体外法研究壳聚糖对无乳链球菌诱导的奶牛乳腺上皮细胞炎性损伤的保护作用

本试验采用体外法研究壳聚糖(CTS)对无乳链球菌(S.agalactiae)诱导的奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)炎性损伤的保护作用。首先,采用不同浓度(0、15.625、31.25、62.5、125、250、500和1000 mg/mL)的CTS处理BMECs 12和24 h后,以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测BMECs活性,根据BMECs活性筛选出CTS的适宜作用时间(24 h)和作用浓度(31.25、125和250 mg/mL),用于后续试验。然后,采用双因素试验设计,以不进行CTS处理和S.agalactiae诱导的BMECs作为对照组,以S.agalactiae诱导6 h的BMECs作为S.agalactiae组,以不同浓度(31.25、125和250 mg/mL)CTS处理24 h的BMECs作为CTS组,以不同浓度(31.25、125和250 mg/mL)CTS处理24 h后再经S.agalactiae诱导6 h的BMECs作为CTS(-)+sgc组,每组4个重复。使用荧光定量PCR的方法检测各组BMECs的白细胞介素(IL)-6、IL-1β、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-8、Toll样受体2(TLR2)、髓样分化因子88(MyD88)、白细胞介素-1受体相关激酶4(IRAK 4)、肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)和转化生长因子β活化激酶1(TAK1)的mRNA表达量,使用Western blot的方法检测各组BMECs的核因子-κB(NF-κB)抑制蛋白-α(IκB-α)、磷酸化NF-κB-p65(p-NF-κB-p65)、磷酸化p38(p-p38)、磷酸化细胞外信号调节激酶1/2(p-ERK1/2)和磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)的蛋白表达量。结果显示:1)31.25和125 mg/mL的CTS显著或极显著降低了BMECs的IL-6、IL-8、TLR2、MyD88、IRAK4和TRAF6 mRNA表达量(P<0.05或P<0.01);31.25、125和250 mg/mL的CTS极显著降低了S.agalactiae诱导的BMECs的IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-8、TLR2、MyD88、IRAK4、TRAF6和TAK1 mRNA表达量(P<0.01)。2)31.25、125和250 mg/mL的CTS显著或极显著降低了BMECs和S.agalactiae诱导的BMECs的p-NF-κB-p65、p-p38、p-ERK1/2和p-JNK蛋白表达量(P<0.05或P<0.01)。由上述结果可知,CTS可以通过抑制NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路转导来降低S.agalactiae诱导BMECs产生炎症反应,从而有效保护细胞,降低炎性损伤作用。

壳聚糖抗无乳链球菌引起的奶牛乳腺上皮细胞炎性反应

本研究旨在研究壳聚糖(CTS)对无乳链球菌(S.agalactiae)引起的奶牛乳腺上皮细胞(bMECs)炎性反应的抑制作用和分子机制。试验用含不同浓度(0、15.625、31.250、62.500、125.000、250.000、500.000和1000.000 mg/mL)CTS的脑心浸出液(BHI)培养基培养S.agalactiae,通过测定600 nm吸光度(OD)检测细菌活性;试验用含不同浓度(0、31.25、125.00和250.00 mg/mL)CTS的细胞培养基培养bMECs 24 h后,用S.agalactiae刺激细胞6 h,使用荧光定量PCR的方法检测白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-8(IL-8)、Toll样受体2(TLR2)、髓样分化因子88(MyD88)、白细胞介素-1受体相关激酶4(IRAK4)、肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)和转化生长因子激酶1(TAK1)的mRNA表达量,使用Western blot的方法检测核因子-κB抑制蛋白-α(IκB-α)、磷酸化核因子-κB-蛋白65(p-NF-κB-p65)、磷酸化蛋白38(p-p38)、磷酸化的细胞外信号调节激酶1/2(p-ERK1/2)和磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)的蛋白表达量。结果表明:1)CTS呈浓度依赖性抑制S.agalactiae的活性。2)S.agalactiae极显著提高了bMECs的IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-8 mRNA表达量(P<0.01);31.25、125.00和250.00 mg/mL的CTS显著或极显著降低了S.agalactiae诱导的bMECs的IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-8 mRNA表达量(P<0.05或P<0.01)。3)S.agalactiae极显著提高了bMECs的TLR2、MyD88、IRAK4、TRAF6和TAK1 mRNA表达量(P<0.01);31.25、125.00和250.00 mg/mL的CTS显著或极显著降低了S.agalactiae诱导的bMECs的TLR2、MyD88、IRAK4、TRAF6和TAK1 mRNA表达量(P<0.05或P<0.01)。4)S.agalactiae显著提高了bMECs的IκB-α、p-NF-κB-p65、p-p38和p-JNK蛋白表达量(P<0.05);31.25、125.00和250.00 mg/mL的CTS显著或极显著降低了S.agalactiae诱导的bMECs的IκB-α、p-NF-κB-p65、p-p38、p-ERK1/2和p-JNK蛋白表达量(P<0.05或P<0.01)。综上所述,CTS可以呈浓度依赖性抑制S.agalactiae活性。CTS通过抑制核因子-κB(NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的转导,减少了炎性细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-8 mRNA表达,从而减弱S.agalactiae诱导的bMECs的炎性损伤作用。

