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动物(巴塞尔)。2020年1月;10(1): 41.
2019年12月24日在线发布。 数字对象标识:10.3390/ani10010041
预防性维修识别码:项目管理委员会7022777
PMID:31878265

姜黄素通过Nrf2/Keap1途径增加生长猪抗氧化能力减轻IUGR空肠损伤

摘要

简单摘要

宫内生长迟缓(IUGR)通常定义为胎龄低于10%的胎儿生长,导致胎儿和/或其器官在妊娠期间的生长发育受损。IUGR不仅对产后生长和长期健康有永久性影响,而且会导致较高的胎儿死亡率和发病率。最近的研究表明,宫内发育迟缓可导致仔猪空肠损伤。空肠不仅是消化和吸收营养物质的主要器官,也是人体的免疫器官。然而,很少有有效的方法来缓解IUGR猪的空肠损伤和氧化应激。近年来,研究发现姜黄素(CUR)可能是一种有效且安全的饲料添加剂,用于调节体内的氧化应激。我们的结果表明,基础日粮中添加200mg/kg姜黄素可以提高IUGR生长猪的抗氧化能力和空肠的抗氧化能力,减轻IUGR-生长猪空肠的损伤。因此,使用姜黄素作为饲料添加剂具有一定的经济价值。

摘要

本研究旨在探讨姜黄素对IUGR空肠损伤的影响。24头IUGR和12头正常出生体重(NBW)母猪(杜洛克×长白猪×大白猪)在断奶时随机分为三组(26天):IUGR-组、NBW组和IUGR+CUR组,分别饲喂26~115天龄的姜黄素,分别为0 mg/kg、0 mg/kg和200 mg/kg。结果表明,日粮中添加200mg/kg姜黄素可显著提高IUGR猪空肠总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量(第页< 0.05). 实时PCR结果显示,IUGR+CUR组显著增加NF-E2相关因子2的基因表达(编号2) (第页<0.05),并增加了谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚基(GCLC公司),超氧化物歧化酶1(SOD1标准),谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基(GCLM公司)和NAD(P)H醌脱氢酶1(NQO1号机组)mRNA表达与IUGR组的比较(第页< 0.05). Western blot结果表明,日粮中添加200 mg/kg姜黄素显著提高了Nrf2和NQO1的蛋白质水平。与IUGR组相比,IUGR+CUR组猪的肿瘤坏死因子-α水平显著降低(肿瘤坏死因子α),白细胞介素-6(白介素-6)和干扰素γ(干扰素γ) (第页<0.05),并增加白细胞介素-2(白介素-2)水平(第页< 0.05). 饮食中补充200 mg/kg姜黄素显著降低天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶3(半胱天冬酶3),BCL2相关X蛋白(bax(巴克斯)),B细胞CLL/淋巴瘤2(β细胞淋巴瘤/白血病基因2)和热休克蛋白70(热休克蛋白70)mRNA表达和闭塞素增加(ocln公司)mRNA表达(第页< 0.05). 总之,日粮中添加200mg/kg姜黄素可以通过Nrf2/Keap1途径减轻IUGR生长猪的空肠损伤。

关键词:宫内发育迟缓、姜黄素、空肠、抗氧化剂、凋亡、免疫系统、紧密连接

1.简介

宫内生长受限(IUGR)以妊娠期间胎儿发育受损为特征,由于对出生后的生长性能和健康状况产生有害影响,是动物生产中的主要威胁[1]. 当仔猪的出生体重低于总人口平均出生体重的两个标准差,或胎龄正常的新生儿出生体重低于10%时,仔猪被定义为宫内生长受限[2]. 越来越多的证据表明,宫内发育迟缓也可能对后代产生长期影响,导致新生儿发病率和死亡率较高[4]. 空肠不仅是消化和吸收营养物质的主要场所,也是人体的免疫器官[5]. 最近的研究表明,IUGR可在21天和50天时对仔猪造成空肠损伤[678]. 至于宫内发育迟缓的规划后果,宫内发育不良可能影响生长猪的空肠功能,如免疫、肠屏障、增殖和凋亡,但迄今为止相关报道很少。

IUGR可引起氧化应激[9]. 先前的研究表明,IUGR猪的总抗氧化能力和总超氧化物歧化酶活性降低,丙二醛(MDA)和蛋白质羰基(PC)水平升高[10]. IUGR对空肠功能的影响与氧化功能密切相关。例如,以前的研究证明,抗氧化剂稳态失衡是导致IUGR引起肠粘膜损伤的重要因素[8]. 然而,很少有有效的方法来缓解IUGR猪的空肠损伤和氧化应激。

近年来,研究发现姜黄素可能是一种有效且安全的饲料添加剂,用于调节体内的氧化应激。姜黄素是香料姜黄的主要成分(姜黄),在亚洲,主要是在中国、印度和伊朗,作为传统药物使用[11]. 姜黄的黄色部分含有姜黄素,这与姜黄素的主要成分有化学关系。姜黄中存在的主要姜黄素类化合物是脱甲氧基姜黄素双脱甲氧基姜黄素和最近发现的环姜黄素[12]. 研究表明,与姜黄素化学结构相关的官能团,包括双-α、β-不饱和和β-二酮、两个甲氧基、两个酚羟基和两个双共轭键,可能在姜黄素的抗增殖和抗炎活性中发挥重要作用[13].

