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)和肝X受體(LXR)是脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的重要調(diào)節(jié)因子,PUFA可以作為其配體發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[74],促進脂質(zhì)氧化;固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(SREBP-1c)的表達也受到PUFA調(diào)控,該蛋白會干擾小鼠肝臟中膽固醇和脂質(zhì)合成相關(guān)基因的表達[75]。新生仔豬飼喂含MCFA的甘油三酯可顯著減少24 h氮排泄并提高機體血糖水平,改善能量代謝[76]。飼糧中添加20～60 g/kg的MCFA可以顯著提高斷奶仔豬飼料轉(zhuǎn)化率[77]。丁酸是結(jié)腸細胞主要能量來源[78],可以減少HepG2細胞脂質(zhì)代謝[79]?；啬c輸注SCFA可以促進仔豬結(jié)腸中糖異生過程中的關(guān)鍵酶葡萄糖-6-磷酸酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶1和游離脂肪酸受體2的表達[80]。25 mg/kg的SCFA可以增加仔豬空腸溶質(zhì)載體家族7(SLC7A1)和再生蛋白(REG)-Ⅲγ的mRNA表達,并增加脂肪酶、胰蛋白酶等消化酶的活性[81],促進腸道發(fā)育和提高吸收功能。因此,飼糧脂肪酸不僅可作為能量來源,同時還可調(diào)節(jié)仔豬腸道脂質(zhì)代謝。

8 小 結(jié)

總而言之,仔豬脂肪酸和腸道脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)之間的平衡是腸道微生物調(diào)節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。合適的腸道菌群對于飼糧脂肪酸的有效吸收必不可少,而腸道中脂肪酸的含量和類型也有利于腸道菌群穩(wěn)態(tài)并增加微生物多樣性;此外,腸道微生物區(qū)系與腸道脂質(zhì)代謝的穩(wěn)態(tài)有利于免疫細胞成熟,促進免疫系統(tǒng)發(fā)育與完善。然而,關(guān)于不同脂肪酸來源和組成對仔豬腸道脂質(zhì)代謝和免疫應(yīng)答影響的研究報道較少;同時,微生物如何介導(dǎo)脂肪酸調(diào)控免疫細胞功能以及如何通過調(diào)控脂質(zhì)代謝-免疫應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)維持腸道穩(wěn)態(tài)的作用機制尚不清楚。目前,雖有大量研究證明飼糧中添加脂肪酸可以影響仔豬腸道微生物區(qū)系、免疫功能和脂質(zhì)代謝,但是由于脂肪酸類型多樣,作用各有異同,關(guān)于仔豬飼糧最適脂肪酸添加類型以及組成和比例還有待進一步研究。此外,不同類型脂肪酸在仔豬腸道內(nèi)的具體作用機制還有待進一步闡述。