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仔猪肠道菌群紊乱通过迷走神经末梢受体调控食欲的肠-脑轴机制

批准号:
32102626
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
朱灿俊
依托单位:
学科分类:
基础兽医学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱灿俊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肠道菌群紊乱导致的采食量降低是限制断奶仔猪生长的重要因素,但其作用机制尚不清楚。申请人前期研究发现:将腹泻仔猪的粪菌移植给小鼠,可显著抑制小鼠采食,同时发现迷走神经末梢的白介素受体表达升高、中枢孤束核神经元兴奋;而切断小鼠迷走传入神经后,则对其采食无影响。由此推测:仔猪肠道迷走神经末梢上的白介素受体可能通过感应肠道菌群紊乱信号,经孤束核投射引起食欲降低。为验证该假设,本项目首先选择不同腹泻程度和不同采食量的断奶仔猪,对粪便炎症因子水平、肠道微生物区系和采食量进行关联分析;随后,研究腹泻仔猪粪菌移植对迷走传入神经切除前后健康受体猪的采食量、结状神经节和孤束核兴奋性的影响,以及肠道迷走神经末梢白介素受体表达的影响;最后,运用光遗传学和神经元特异性敲除等技术,研究迷走传入神经及其白介素受体介导肠道菌群紊乱调控仔猪采食的机制。研究结果对深入揭示肠道菌群紊乱导致食欲降低的肠-脑轴机制具有重要意义。
英文摘要
Intestinal flora imbalance induced food intake reduction is an important factor limiting the growth of weaned piglets, but its mechanism is still unclear. The applicant’s preliminary research found that transplanting fecal microbiota from diarrhea piglets to mice can significantly inhibit the mice food intake, increase the expression of interleukin receptors in vagal afferent nerves terminal and activate the nucleus tractus solitarius neurons. However, fecal microbiota transplantation had no effect on food intake after subdiaphragmatic vagotomy. It is speculated that the interleukin receptors on the terminal of intestinal vagal afferent nerve may reduce appetite of piglets by sensing the signal of intestinal flora imbalance and projecting to the nucleus tractus solitaries. To test this hypothesis, the correlation of fecal inflammatory factors, gut microbiota and food intake of weaned piglets with different diarrhea degree and different food intake are analyzed. Subsequently, the effects of transplanting fecal bacteria from diarrhea to healthy recipient piglets on the food intake, excitability of nodose ganglion or nucleus tractus solitarius neurons and expression of interleukin receptors in the vagal nerve terminals of the intestinal before and after subdiaphragmatic vagotomy were studied. Finally, optogenetics and neuron specific knockout techniques were used to research the mechanism of vagal afferent nerve and its interleukin receptor mediated intestinal flora imbalance regulating piglet food intake. The results have a great significance to further reveal the gut-brain axis mechanism of intestinal flora imbalance induced anorexia.
仔猪充足的采食量是提高整个养殖周期效率的关键。胃肠道作为畜禽获取营养物质的唯一途径,存在大量食欲调节信号。这些信号通过迷走传入神经或体液循环,最终被下丘脑弓状核食欲调控中枢所感应,进而引起采食量改变。肠道与中枢间的这种信号传递即为肠-脑轴。以沙门氏菌为代表的病原菌导致采食量降低是限制畜禽生长发育的重要因素,而菌群紊乱引起的厌食进一步加剧了肠道炎症,引起掉膘,甚至脱水死亡。但是,菌群紊乱引起厌食的机制尚未完全解析。.为探究仔猪肠道菌群紊乱引起厌食的肠-脑轴机制。我们首先收集了不同腹泻程度仔猪采食量和粪便,并通过ELISA检测粪便中炎症因子的含量,结果发现仔猪腹泻程度与采食量呈显著负相关,与炎症水平呈显著正相关。同时通过粪菌移植实验发现,腹泻仔猪粪菌可显著抑制小鼠采食量,灌胃沙门氏菌和结肠灌注LPS均可显著抑制小鼠采食量。随后利用药物遗传学、钙成像和膈下迷走神经切除术等方法,阐明了沙门氏菌调控动物食欲的肠-脑轴神经环路,发现肠道菌群紊乱能够激活迷走传入神经,经神经投射抑制弓状核AgRP神经元兴奋性,降低动物采食量。最后,以TLR4flox/flox小鼠为模型,通过特异性敲除迷走传入神经TLR4受体,揭示菌群紊乱引起的厌食主要通过肠道迷走神经末梢TLR4感应。.综上所述,迷走传入神经通过肠道末梢TLR4感应肠道沙门氏菌诱导的厌食信号,经迷走神经传递,抑制食欲调控中枢下丘脑弓状核AgRP神经元兴奋性,最终降低动物采食量。研究结果对深入揭示沙门氏菌诱导小鼠食欲降低的肠-脑轴机制具有重要的理论意义,同时也为靶向TLR4提高畜禽采食量提供新的策略。.目前本课题已发表论文6篇,其中SCI论文1篇,同时投稿至Cell Reports(Under revise)1篇,Nature Neuronscience (Under review)1篇。授权专利1件,申请专利2件。获广东省科技进步一等奖1项(排名:12/15,项目作为创新点一主要内容)。此外,项目执行过程中项目负责人晋升副教授,并获批广东省杰青资助,同时培养硕士研究生4名。
仔猪肠道菌群紊乱通过迷走神经末梢受体调控食欲的肠-脑轴机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    朱灿俊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金