壳聚糖在奶牛中的生物学功能及应用

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基得到一种天然活性产物,具有黏膜黏附力及带有正电荷等特性,可有效促进肠道吸收营养物质和乳腺上皮细胞的增殖和分化,进而对肠道和乳腺组织起到保护作用。饲粮中添加壳聚糖能改变奶牛瘤胃发酵模式和菌群结构,使瘤胃的甲烷产量下降,并可提高奶牛的生产性能和免疫功能。此外,壳聚糖还具有无耐药性、安全、无残留等优点,不仅对奶牛乳房炎的主要致病菌的生长有抑制作用,还可有效地提高乳房炎奶牛的抗氧化能力和促进炎症康复,使其在奶牛生产实践中具有广阔的应用前景。本文主要从壳聚糖在奶牛体内的生物学功能及在生产中的应用研究进展进行综述,对壳聚糖在奶牛生产实践中进一步的应用提供理论支持。

壳聚糖抗微生物活性的影响因素及其作用机制

壳聚糖是几丁质的脱乙酰化形式,是一种可从甲壳纲、昆虫和真菌中获得的生物聚合物,具有良好的物理化学特性以及众多的生物活性,并显示出对不同真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌活性。壳聚糖与微生物表面阴离子之间的静电相互作用是决定壳聚糖抗真菌和细菌微生物活性的重要因素,但是受微生物类型、壳聚糖的分子质量和脱乙酰度等影响。根据抗真菌和细菌的特性,将壳聚糖通过饲料添加剂或凝胶注射等方式用于动物生产,其在提高动物生产性能和免疫性能以及在疾病治疗等方面都有很大应用潜力。本文主要综述了壳聚糖最新的抗微生物活性作用机制和影响因素,为壳聚糖在动物生产上的应用提供理论基础。

植物提取物对反刍动物瘤胃发酵、生产性能及甲烷产量的调控作用及其机制

植物提取物不但具有调控反刍动物瘤胃发酵模式、提高氮存留率、减少甲烷排放等功能,而且因其低毒副作用及其所具有的天然性、营养性和生物活性等特性,已成为抗生素的理想替代品之一。本文综述了植物提取物对反刍动物瘤胃发酵调控作用及其机制的最新研究进展,以期对今后该领域的研究及产品研发提供参考依据。

采用Illumina MiSeq测序技术分析葡萄籽原花青素对奶牛体外瘤胃发酵产甲烷菌区系的影响

本研究旨在基于Illumina MiSeq测序技术分析葡萄籽原花青素对奶牛体外瘤胃发酵产甲烷菌区系的影响。试验分为6组,以500 g精粗比为40∶60的全混合日粮为发酵底物,分别添加0(对照)、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/kg的葡萄籽原花青素。体外发酵24 h后提取各发酵液总DNA,采用Illumina MiSeq PE300高通量测序平台进行测序。结果表明:1)与对照组相比,添加0.1、0.2 g/kg葡萄籽原花青素降低了产甲烷菌的分类操作单元(OTUs)数量,添加0.3、0.4、0.5 g/kg葡萄籽原花青素增加了产甲烷菌的OTUs数量,但差异并不显著(P>0.05);葡萄籽原花青素添加量对Chao1指数和Shannon指数均无显著影响(P>0.05),即对产甲烷菌的多样性没有显著影响。2)在门水平上,与对照组相比,添加0.3、0.4、0.5 g/kg葡萄籽原花青素显著降低了广古菌门的丰度(P<0.05)。在科水平上,与对照组相比,甲烷杆菌科的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加有降低的趋势,且在添加量为0.4 g/kg时丰度显著降低(P<0.05); Methanomassiliicoccaceae的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加而增加,且当添加量为0.3、0.4 g/kg时显著增加(P<0.05)。在属水平上,与对照组相比,甲烷短杆菌属的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加而降低,且当添加量为0.4 g/kg时显著降低(P<0.05),当添加量为0.5 g/kg时有回升的趋势,但是仍低于对照组;甲烷杆菌属的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加而降低,且当添加量为0.4、0.5 g/kg时显著降低了该属的丰度(P<0.05); Candidatus_Methanoplasma的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加有上升趋势,且当添加量为0.3、0.4 g/kg时显著增加了该属的丰度(P<0.05);甲烷球形菌属的丰度随着葡萄籽原花青素添加量的增加而降低,且当添加量为0.3、0.4、0.5 g/kg时显著降低了该属的丰度(P<0.05)。由此可知,添加葡萄籽原花青素在门、科、属水平上均对奶牛体外瘤胃产甲烷菌区系有一定的影响。