姜黄素还下调细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白E和小鼠双分钟2(MDM2);上调肿瘤蛋白p53(p53)[14]. 姜黄素是一种抗氧化和抗炎物质,几十年来一直为人所知[11]. 此外,姜黄素已被证明是一种双功能抗氧化剂,通过清除活性氧(ROS)和诱导抗氧化反应直接或间接发挥抗氧化活性[15]. 先前的研究表明,姜黄素可以提高肉鸡肌肉的氧化稳定性[16]. 一些研究表明,姜黄素对氧化-抗氧化失衡有效[17]. 我们研究了空肠的抗氧化功能,并测定了部分免疫指标、凋亡和肠紧密连接蛋白。我们推测姜黄素可能通过Nrf2/Keap1信号通路调节IUGR生长猪的空肠功能。我们的试验旨在为动物肠道功能损伤的预防和治疗提供可靠的参考。

2.材料和方法

2.1. 道德声明

所有程序均按照《中国动物福利指南和实验方案》进行,并经中国南京农业大学机构动物护理和使用委员会批准(NJAU-CAST-2015-098)。

2.2。动物和实验设计

在分娩时(妊娠114天),从12头母猪中选择24头IUGR和12头正常出生体重(NBW)母猪杂交(杜洛克×长白×大白)仔猪用于本研究。从每窝中选择2头IUGR和1头NBW仔猪。在断奶(26天)时,将所有仔猪随机分为3组(每组12头)。NBW组和IUGR组饲喂基础日粮,IUGR+CUR组饲喂补充200mg/kg姜黄素的基础日粮(广东科湖生物技术研发中心;中国广州,纯度≥98%)。根据之前的研究选择姜黄素的有效含量(200 mg/kg)[18].

这些猪是在相同的温度、湿度和通风条件下饲养的,猪可以随意饮水和进食。我们每天打扫猪舍,定期清洁饮用水管,并及时通风。免疫程序照常进行。

在喂食试验结束时(115天龄),从每组中选择6头猪(禁食12小时),通过电击昏实施安乐死,并抽血。空肠粘膜样品在液氮中冷冻,并储存在−80°C下,以便进一步测定。

2.3. 空肠粘膜抗氧化指数的测定

空肠粘膜样品在冰镇0.90%氯化钠缓冲液中均质(w个:v(v), 1:9). 上清液是在5000×在4°C下持续10分钟,用于进一步测定。MDA(试剂盒编号A003-1-1)、总超氧化物歧化酶(T-SOD,试剂盒编号:A001-1-1)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx,试剂盒号:A005-1-1)和总抗氧化能力(T-AOC,试剂盒号码:A015-1-1,FRAP)的测定采用购自南京建成生物工程研究所(中国南京)的相应商用试剂盒。T-SOD、T-AOC和GPx的活性以每毫克蛋白质的单位(U)表示。MDA的浓度表示为每毫克蛋白质的纳米数。

2.4. 总RNA分离和mRNA定量

使用Trizol试剂(Vazyme,中国南京)按照制造商的方案从snap冷冻的空肠粘膜中分离出总RNA。在1%溴化乙锭染色1.4%琼脂糖甲醛凝胶上检查RNA完整性。使用商业试剂盒(PrimeScript RT试剂盒;TaKaRa生物技术,中国大连)进行逆转录。根据OD值计算RNA浓度和纯度260/外径280(2.1>比率>1.8),使用NanoDrop ND-2000紫外分光光度计(NanoDrot Technologies,德国威明顿,美国)。根据制造商指南,使用PrimeScript RT试剂盒(中国大连TaKaRa生物技术公司)将总RNA(1µg)反向转录到cDNA中。在ABI StepOnePlus上进行定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)TM公司实时PCR系统(Applied Biosystems,Grand Island,NY,USA)。将cDNA储存在−20°C下,以便进一步测定。本实验中使用的引物序列如所示表1SYBR Green PCR反应体系共10μL,由5μL ChamQ SYBR qPCR Master Mix(2×)、0.2μL正向和反向引物、0.2μLROX参考染料2(50×)、1μL cDNA和3.6μL ddH组成2O.使用2-ΔΔCt之前报告的方法[19]. 引物序列如所示表1

