试验目的

 本试验采用脂多糖（LPS）致肠道损伤模型，研究XOS对猪肠道菌群和黏膜屏障的影响。

试验设计

 24头雄性仔猪（杜洛克×长白×大白，21±1日龄断奶，初始体重7.9±0.2 kg）被随机分配到2个处理：不含XOS日粮组（对照组）和含0.02%商业XOS产品的日粮组（XOS处理组）。基础日粮是为满足断奶猪的需要而配制的（NRC，2012）。试验所用XOS纯度为35%。

 所有仔猪在脂多糖（LPS）处理前自由饮水和采食3周，记录仔猪每天的采食量。第21天，称重仔猪，每个日粮处理中有一半仔猪腹腔注射大肠杆菌LPS（大肠杆菌血清型055:B5）100 mg/kg体重或相同数量的无菌生理盐水。注射LPS或生理盐水后，在采集血液和肠道样本之前，将猪禁食并自由饮水。LPS或无菌盐水处理后2h、4h采集血液和肠道样本。

试验结果

（1）生长性能

 如附录表1所示，在整个3周的试验中（LPS挑战前），对照组和XOS处理组之间的生长表现没有差异。 

（2）小肠形态

 如表1所示，在肠道形态方面，日粮处理和免疫刺激之间未发现相互作用。与生理盐水组处理相比，LPS刺激可降低空肠绒毛高度（P=0.030）和绒隐比（P=0.034）。与基础饲粮相比，饲喂XOS可提高空肠绒隐比(P<0.01)、回肠绒毛高度(P=0.006)和绒隐比(P=0.023)，降低空肠隐窝深度(P=0.002)。 

（3）小肠双糖酶活性

 如表2所示，LPS处理降低了空肠麦芽糖酶（P=0.016）、蔗糖酶（P=0.013）和乳糖酶（P=0.049）活性，以及回肠蔗糖酶活性（P=0.030）。在空肠蔗糖酶活性方面，日粮处理和免疫刺激之间存在交互作用（P=0.087），XOS_LPS组高于CON_LPS组。日粮处理与免疫刺激对其他双糖酶活性无交互作用。XOS提高了空肠（P=0.057）和回肠（P=0.037）的麦芽糖酶活性。

（4）Claudin-1蛋白在小肠中的表达

 如图1所示，在空肠claudin-1蛋白表达方面，没有发现日粮处理和免疫刺激之间的相互作用。与基础日粮组相比，添加XOS提高了空肠claudin-1蛋白的表达（P=0.019）。在回肠claudin-1蛋白表达方面，日粮处理和免疫刺激之间存在交互作用（P=0.005），XOS_LPS组高于CON_LPS组。

（5）小肠TLR4、NOD及其下游信号mRNA表达

 如表3所示，LPS上调空肠Toll样受体4（TLR4）mRNA表达 (P<0.001) 、TNF受体相关因子6 (TRAF6)（P=0.005）、NOD1 (P<0.044)、NOD2 (P<0.001)、受体交互丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶2 （RIP2） (P<0.001)、核因子-κB (NF-κB) (P=0.044)、回肠TLR4 (P=0.015)、NOD2 (P=0.015)和RIP2 (P=0.018)均高于生理盐水组。未观察到日粮与LPS处理对空肠TLR4、髓系分化因子88 (MyD88)、白介素受体关联激酶1 (IRAK1)、NOD1、NOD2和回肠TLR4、MyD88、IRAK1、TRAF6、NOD1、NOD2和RIP2 mRNA表达的交互作用。

 XOS降低了空肠TLR4 (P=0.031)和NOD1 (P=0.032) mRNA的表达，降低了回肠TLR4 (P=0.032)、MyD88 (P=0.037)、NOD1 (P=0.003)和NOD2 (P=0.048) mRNA的表达。日粮处理和免疫刺激对空肠TRAF6 (P=0.012)、RIP2 (P = 0.001)和回肠NF-кB (P=0.019)存在交互作用，对空肠NF-кB有交互作用趋势(P=0.054)。

 与基础日粮相比，XOS组空肠TRAF6、RIP2和NF-кB mRNA表达较低，LPS刺激组回肠NF-кB mRNA表达较低。

（6）血浆TNF-α、IL-6，小肠TNF-a、IL-6、COX2、HSP70

 如表4所示，与注射生理盐水仔猪相比，注射LPS仔猪在注射后2和4 h血浆肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素6（IL-6）含量显著升高（P<0.001)。在注射后2小时血浆IL-6含量方面，日粮处理和免疫刺激之间存在交互作用(p=0.001)，XOS_LPS组低于CON_LPS组。

 如表3、表4、图2所示，由于LPS刺激，回肠中的TNF-α（P=0.031）和IL-6（P=0.030）含量以及HSP70（热休克蛋白70）mRNA和蛋白表达（P<0.001）、空肠中的IL-6含量（P=0.044）和mRNA表达（P=0. 002）、环氧化酶2（COX2）（P<0.001）mRNA表达、HSP70 mRNA（P=0.016）和蛋白质（P=0.005）表达升高。在空肠（P=0.004）和回肠（P=0.006）的HSP70 mRNA表达中发现了日粮处理和免疫刺激之间的相互作用。

