我国生猪养殖规模位居全球首位,断奶仔猪腹泻是造成仔猪死亡、制约生猪产业健康发展的关键难题,肠道剧烈炎症反应是诱发该问题的核心诱因。植物乳杆菌具备抑制炎症、维持肠道稳态的功效,在生猪养殖中应用广泛。与传统活菌制剂相比,乳酸菌后生元稳定性更强,储运便捷,可穿透肠道黏液层直接作用于肠黏膜,通过调控肠道菌群、强化肠道上皮屏障、调节机体免疫与代谢、联动肠神经等多重途径发挥生理作用,是新型饲料添加剂的优质发展方向。
近期,畜牧所动物营养与饲料创新团队围绕植物乳杆菌后生元开展系统研究,在物质结构解析、作用机制阐明、养殖应用效果评价及免疫效应探究等方面取得多项突破性成果,系列论文相继在国内外权威期刊发表。
一、解析植物乳杆菌胞外多糖结构,阐明其缓解肠道炎症分子机制
团队聚焦植物乳杆菌 ZHR8 胞外多糖(EPS,乳酸菌后生元核心活性物质)开展结构与功能解析,相关成果以《Structural analysis of the extracellular polysaccharide of Lactobacillus plantarum ZHR8 and its role in preventing intestinal inflammation》在线发表于国际权威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(中科院二区Top 期刊,影响因子 8.5)
研究发现,EPS4分子量为846.867kDa,属于酸性多糖,主要由半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖构成;微观形态为不规则片状,表面分布球状、圆片状附着物,分子主要包含葡萄糖苷、阿拉伯糖苷、半乳糖苷三类糖苷键。EPS4 可通过激活NF-κB 信号通路,调控炎症因子与肠道紧密连接蛋白相关基因表达,有效缓解肿瘤坏死因子(TNF-α)诱导的猪肠上皮细胞 IPEC-J2 炎症,同时显著改善脂多糖(LPS)诱发的小鼠肠道炎症,明确了胞外多糖后生元改善肠道炎症的分子作用机制。
二、验证后生元在断奶仔猪养殖中的实际应用效果
团队开展动物饲喂试验,评价植物乳杆菌 ZHR8 后生元对断奶仔猪的应用价值,研究论文《植物乳杆菌 ZHR8 后生元对断奶仔猪生长性能、肠道炎症及微生物的影响》刊发于国内权威期刊《动物营养学报》。
研究发现,在基础日粮中添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元,可有效提升断奶仔猪生长性能,减轻肠道炎症损伤;同时提高肠道挥发性脂肪酸(VFAs)含量,优化肠道微生物群落结构,全方位改善断奶仔猪肠道健康状态,为该后生元作为功能性饲料添加剂的规模化应用提供了实践依据。
三、揭示乳酸菌后生元双向免疫调控特性
团队进一步探究乳酸菌后生元对机体免疫系统的综合影响,相关研究《Prebiotics of Lactobacillus plantarum mitigate inflammation but compromise immunity》在线发表于《Microbial Pathogenesis》。
研究发现,乳酸菌后生元虽能改善炎症相关临床症状,但同时会抑制 T 细胞免疫应答,以及 B 细胞、树突状细胞介导的免疫反应,明确了其抗炎与免疫抑制并存的双向作用特征。
本次系列研究系统阐释了植物乳杆菌 ZHR8 后生元的物质结构、抗炎机理、养殖应用效果及免疫调控规律,进一步完善了乳酸菌后生元作用机制理论体系。相关数据不仅为新型绿色饲料添加剂的研发、优化与推广提供了坚实的理论支撑和技术参考,也为免疫佐剂等相关生物制品的开发奠定了重要研究基础。
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