表1

定量实时PCR分析中使用的引物序列。

基因加入编号序列(5′至3′)产品长度(bp)
β-肌动蛋白 XM_003124280.4号F: CACGCCCCTGCGTCTGGA公司
R: AGCACCGTGTTGGCGTAGAG公司
380
热休克蛋白70 X68213型F: GCCCTGAATCCGCAGAATA公司
R: TCCCCACGGTAGGAAACG公司
281
第53页 NM_213824.3号F: CACTGGATGGAGTTACTCAC公司
R: CTTAGACTTCAGGTGGCTGGA公司
152
干扰素γ AY188090.1型F: TCAGCTTTTGCGTGACTTGTG公司
R: GCTCTCTGGCCTTGGAACAT公司
251
ocln公司 NM_001163647.2号F: ATGGCTGCTCTTCTGCTCTCAT公司
R: TCACTTTCCGTTGGACG公司
75
半胱天冬酶3 NM_214131.1号F: ATATTCAGGCCTGCCGAAG公司
R: TGTTTCAGCGCGCACAAG公司
200
半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9 XM_003127618号F: 加拿大
R: CTGGCTTAGTTCCACTGGT(CTGGCTG)
256
bax(巴克斯) XM_003127290.4号F: AGCATGCGGCCTCTTGA公司
R: GGCCCTGGACTTCACTTAT公司
200
白介素-2 NM_213861.1号F: 技术咨询委员会
R: GCAATGGCTCCAGTGTTTCT公司
83
肿瘤坏死因子α NM_214022.1号F: ATCGGCCCCCAGAGAGAGAgAGAG公司
R: gatggcagagaggggttgac
351
白介素-6 NM_214399.1F: AAATGTCGAGGCTGTGCAGA公司
R: CTCAGGCTGAACTGCAGGA公司
207
IL-1β NM_214029.1号F: TGCCAGCTAGCCACTTCC公司
R: TGACGGGTCTCGAATGCT公司
337
编号2 NM_001114671.1号F: GACAAACCGCCTCAACTCAG公司
R: GTCTCCACGTCGTCGTAGCGTTC公司
183
基亚1 XM_021076667.1号F: CGTGGAGACAGAACGTGGA公司
R: CAATCTGCTCCGACAGGGT公司
239
NQO1号机组 NM_001159613.1号F: GATCATACTGGCCCCACTCCG
R: GAGCAGTCTCGGCAGATAC公司
200
GCLC公司 XM_003482164.4F: GGCGAGAGGTGGAATACAT公司
R: GTTTGGTTTGTCCTTTCCCC公司
123
GCLM公司 XM_001926378.4号F: GCATCTACAGCCTTACTGGGA公司
R: GTTAAATCGGGCGGCATCAC公司
180
HO-1型 NM_001004027.1号F: CAAGCAAAATCCTCGAAG公司
R: GCTGAGTCAGGACCCATC公司
241
SOD1标准 NM_001190422.1F: 卡特卡特卡特
R: TTACACACAGGCCAAACGA公司
118
ZO-1号机组 XM005659811.1号F-ACCCCTACATGCTCTCTCTCT公司
R-TGGCTGCTTCAAGACATGGT公司
167
CAT公司 XM_021081498.1号F: AGCTTTCCCTTGCACAAAAC公司
R: ACATCCTGAAGAAGGGGC公司
119

β-肌动蛋白β-肌动蛋白;热休克蛋白70,热休克蛋白70;第53页肿瘤蛋白p53;干扰素γ,γ干扰素;ocln公司,闭塞素;Bcl-2型B细胞CLL/淋巴瘤2;半胱天冬酶3天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶3;半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶9;bax(巴克斯),BCL2相关X蛋白;白介素-2,白细胞介素-2;肿瘤坏死因子-α,肿瘤坏死因子-α;白介素-6白细胞介素-6;IL-1β,白细胞介素-1β;编号2,NF-E2相关因子2;基亚1,海带样ECH相关蛋白1;NQO1号机组,NAD(P)H-醌脱氢酶1;GCLC公司,谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚基;GCLM公司,谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基;HO-1型血红素氧化酶-1;SOD1标准超氧化物歧化酶1;ZO-1号机组,紧密连接蛋白1;CAT公司,过氧化氢酶。

2.5. 蛋白质印迹分析

用含有苯基甲磺酰氟的强细胞裂解物(PMSF;Beyotime生物技术研究所,中国南通)提取空肠粘膜的蛋白质,并用BCA试剂盒(Beyotime生物技术研究所,中国南通)测定上清液中的蛋白质浓度用含有PMSF的细胞裂解液将调整后的蛋白质浓度稀释至10μg/μL,然后添加5倍十二烷基硫酸钠(SDS)上清液凝胶缓冲液,然后在PCR机器上于99℃变性蛋白质。根据检测蛋白的分子量,制备合适浓度的SDS-PAGE凝胶;将10μL蛋白质样品和预先保存的蛋白质标记物直接加载到SDS-PAGE凝胶加载孔中;然后进行电泳。电泳结束后,将凝胶切割成合适的尺寸,并切割类似尺寸的聚偏氟乙烯(PVDF)膜(在甲醇中浸泡至少15s);然后,将膜转移到转移液中。转移膜后,用5%脱脂奶粉溶液将其堵塞。然后,在4°C下将膜与一级抗体孵育过夜:Nrf2(1:1000;Proteintech;美国伊利诺伊州罗斯蒙特)、keap1(1:1000,Proteinteech;美国伊利诺斯州罗斯蒙特),NQO1(1:11000;Proteitech;美国伊州罗斯蒙),α-Tubulin(1:1000。膜在TBST中清洗三次,并用二级抗体(1:5000;Proteintech;辣根过氧化物酶偶联山羊抗兔免疫球蛋白G(IgG);美国伊利诺伊州罗斯蒙特)在室温下保持60分钟。使用增强化学发光试剂(德国达姆施塔特默克米利波公司)进行印迹,然后进行放射自显影。使用发光图像分析仪LAS-4000系统(日本东京富士胶片公司)记录图像,并使用Image-Pro Plus 6.0(美国马里兰州媒体控制论公司)进行量化。以α-微管蛋白为内标,对信号进行归一化处理。

2.6. 统计分析

测试结果由Excel 2016计算得出。数据通过SEM表示为平均值(平均值的标准误差),并使用SPSS 25.0软件(SPSS,Inc.,芝加哥,IL,美国)通过单向方差分析进行分析。采用邓肯方法进行多次比较。数据表示为平均值±标准误差;什么时候第页<0.05,差异显著。

3.结果

3.1. 空肠粘膜的抗氧化指数

日粮姜黄素对IUGR生长猪空肠粘膜抗氧化能力的影响表2结果表明,IUGR组猪的MDA含量较高(第页<0.05)。与宫内发育迟缓组相比,日粮中添加200mg/kg姜黄素显著降低MDA含量(第页<0.05),并增加T-SOD(第页<0.05)空肠粘膜活性。此外,三组之间GPx和T-AOC的抗氧化酶活性没有显著差异(第页> 0.05).

