仔猪小肠甘氨酸亚铁螯合物吸收转运的分子机制研究
结题报告
批准号:
31472102
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
冯杰
依托单位:
学科分类:
C1705.动物营养学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡彩虹、王凤芹、卓钊、方升林、岳敏、许丽
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中文摘要
前期研究发现,甘氨酸亚铁具有较高的生物学利用率,能够快速改善人及动物机体缺铁状态,且对肠道特定膜吸收转运蛋白表达的影响与硫酸亚铁有所不同,然而其吸收转运机制尚不明确。本项目在前期研究基础上,以断奶仔猪为对象,拟通过饲养试验、体内灌胃、体外肠道灌注及小肠刷状缘模型,研究甘氨酸亚铁在肠道中的吸收效率及吸收动力学特点;构建基因表达谱芯片,筛选肠道铁吸收差异表达基因,进一步探寻甘氨酸亚铁吸收转运特异性蛋白;以仔猪小肠上皮细胞为模型,针对关键吸收转运蛋白,进行RNA干扰、膜蛋白抑制阻断及荧光标记膜蛋白追踪试验,研究甘氨酸亚铁跨膜吸收的可能途径及特定膜蛋白在其吸收转运中的功能,同时研究胞内可变铁池、活性氧及铁蛋白表达,探讨甘氨酸亚铁跨膜转运与代谢利用效率。通过上述研究,进一步阐明甘氨酸亚铁螯合物吸收转运的分子机制,为高生物学效价的有机微量元素在动物营养中的深入研究与科学应用提供理论依据。
英文摘要
Previous studies have shown that, ferrous glycinate was more efficiency in improving the iron status of human and animals, and had different impacts on the relevant intestinal transporters compared with ferrous sulfate,but the concrete molecule mechanism about its high bioavailability is still unknown. On the basis of previous studies, feeding trial is designed in current project to study the bioavailability of ferrous glycinate on piglets. Intestinal perfusion model in vitro and brush border membrane vesicles model are established to study the absorption efficiency of ferrous glycinate in the intestinal. The kinetics absorption characteristics of ferrous glycinate in the piglets intestinal are determined by perfusion model in vivo. The gene chip analyses are used to reveal differential genetic response to the different iron source, to explore the iron absorption relevant intestinal transporters. The function of relevant membrane protein in the piglets intestinal epithelial cells are evaluated by using small interference RNA, protein inhibitor and fluorescent tracking, and the storage and metabolism of iron in the cells is also researched. Through these studies, the possible absorption and transport molecule mechanism of ferrous glycinate in the piglets intestinal could be clarified, which would lay foundation to the intensive study and scientific use of organic trace elements.
铁是动物维持生命和生长必不可少的微量元素之一。前期研究发现,甘氨酸亚铁具有较高的生物学利用率,然而其吸收转运机制尚不明确。本项目通过体内外试验相结合的方法,研究甘氨酸亚铁的吸收效率及其吸收转运的分子机制。在动物机体水平上,主要以断奶仔猪和SD大鼠为对象,研究不同铁源对动物生长性能、血清及肝脏铁水平、铁代谢相关基因及蛋白表达水平的影响,同时运用转录组测序技术,针对不同铁源处理的十二指肠样本进行高通量筛选,寻找相关的差异表达基因并进行深入研究;在细胞水平上,以仔猪小肠上皮细胞(IPEC-J2)为模型,研究不同铁源对细胞增殖活性及铁吸收相关基因的影响;运用CRISPR-Cas9基因敲除技术,构建二价金属离子转运蛋白(DMT1)缺失的Caco-2细胞株,研究不同铁源对细胞内可变铁池(LIP)、铁蛋白表达和相关转运调控蛋白表达的影响。