不同聚合度低聚木糖差异化干预大肠杆菌粘附素表达抑制鸡肠道损伤的分子机制
批准号:
32102584
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:
王伟唯
依托单位:
学科分类:
饲料学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王伟唯
中文摘要
大肠杆菌感染可造成肉鸡生产中超过15%的死亡率,带来严重经济损失。抑制大肠杆菌对肠道的感染可减轻鸡全身性症状发生。细菌引起感染的首要前提是粘附于宿主细胞,项目组前期发现不同聚合度低聚木糖(XOS)可差异化降低大肠杆菌对鸡肠细胞的粘附,但其机制不清楚。基于前期组学结果(不同聚合度XOS差异化影响细菌粘附素表达)和前人发现(sRNA可介导糖类物质对细菌粘附因子表达的调控),项目组推测不同聚合度XOS可能差异化影响大肠杆菌sRNA而干预其粘附素表达,进而差异化抑制其对肠道的粘附和损伤。故本项目拟首先探究不同聚合度XOS差异化干预大肠杆菌粘附素表达抑制鸡肠道损伤的功效;然后在体外通过构建关键基因突变菌株,阐明sRNA介导不同XOS干预大肠杆菌粘附素表达及损伤鸡肠道的分子机制。本项目的实施可完善XOS的作用机制理论并可筛选出适宜聚合度XOS,为养殖中XOS的合理应用及大肠杆菌感染的防控提供实践指导。
英文摘要
Escherichia coli infection can cause more than 15% mortality of chickens, resulting in serious economic losses to chicken production. Inhibiting the intestinal infection of E. coli can reduce the occurrence of systemic symptoms in chickens. In general, adhesion to host cells is the primary prerequisite for E. coli infection. The project team found that xylooligosaccharides (XOS) with different degrees of polymerization can differentially suppress E. coli adhesion to chicken intestinal cells, but the mechanism remains unclear. Based on our previous results (XOS with different degrees of polymerization can differentially affect adhesin expression profile of bacteria) and other research findings (carbohydrates can affect adherence factor expression of bacteria via regulation of sRNA), we speculate that XOS with different polymerization degrees might differentially interfere adhesin expression of E. coli by regulation of sRNA, thus differentially inhibiting the adhensive damage of E. coli to chicken intestine. Therefore, we will first explore the differential intervention of XOS with different polymerization degrees on E. coli adhesin expression and the resulting damage to chicken intestine. Afterwards, key gene mutant strains of E. coli will be constructed in vitro to reveal the mechanism of different XOS interfering E. coli adhesin expression and the resulting damage to chicken intestine via regulation of sRNA. The implementation of this project will perfect the mechanism theory of XOS and screen out the XOS with suitable polymerization degree, thus providing practical guidances for the rational application of XOS and the control of E. coli infection in chicken production.
大肠杆菌感染给肉鸡生产带来严重经济损失,大肠杆菌引起感染的前提是粘附于宿主细胞再进行侵袭。项目组前期发现不同聚合度低聚木糖(XOS)可抑制大肠杆菌粘附及某些粘附素表达,但其机制不清楚。本项目通过动物试验和体外试验发现:1)肉鸡饲料中添加XOS可缓解大肠杆菌攻毒导致的生长减缓和肠道损伤,抑制大肠杆菌在肠道的定殖及其易位、减少其粘附素等毒力因子表达。2)XOS可直接抑制大肠杆菌对鸡肠上皮细胞粘附,减少炎症及凋亡基因表达、上调紧密连接蛋白表达。3)体外发酵试验表明XOS及其不同聚合度单体可改善微生物和代谢物组成,其中木二糖和木三糖的效果相当,木四糖的效果相对较弱。肠道微生物代谢不同聚合度XOS单体的产物可减少大肠杆菌粘附素等毒力基因表达,其中木三糖的效果较好。4)XOS及其主要单体(木二糖~木四糖)可激活大肠杆菌木糖操纵子,分子对接显示木二糖~木四糖可与大肠杆菌木糖感应和转运蛋白稳定结合,提示XOS可能转运至菌体内发挥出与抗代谢物(2-脱氧葡萄糖)类似的抗代谢效应,破坏大肠杆菌的耐受性细胞周期,抑制粘附素等因子表达。另一方面,肠道菌群发酵XOS的主要产物~SCFA在高浓度下可通过破坏胞内pH稳态和色氨酸代谢抑制大肠杆菌粘附素等毒力因子并降低其耐受性。5)XOS可减少大肠杆菌外膜孔蛋白表达和破坏胞膜稳态,进而降低其粘附力。综上所述,XOS可能作为抗代谢物直接扰乱和通过改善肠道微生物间接扰乱大肠杆菌胞内生理,从而减少其粘附素等毒力基因表达,最终缓解其对鸡肠道的粘附和损伤,且聚合度较低的XOS效果更好。研究结果可为防控大肠杆菌感染提供新思路,创新XOS的作用机制理论,拓展其应用方向,并为XOS产品组成的优化提供依据。上述结果已发表SCI论文3篇、中文核心期刊论文1篇和会议论文2篇,申请国家发明专利1项,授权软件著作权2件,协助培养毕业博士生和硕士生各1名。
低聚合度木寡糖及其修饰物通过干预ppGpp信号抑制鸡肠道大肠杆菌抗生素耐受性的构效机制
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批准号:32573263
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:王伟唯
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依托单位:
基于肠上皮细胞-巨噬细胞互作探究果胶
寡糖及其修饰物缓解脂多糖诱导肉鸡肠
道炎性损伤的机制
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:王伟唯
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依托单位:
国内基金
海外基金