表2

姜黄素对生长猪空肠粘膜抗氧化指标的影响。

项目NBW公司宫内发育迟缓IUGR+电流
MDA(nmol/mgport)1.57 ± 0.092.01 ± 0.15 *1.23 ± 0.13#
GPx(U/mgport)147.88 ± 24.69123.20 ± 13.31150.52 ± 31.86
T-SOD(单位/毫克质子)16.54 ± 2.2815.82 ± 3.0428.65 ± 4.83 *,#
T-AOC(U/mgprot)1.58 ± 0.151.62 ± 0.081.92 ± 0.13

姜黄素对空肠粘膜抗氧化相关指标:丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)和总抗氧化能力(T-AOC)的影响。所有值均为平均值±SEM,n=6;SEM,平均值标准误差*第页与NBW组相比<0.05。# 第页与IUGR组相比<0.05。

3.2. 空肠粘膜中抗氧化酶基因的表达

如所示图1,IUGR猪的编号2SOD1标准、和GCLC公司与NBW猪相比(第页< 0.05). 与宫内发育迟缓组相比,添加200 mg/kg姜黄素的组显著增加了子宫内膜细胞的mRNA表达编号2SOD1标准GCLM公司GCLC公司、和NQO1号机组空肠粘膜(第页< 0.05). mRNA表达无显著差异基亚1HO-1型、和CAT公司IUGR+CUR和NBW组猪空肠粘膜中(第页> 0.05).

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为animals-10-00041-g001.jpg

姜黄素对抗氧化相关基因表达的影响:NF-E2相关因子2(编号2),海带样ECH相关蛋白1(基亚1),超氧化物歧化酶1(SOD1标准),谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚单位(GCLC公司),谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基(GCLM公司),血红素氧化酶-1(HO-1型),过氧化氢酶(CAT公司)和NAD(P)H醌脱氢酶1(NQO1号机组)空肠粘膜。将数据归一化为正常出生体重(NBW)组,并表示为平均值±SE(n=6);a、 b表示具有不同上标的相同参数显著不同(第页< 0.05).

3.3. 空肠粘膜中Hsp70的表达

如所示图2,IUGR组的猪具有较高的热休克蛋白70与IUGR+CUR组的猪相比(第页< 0.05). 在以下方面没有显著差异热休克蛋白70IUGR和NBW组之间的mRNA表达(第页>0.05)。在以下方面没有显著差异热休克蛋白70IUGR+CUR组和NBW组空肠粘膜mRNA表达的比较(第页> 0.05).

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姜黄素对热休克蛋白70的影响(热休克蛋白70)空肠粘膜中的基因表达。将数据归一化为NBW组,并表示为平均值±SE(n=6);a、 b表示具有不同上标的相同参数显著不同(第页< 0.05). NBW:正常出生体重组;IUGR:宫内生长迟缓组;IUGR+CUR:宫内生长迟缓+姜黄素组。

3.4. 免疫相关基因在空肠粘膜中的表达

如所示图3,IUGR组猪的肿瘤坏死因子α白介素-6、和干扰素γ与NBW组的猪相比(第页< 0.05). 与宫内发育迟缓组相比,日粮中添加200 mg/kg姜黄素显著降低了子宫内膜癌细胞的mRNA表达肿瘤坏死因子α白介素-6、和干扰素γ,mRNA表达增加白介素-2空肠粘膜(第页< 0.05). mRNA表达无显著差异IL-1β肿瘤坏死因子α白介素-6白介素-2、和干扰素γIUGR+CUR和NBW组之间(第页> 0.05).

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姜黄素对免疫相关基因白细胞介素-1β表达的影响(IL-1β),肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子α),白细胞介素-6(白介素-6),白细胞介素-2(白介素-2)和γ干扰素(干扰素γ)空肠粘膜。将数据归一化为NBW组,并表示为平均值±SE(n=6);a、 b表示具有不同上标的相同参数显著不同(第页< 0.05).

3.5. 凋亡相关基因在空肠粘膜中的表达

如所示图4,IUGR组的猪具有更高的半胱天冬酶3β细胞淋巴瘤/白血病基因2与NBW组的猪相比(第页< 0.05). 与宫内发育迟缓组相比,日粮中添加200 mg/kg姜黄素显著降低了子宫内膜癌细胞的mRNA表达半胱天冬酶3bax(巴克斯)、和β细胞淋巴瘤/白血病基因2空肠粘膜(第页< 0.05). mRNA表达无显著差异半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9半胱天冬酶3bax(巴克斯)、和β细胞淋巴瘤/白血病基因2IUGR+CUR组和NBW组空肠粘膜中(第页>0.05)。mRNA表达第53页IUGR、NBW和IUGR+CUR组之间无显著差异(第页> 0.05).

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姜黄素对凋亡相关基因表达的影响:天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶9(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9),天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶3(半胱天冬酶3),BCL2相关X蛋白(bax(巴克斯)),肿瘤蛋白p53(第53页)和B细胞CLL/淋巴瘤2(β细胞淋巴瘤/白血病基因2)空肠粘膜。将数据归一化为NBW组,并表示为平均值±SE(n=6);a、 b表示具有不同上标的相同参数显著不同(第页< 0.05).