研究结果显示:日粮中补充铁源可以改善仔猪的机体铁状态,促进肠道形态结构发育,且甘氨酸亚铁的效果要优于硫酸亚铁;灌胃甘氨酸亚铁能提高SD大鼠血清铁水平、增加肠道铁蛋白沉积,改善机体的铁状态;甘氨酸亚铁和硫酸亚铁在低浓度下对细胞生长没有明显影响,而当铁浓度较高时均产生了明显的细胞毒性,且硫酸亚铁比甘氨酸亚铁对细胞的影响更大,另外在相同浓度下,硫酸亚铁比甘氨酸亚铁拥有更多的游离铁离子;硫酸亚铁和甘氨酸亚铁短路电流水平接近且具有相似的吸收动力学曲线;高通量测序结果显示,灌胃甘氨酸亚铁和硫酸亚铁的鼠的十二指肠中与铁相关的转运蛋白表达没有差异;Caco-2细胞对甘氨酸亚铁的吸收和对硫酸亚铁的吸收一样在很大程度上受到了DMT1敲除的影响。以上结果表明,甘氨酸亚铁可以改善动物的生长发育和机体铁状态,且其生物学利用率高于硫酸亚铁;甘氨酸亚铁可能与硫酸亚铁具有相同的肠道吸收方式,主要是通过DMT1以无机铁离子的形式被肠细胞吸收。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Dosage Effect of Zinc Glycine Chelate on Zinc Metabolism and Gene Expression of Zinc Transporter in Intestinal Segments on Rat
甘氨酸锌螯合物剂量对大鼠肠段锌代谢及锌转运蛋白基因表达的影响
DOI:10.1007/s12011-015-0535-9
发表时间:2016-06-01
期刊:BIOLOGICAL TRACE ELEMENT RESEARCH
影响因子:3.9
作者:Huang, Danping;Hu, Qiaoling;Feng, Jie
通讯作者:Feng, Jie
Effects of intracellular iron overload on cell death and identification of potent cell death inhibitors
细胞内铁过载对细胞死亡的影响和有效细胞死亡抑制剂的鉴定
DOI:10.1016/j.bbrc.2018.06.019
发表时间:2018-09-03
期刊:BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子:3.1
作者:Fang, Shenglin;Yu, Xiaonan;Feng, Jie
通讯作者:Feng, Jie
Oral administration of liquid iron preparation containing excess iron induces intestine and liver injury, impairs intestinal barrier function and alters the gut microbiota in rats
口服含过量铁的液态铁制剂会引起大鼠肠道和肝脏损伤,损害肠道屏障功能并改变肠道微生物群
DOI:10.1016/j.jtemb.2018.01.002
发表时间:2018-01-01
期刊:JOURNAL OF TRACE ELEMENTS IN MEDICINE AND BIOLOGY
影响因子:3.5
作者:Fang, Shenglin;Zhuo, Zhao;Feng, Jie
通讯作者:Feng, Jie
Digital gene expression profiling analysis of duodenum transcriptomes in SD rats administered ferrous sulfate or ferrous glycine chelate by gavage.
硫酸亚铁或甘氨酸亚铁螯合物灌胃SD大鼠十二指肠转录组的数字基因表达谱分析
DOI:10.1038/srep37923
发表时间:2016-11-30
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zhuo Z;Fang S;Hu Q;Huang D;Feng J
通讯作者:Feng J
DOI:--
发表时间:2016
期刊:中国畜牧杂志
影响因子:--
作者:张艺伟;俞晓楠;蒋翰霆;季锡安;冯杰
通讯作者:冯杰
新生仔猪血浆中非转铁蛋白结合铁的肠道吸收机制与损伤效应研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
锌过载抑制仔猪肠道能量代谢的机制研究
  • 批准号:
    31972998
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
铁过载诱导断奶仔猪肠道损伤的机制研究
  • 批准号:
    31772607
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
仔猪小肠甘氨酸亚铁螯合物吸收特点及其对相关跨膜转运蛋白影响的研究
  • 批准号:
    31272398
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
NMA对猪下丘脑生长抑素分泌的影响及其调控机理研究
  • 批准号:
    30671524
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
NMA对肥育猪脂肪组织甘油三酯脂肪酶基因表达的影响
  • 批准号:
    30000120
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    冯杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金