 LPS刺激组仔猪空肠和回肠中HSP70 mRNA表达量高于基础饲粮，而盐水处理组仔猪回肠中IL-6 mRNA表达量低于基础饲粮。在其他指标方面，没有发现日粮处理和免疫刺激之间的相互作用。XOS抑制了空肠TNF-α mRNA的表达（P=0.034）和含量（P=0.046），以及回肠TNF-α（P=0.046）和COX2（P=0.024）mRNA的表达，并增加回肠HSP70蛋白的表达（P=0.003）。

（7）盲肠消化物中的细菌组成

 在所有样本中，共生成了882631条高质量序列。稀疏曲线大致趋于高原，各处理的Good覆盖率均在99%以上(附录图1)。疏曲线大约趋于平稳，Good对每个处理的覆盖率都超过99%（附录图1）。群落丰富度估算值(ACE和Chao)和多样性估算值（Shannon和Simpson）均无显著变化（附录表2）。偏最小二乘法判别分析的结果显示，四个组之间的微生物群组成有明显的隔离和不相似性（图3）。

 分析了门和属水平上的细菌群落相对丰度（附录表3和图4）。在门水平上，拟杆菌门（P=0.001）和厚壁菌门（P=0.008）的丰度方面，日粮处理和免疫刺激之间存在相互作用。饲喂XOS的仔猪表现出较高的拟杆菌门丰度和较低的厚壁菌门丰度。对蓝细菌门和未分类的_k__norank，日粮处理和免疫刺激之间没有相互作用。与生理盐水组相比，LPS降低了未分类的_k__norank的丰度（P= 0.043）。与基础日粮组相比，XOS添加降低了蓝细菌门丰度（P=0.011）。

 此外，还选择了丰度前50个属进行比较。LPS刺激导致普雷沃氏菌属_UCG-003（P= 0.055）、粪杆菌属（P<0.001）、norank_f__瘤胃球菌属（P=0.028）、瘤胃球菌属_torques_家族（P=0. 085），霍尔德曼菌属（P=0.054），罗氏菌属（P=0.097），以及瘤胃梭菌_9（P=0.044），瘤胃球菌_NK4A214_家族（P=0.050），普雷沃氏菌属_7（P=0.037）的丰度有所增加。饲粮处理与免疫刺激对norank_f__拟杆菌_S24-7_家族、普雷沃氏菌属_1（P=0.039）、布劳特氏菌属（P=0.034）、志贺氏埃希氏菌属（P=0. 035）普雷沃氏菌属_2（P=0.015）萨特氏菌属（P=0.049）、瘤胃球菌属_UCG-014（P=0.063）、链球菌属(P=0.066)、乳酸杆菌(P=0.090)的丰度存在相互作用。

 在LPS刺激的仔猪中，XOS喂养的Blautia丰度低于基础饲粮，而Prevotella_1、Prevotella_9、Prevotella_2和乳酸杆菌（Lactobacillus）的丰度高于基础饲粮，在盐水注射仔猪中，XOS喂养的埃希氏志贺氏菌和链球菌的丰度高于基础饲粮。其他属的饲料处理与免疫刺激之间未观察到相互作用。相对于对照组，XOS添加使Phascolarctobacterium (P = 0.042)、Oscillospira (P = 0.018)、Solobacterium (P = 0.022)、Ruminococcaceae_NK4A214_group (P = 0.005)丰度下降,Faecalibacterium (P = 0.002)丰度提高，norank_f__Ruminococcaceae (P = 0.063)有增加的趋势。

（8）盲肠消化物中短链脂肪酸含量

 如表5所示，与用生理盐水处理的仔猪相比，LPS刺激的仔猪在盲肠中表现出更高的丙酸（P=0.068）、异丁酸（P=0.008）、戊酸（P=0.088）和异戊酸（P<0.001）含量。在丙酸（P =0.016）、异丁酸（P=0.001）、戊酸（P=0.012）和异戊酸（P=0.001）的含量上发现了日粮处理和免疫学刺激之间的相互作用，在乙酸含量上发现了相互作用的趋势（P=0.084）。用XOS饲喂的仔猪显示出较高的乙酸、丙酸、异丁酸、戊酸和异戊酸含量。与LPS刺激下的仔猪相比，使用XOS喂养的仔猪显示出更高的乙酸、丙酸、戊酸和异戊酸含量。在丁酸含量方面，没有发现日粮处理和免疫学刺激之间的相互作用。XOS的添加使得丁酸含量有增长趋势（P=0.080）。

（9）小肠中乙酰组蛋白H3的蛋白质表达

 如图5所示，在小肠中乙酰组蛋白H3的蛋白表达方面，没有发现饮食处理和免疫挑战之间的相互作用。与生理盐水组相比，LPS刺激导致回肠中乙酰组蛋白表达的减少，乙酰组蛋白H3的表达量比生理盐水组低（P=0.001）。与饲喂基础日粮的仔猪相比，饲喂XOS的仔猪表现出更高的空肠乙酰组蛋白H3表达（P=0.033）。

试验结论

XOS促进了肠道屏障的完整性，减少了仔猪肠道损伤。

参考文献

Wang X, Xiao K, Yu C, et al. Xylooligosaccharide attenuates lipopolysaccharide-induced intestinal injury in piglets via suppressing inflammation and modulating cecal microbial communities[J]. Animal Nutrition, 2021, 7(Suppl).