3.6. 紧密连接相关基因在空肠粘膜中的表达

如所示图5,IUGR猪的ocln公司与NBW猪相比的mRNA表达(第页<0.05)。与宫内发育迟缓组相比,日粮中添加200 mg/kg姜黄素显著增加ocln公司mRNA表达(第页< 0.05). 在以下方面没有显著差异ocln公司IUGR+CUR组和NBW组的mRNA表达(第页>0.05)。这个ZO-1号机组mRNA表达在IUGR、NBW和IUGR+CUR组之间没有显著差异(第页> 0.05).

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姜黄素对occludin的影响(ocln公司)和紧密连接蛋白1(ZO-1号机组)空肠粘膜中的基因表达。将数据归一化为NBW组,并表示为平均值±SE(n=6);a、 b表示具有不同上标的同一参数有显著差异(第页< 0.05).

3.7. Keap1/Nrf2信号通路在空肠粘膜中的蛋白表达

姜黄素对空肠粘膜中Nrf2/Keap1信号通路蛋白表达的影响如图所示图6如Western blot结果所示,IUGR组Nrf2和NQO1蛋白的表达降低(第页<0.05)与NBW组相比(图6). 没有区别(第页>0.05)。Keap1蛋白在三组间的表达无差异。

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姜黄素对空肠粘膜中Keap1/Nrf2信号通路蛋白表达的影响:NF-E2相关因子2(Nrf2)、海带样ECH相关蛋白1(Keap1)和NAD(P)H醌脱氢酶1(NQO1)。数据是相对于α-管蛋白表达的,并归一化为NBW组,表示为平均值±SE(n=4);a、 b表示具有不同上标的相同参数显著不同(第页< 0.05).

4.讨论

Nrf2/Keap1是机体抗氧化损伤的关键信号通路[20]. 转录因子Nrf2调节许多解毒和抗氧化基因的基础和诱导表达[21]. 核转录因子Nrf2是抗氧化系统中的重要转录因子。在生理条件下,它与细胞溶质伴侣Keap1结合以保持相对抑制的活性。暴露于氧化应激源后,Nrf2避开Keap1介导的抑制,进入细胞核,与抗氧化剂结合,并激活一系列下游抗氧化酶,如HO-1、SOD和NQO1[21]. Nrf2调节基因表达,例如GCLC公司GCLM公司保护各种组织免受各种亲电应激源和氧化损伤,从而保护机体免受这些应激源引起或加剧的疾病[22]. 氧化应激可增加IUGR婴儿成年后发生代谢综合征的风险[23]. 我们的结果表明,IUGR降低生长猪空肠中Nrf2 mRNA和蛋白的表达。然而,日粮中添加200mg/kg姜黄素可以增加Nrf2 mRNA和蛋白的表达,这可能解释了姜黄素可能促进Nrf2的表达。

在高尿酸血症小鼠的饮食中添加姜黄素可以恢复正常的抗氧化酶活性(SOD,GPx)并减少血清中MDA的积累[24]. 先前的研究发现,宫内发育迟缓通过降低抗氧化酶(如GPx和Cu-Zn-SOD)的活性,损害抗氧化防御系统并增加氧化应激[25]. SOD是体内重要的抗氧化酶,能有效维持体内自由基的平衡[26]. 从我们的结果中发现,日粮中添加200 mg/kg姜黄素增加了T-SOD活性,IUGR+CUR组猪SOD1的mRNA表达显著高于IUGR组,这与之前的研究相似[27]. MDA被认为是脂质过氧化的标志物[28]. IUGR可增加猪空肠粘膜MDA含量[29]与我们的实验结果一致,日粮中添加200mg/kg姜黄素可以降低生长猪IUGR空肠MDA的含量。这些进一步表明,姜黄素作为一种抗氧化剂,可以提高生长猪的抗氧化能力空肠。

Hsp70具有抗细胞凋亡作用,增强细胞免疫功能[30]. 氧化应激可损伤仔猪肠粘膜并诱导hsp70的表达[31]. 此前的一项研究发现,宫内发育迟缓的后代在空肠中的热休克蛋白水平增加,这为出生后存在氧化应激提供了一系列证据[32]. 我们的实验还表明,姜黄素可以显著降低热休克蛋白70mRNA在IUGR猪中的表达,进一步证明hsp70对肠黏膜具有保护作用。

肠道在维持上皮免疫稳定性方面起着重要作用,它可以形成天然的物理屏障并表达大量抗菌肽,以防止肠道微生物与免疫细胞接触[33]. 内源性Nrf2参与炎症反应和伤口修复[34]. Braun的实验发现,由于Nrf2缺乏,Nrf2在创伤后上皮细胞和炎症中高表达,TNFα表达持续增加,伤口上皮修复期延长。因此,Braun提出Nrf2作为促进炎症恢复介质的新概念[34]. IUGR可损伤新生仔猪的空肠粘膜,形成空肠和肠系膜淋巴结,破坏空肠粘膜机械屏障,减少空肠粘膜中的免疫细胞数量,降低空肠粘膜分泌细胞因子的能力[35]. TNF-α是炎症的主要介质,激活先天免疫系统的炎症反应,包括诱导细胞因子如IL-6的产生[36]. 先前的研究表明,姜黄素对坏死性小肠结肠炎的保护作用伴随着促炎作用的减弱和炎症抑制作用的相对增强[37]. 在我们的研究中,姜黄素可以显著抑制肿瘤坏死因子-αINF-γ、和白介素-6mRNA表达,并增加白介素-2空肠粘膜中mRNA的表达,与荀文娟团队的结论类似[38]. 因此,我们推测姜黄素可能通过Nrf2途径减轻IUGR生长猪的空肠炎症。