无乳链球菌通过抑制酪氨酸激酶/信号转导及转录激活因子和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路影响奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白的合成

本试验旨在研究无乳链球菌(GBS)对奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)乳蛋白合成的影响机理。试验用不同浓度GBS[感染复数(MOI)分别为100、50、10]感染BMECs 1、2、4、6、8、12、18、24 h,每个时间点都设立相应的空白对照,采用乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒、扫描电镜以及流式细胞术等方法检测GBS对BMECs活性、形态及凋亡的影响;采用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和Western blot检测β-酪蛋白及乳蛋白合成相关基因的mRNA和蛋白表达量。结果表明:1)GBS对BMECs的毒性作用具有明显的时间、剂量依赖性,即随着感染时间的延长、细菌浓度的升高,LDH释放量显著或极显著高于对照组(P<0.05或P<0.01);GBS感染后细胞形态发生显著变化,感染6 h时,细胞结构断裂,感染8 h时,细胞形态结构受到严重破坏;感染2 h时,BMECs发生了显著的凋亡(P<0.05);感染6 h时,BMECs发生极显著的凋亡(P<0.01)。2)感染6 h时,GBS导致BMECs中β-酪蛋白以及正调控乳蛋白表达基因酪氨酸激酶2(JAK2)、信号转换及转录激活因子5a(STAT5a)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、核糖体蛋白S6(sRPS6)、催乳素受体(PRLR)、est结构域转录因子5(ELF5)mRNA表达量极显著下降(P<0.01);负调控基因真核翻译起始因子4E结合蛋白1(EIF4EBP1)mRNA表达量极显著上升(P<0.01);GBS导致BM ECs中β-酪蛋白、STAT5a、磷酸化-信号转导及转录激活因子5a(p-STAT5a)、mTOR、磷酸化-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)、AKT1蛋白表达量极显著下降(P<0.01),而磷酸化-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(p-AKT1)蛋白表达完全受到抑制。在感染8 h时,GBS完全抑制了β-酪蛋白、STAT5a、p-STAT5a、mTOR、p-mTOR、AKT1、p-AKT1的蛋白表达。由此可见,GBS能够损伤BM ECs的形态结构,促进细胞凋亡,降低细胞活性,从而影响细胞的正常生理功能,此外,GBS抑制BMECs乳蛋白的合成,主要通过抑制JAK/STAT、mTOR信号通路发挥作用。

不同分子质量及不同浓度的壳聚糖对奶牛瘤胃体外发酵参数及甲烷排放的影响

本研究旨在探究不同分子质量及不同浓度的壳聚糖对奶牛体外瘤胃发酵参数及甲烷排放的影响。试验选用3头体况相近、健康状况良好、装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛作为试验动物,用于瘤胃液的采集。试验选择分子质量分别为1 000、3 000和50 000 u的壳聚糖,每种分子质量的壳聚糖再分别以底物0.4%、0.8%及1.6%的浓度添加到底物中,共设9个试验组,另外设1组对照组(不添加壳聚糖),每组4个重复,共重复3个批次。体外发酵24 h后,测定产气量、甲烷产量及瘤胃发酵参数。结果表明:与对照组相比,添加壳聚糖可以使瘤胃发酵液氨态氮浓度显著降低(P<0.05),丙酸浓度显著升高(P<0.05),乙酸/丙酸显著降低(P<0.05),促进瘤胃发酵模式的改变。浓度为1.6%、分子质量为50 000 u和浓度为0.8%、分子质量为50 000 u的壳聚糖在不影响干物质消化率的基础上使发酵液甲烷产量有降低趋势(0.05≤P<0.10)。综上,在体外条件下,添加壳聚糖可以有效调节瘤胃微生物发酵状态,综合考虑,添加浓度为1.6%、分子质量为50 000 u的壳聚糖最为适宜。

植物提取物对反刍动物免疫反应、氧化应激以及胰岛素调节的影响

植物提取物是以植物为原料,用化学或者物理的方法,定向获取和浓集植物中的一种或多种有效成分,而不改变其有效成分结构形成的产品。近年来,植物提取物作为一种天然饲料添加剂得到了广泛的关注。植物提取物在反刍动物营养的研究与生产中应用也很广泛。本文结合国内外研究进展,主要从植物提取物对反刍动物的免疫反应、氧化应激以及胰岛素调节3个方面进行了综述。