在TNFα治疗诱导的凋亡模型中,证明Nrf2缺陷的胸腺细胞迅速死亡,Nrf2缺乏的小鼠出现严重肝炎,Nrf1可以通过调节细胞氧化平衡降低细胞对凋亡信号的敏感性[39]. 空肠上皮细胞的正常凋亡在空肠道的生长发育和免疫功能的调节中也起着重要作用。空肠粘膜屏障由一层空肠上皮细胞组成;在正常条件下,空肠上皮细胞的凋亡和增殖率保持相对平衡[5]. 然而,当机体产生炎症或内毒素刺激时,空肠内环境平衡失衡,空肠上皮细胞加速凋亡,导致空肠上皮屏障损伤[5]. bcl2家族蛋白中促凋亡和抗凋亡基因之间的平衡决定了细胞存活。Bax作为促凋亡基因,可以通过与抗凋亡基因bcl2结合形成二聚体,从而促进凋亡[4041]. 前期研究发现,姜黄素可以抑制空肠上皮细胞凋亡的发生,在缓解空肠损伤中发挥作用[5]. 同样,我们的结果表明,饮食中添加200 mg/kg姜黄素显著降低了bax(巴克斯)β细胞淋巴瘤/白血病基因2、和半胱氨酸天冬氨酸酶信使核糖核酸表达,这可能是姜黄素减轻空肠损伤的迹象之一。

紧密连接是肠上皮细胞最重要的连接,对维持肠上皮细胞结构的完整性、保护肠屏障功能、防止细菌内毒素和有毒大分子进入体内至关重要[42]. 紧密连接是空肠粘膜机械屏障的重要组成部分,包括ocln、cldn、ZO-1和结缔粘附分子[43]. ZO-1在维持和调节紧密连接复合体的完整性方面发挥着重要作用。Ocln是紧密连接中最重要的结构蛋白之一,与ZO-1等蛋白结合形成紧密连接的主干[44]. 一旦ocln进入紧密连接处,它将降低其所附膜的渗透性,从而保护空肠粘膜屏障[43]. 从我们的结果中发现,饮食中添加200 mg/kg姜黄素可增加ocln公司IUGR生长猪的mRNA表达,而ZO-1号机组似乎没有显著上调。目前,姜黄素如何调节ZO-1号机组mRNA。我们推测姜黄素可以有效地促进ocln细胞之间紧密连接结构的形成,从而降低肠道的通透性,增强肠道细胞的屏障功能。

5.结论

总之,IUGR可引起生长猪空肠的氧化应激,破坏抗氧化防御系统,增加细胞凋亡,降低空肠免疫力。日粮中添加200 mg/kg姜黄素可以通过Nrf2/Keap1途径缓解IUGR生长猪的空肠氧化应激,改善空肠抗氧化功能,从而进一步提高IUGR-猪的空肠免疫功能,改善空肠管紧密连接,但相关机制尚需进一步研究。姜黄素的有益作用需要进一步研究,我们的研究结果可能有助于开发新的保健产品,并为缓解IUGR子代空肠氧化损伤提供新的基础。

作者贡献

概念化,E.Y.,C.W.(王超),T.W。;形式分析,E.Y.,J.Z.,H.H。;书面原稿编制,E.Y。;调查,E.Y.,J.Z.,J.W.,Z.G.,C.W.(魏成恒);资源,C.W.(Chao Wang),T.W。;《写作评论与编辑》,C.W.(王超),T.W。;监理,C.W.(Chao Wang),T.W.,L.Z。;资金收购,C.W.(Chao Wang),T.W.所有作者均已阅读并同意手稿的出版版本。

基金

本研究得到了国家自然科学基金(316001948号和31572418号)的资助。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

工具书类

1Wu G.、Bazer F.W.、Wallace J.M.、Spencer T.E.Board的邀请评论:宫内生长迟缓:对动物科学的影响。J.阿尼姆。科学。2006;84:2316–2337. doi:10.2527/jas.2006-156。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
2Xu R.J.、Mellor D.J.、Birtles M.J.、Reynolds G.W.、Simpson H.V.。宫内生长迟缓对新生猪胃肠道和胰腺的影响。《儿科杂志》。胃肠病学。螺母。1994;18:231–240. doi:10.1097/00005176-199402000-00018。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
三。Dollberg S.、Haklai Z.、Mimouni F.B.、Gorfein L.、Gordon E.以色列活产人口的出生体重标准。以色列。医学协会J。2005;7:311–314.[公共医学][谷歌学者]
4Godfrey K.、Cameron I.、Hanson M.胎儿限制的长期后果。货币。障碍物。Gynaecol公司。2006;16:267–272. doi:10.1016/j.curobgyn.2006.07.004。[交叉参考][谷歌学者]
5Yucel A.F.、Erboga M.、Guzel A.J.姜黄素对大鼠缺血/再灌注损伤后肠道氧化应激、细胞增殖和凋亡的作用。《分子历史杂志》。2011;42:579–587。doi:10.1007/s10735-011-9364-0。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
6王峰、何建堂、盛明明、张宏、牛瑜、张丽丽、王涛。姜黄素对宫内生长迟缓断奶仔猪肠道抗氧化功能的影响。食品科学。2019;40:177–183。 [谷歌学者]
7Zhang H.、Zhao F.、Peng A.、Dong L.、Wang M.、Yu L.H.、Loor J.J.和Wang H.G.关于补充精氨酸和氨甲酰谷氨酸对宫内生长迟缓哺乳羔羊肠道完整性、免疫功能和氧化状态的影响的修正。《农业杂志》。食品化学。2018;66:6254.doi:10.1021/acs.jafc.8b02730。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
8Su W.P.,Zhang H.,Ying Z.X.,Li Y.,Zhou L.,Wang F.,Zhang L.L.,王T.日粮补充L-蛋氨酸对宫内生长迟缓断奶仔猪肠道完整性和氧化状态的影响。欧洲营养学杂志。2018;57:2735–2745. doi:10.1007/s00394-017-1539-3。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
9Karowicz-Bilinska A.、Dziora-Kornatowska K.、Bartosz G.胎儿生长受限妊娠期氧化应激指标。自由基。物件。2007年;41:870–873. doi:10.1080/10715760701291647。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
10张华,李勇,王涛。断奶期内生长迟缓仔猪的抗氧化能力和氧化还原活性微量矿物质浓度。J.阿尼姆。科学。生物技术。2015;6:201–207. doi:10.1186/s40104-015-0047-7。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
11Noorafshan A.,Ashkani-Esfahani S.姜黄素治疗效果综述。货币。药物设计。2013;19:2032–2046.[公共医学][谷歌学者]
12Kiuchi F.、Goto Y.、Sugimoto N.、Akao N.、Kondo K.、Tsuda Y.姜黄的杀线虫活性:姜黄素的协同作用。化学。药学公牛。(东京)1993;41:1640–1643. doi:10.1248/cpb.41.1640。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
13Aggarwal B.B.,Sung B.姜黄素在慢性病中作用的药理学基础:具有现代靶点的古老香料。趋势药理学。科学。2009;30:85–94. doi:10.1016/j.tips.2008.11.002。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
14Goel A.、Kunnumakara A.B.、Aggarwal B.B.姜黄素作为“姜黄素”:从厨房到诊所。生物化学。药理学。2008;75:787–809. doi:10.1016/j.bcp.2007.08.016。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
15Trujillo J.、Chirino Y.I.、Molina-Jijón E.、Andérica-Romero A.C.、Tapia E.、Pedraza-ChaverríJ.抗氧化姜黄素的肾脏保护作用:最新研究结果。氧化还原生物。2013;1:448–456. doi:10.1016/j.redox.2013.09.003。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
16Zhang J.,Hu Z.,Lu C.,Bai K.,Zhang L.,Wang T.不同水平的日粮姜黄素对肉鸡肉质和胸肌抗氧化特性的影响。《农业杂志》。食品化学。2015;63:3880–3886. doi:10.1021/jf505889b。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
17Venkatesan N.,Chandrakasan G.姜黄素(一种抗炎抗氧化剂)对环磷酰胺诱导的早期肺损伤的调节。分子细胞。生物化学。1995;142:79–87. doi:10.1007/BF00928916。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
18陆N.,邱J.,Ying Z.,Zheng Y.,Wang T.,Zhong X.不同水平的姜黄素对断奶仔猪生长性能、消化率和血清参数的影响。J.多梅斯特。阿尼姆。经济。2017;38:30–35。 [谷歌学者]
19Livak K.J.、Schmittgen T.D.使用实时定量PCR和2-ΔΔCT方法。方法。2001;25:402–408. doi:10.1006/meth.2001.1262。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
20Sykiotis G.P.、Bohman D.Keap1/Nrf2信号调节果蝇的氧化应激耐受性和寿命。开发单元。2008;14:76–85. doi:10.1016/j.devcel.2007.12.002。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
21Motohashi H.、Yamamoto M.Nrf2-Keap1定义了一种重要的生理应激反应机制。趋势。分子医学。2004;10:549–557。doi:10.1016/j.molmed.2004.09.003。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
22Sykiotis G.P.、Habeos I.G.、Samuelson A.V.、Dirk B.抗氧化剂和长寿Nrf2途径在代谢调节中的作用。货币。操作。临床。螺母。Metab公司。小心。2011;14:41–48. doi:10.1097/MCO.0b013e32834136f2。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
23Aroor A.R.、Mandavia C.、Ren J.、Sowers J.R.、Pulakat L.心肾代谢综合征中的线粒体和氧化应激。心肾医学。2012;2:87–109. doi:10.1159/000335675。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
24陈毅,李灿,段S.,袁欣,梁杰,侯S.姜黄素减轻小鼠氧化钾诱导的高尿酸血症和肾脏炎症。生物识别。药物治疗。2019;118:1–7.数字对象标识代码:10.1016/j.biopha.2019.109195。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
25Zadrożna M.、Gawlik M.、Nowak B.、Marcinek A.、Mrowiec H.、Walas S.、Wietecha-Posłuszny R.、Zagrodzki P.早产儿和IUGR人胎盘中的抗氧化活性和硒、锌和铜浓度。J.微量元素。医学生物学。2009;23:144–148. doi:10.1016/j.jtemb.2009.02.005。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
26Scandalios J.G.氧化应激:触发抗氧化基因防御的信号的分子感知和转导。钎焊。医学生物学杂志。物件。2005;38:995–1014. doi:10.1590/S0100-879X2005000700003。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
27Wei B.S.、Yuan Y.W.、Fan S.M.、Qing H.Z.、Jian Y.Z.、Li P.X.、Xin P.Y.、Dan D.P.、Lei S.、Bing X.姜黄素通过激活MKP-1、减弱p38和NF-κB的激活来保护大鼠肠炎的肠粘膜屏障功能。《公共科学图书馆·综合》。2010;5:e12969。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
28Del R.D.、Stewart A.J.和Pellegrini N.,关于丙二醛作为氧化应激的毒性分子和生物标记物的最新研究综述。《公共科学图书馆·综合》。2005;15:316–328. doi:10.1016/j.numecd.2005.05.003。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
29Zhang L.L.,Wang Y.X.,Kong Y.L.,Zhou G.L.,王C.,Zhong X.,Wang T.补充精氨酸对宫内生长迟缓仔猪抗氧化和精氨酸代谢的影响。J.南京农业。大学。2017;6:1111–1118. [谷歌学者]
30Pierzchalski P.、Krawiec A.、Ptak-Belowska A.、Baranska A.、Konturek S.J.、Pawlik W.W.幽门螺杆菌感染导致胃上皮热休克蛋白70基因表达缺失的机制。幽门螺杆菌。2006;11:96–104. doi:10.1111/j.1523-5378.2006.00383.x。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
31Lallès J.P.,Lacan D.,David J.C.富含超氧化物歧化酶的瓜浆浓缩物可以减少猪胃肠道的应激蛋白。营养。2011;27:358–363. doi:10.1016/j.nut.2010.02.005。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
32Wang X.Q.,Wu W.Z.,Lin G.,Li D.F.,Wu G.Y.,Wang J.J.时间蛋白质组分析显示宫内生长受限的新生仔猪肠道发育持续受损。蛋白质组研究杂志。2010;9:924–935. doi:10.1021/pr900747d。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
33Abreu M.T.、Fukata M.、Arditi M.TLR在健康和疾病中的肠道信号。免疫学杂志。2005;174:4453–4460. doi:10.4049/jimmunol.174.8.4453。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
34Itoh K.、Mochizuki M.、Ishii Y.、Ishii T.、Shibata T.、Kawamoto Y.、Kelly V.、Sekizawa K.、Uchida K.、Yamamoto M.转录因子Nrf2通过介导15-脱氧德尔塔(12,14)-前列腺素j(2)的作用调节炎症分子细胞。生物。2004;24:36–45. doi:10.1128/MCB.24.136-45.2004。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
35Dong L.、Zong X.、Ahmad H.、Li W.、Wang Y.、Zhang L.、Wang T.宫内生长受限会损害新生仔猪的小肠粘膜免疫。J.组织化学。细胞化学。2014;62:510–518. doi:10.1369/0022155414532655。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
36Hehlgans T.,Pfeffer K.肿瘤坏死因子/肿瘤坏死因子受体超家族的有趣生物学:玩家、规则和游戏。免疫学。2005;115:1–20.doi:10.1111/j.1365-2567.2005.02143.x。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
37魏慧,于J.L.,魏晓东,张晓平,李建川。姜黄素对新生大鼠坏死性小肠结肠炎的保护作用。《中国党代尔克孜》。2010;12:132–136.[公共医学][谷歌学者]
38荀伟杰、周华立、侯国勇、曹涛、石立刚、赵春萍。姜黄素对早期断奶仔猪回肠粘膜形态、紧密连接蛋白和炎症细胞因子基因表达以及血清免疫球蛋白水平的影响。下巴。J.阿尼姆。螺母。2016;28:826–833. [谷歌学者]
39Naoki M.、Keigyou Y.、Ken I.、Aki H.、Akio K.、Masayuki Y.、Satoru T.Nrf2通过影响细胞内谷胱甘肽水平调节死亡受体信号的敏感性。致癌物。2003;22:9275–9281.[公共医学][谷歌学者]
40朱丽华、徐建新、朱世伟、蔡新、杨世芳、陈世立、高清。基因表达谱分析揭示了断奶诱导的猪小肠细胞周期阻滞和凋亡。J.阿尼姆。科学。2014;92:996–1006. doi:10.2527/jas.2013-7551。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
41Samali A.、Zhivotovsky B.、Jones D.、Nagata S.、Orrenius S.凋亡:由半胱氨酸蛋白酶激活定义的细胞死亡。细胞死亡不同。1999;6:495–496. doi:10.1038/sj.cdd.4400520。[公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
42唐振瑞、邓宏、张晓乐、曾毅、肖德福、孙伟忠、张忠。技术,口服抗菌肽蟾蜍素II对受产肠毒素大肠杆菌攻击的断奶仔猪小肠粘膜完整性、紧密连接蛋白表达和保护因子的影响。阿尼姆。饲料科学。Technol公司。2013;186:177–185。 [谷歌学者]
43Furuse M.、Sasaki H.、Fujimoto K.、Tsukita S.一种单基因产物,claudin-1或-2,重建紧密连接链,并在成纤维细胞中招募闭塞素。《细胞生物学杂志》。1998;143:391–401. doi:10.1083/jcb.143.2.91。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]
44Berkes J.、Viswanathan V.K.、Savkovic S.D.、Hecht G.肠道上皮对肠道病原体的反应:对紧密连接屏障、离子转运和炎症的影响。内脏。2003;52:439–451. doi:10.1136/gut.52.3.439。 [PMC免费文章][公共医学] [交叉参考][谷歌学者]

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