胆汁酸补充剂减少了断奶仔猪的肝脏脂质沉积，并调节了胆汁酸代谢和肠道微生物群

《The Journal of Nutrition》：Bile acid supplementation reduced hepatic lipid deposition and modulated bile acid metabolism and the gut microbiota in weaned piglets

　　早期断奶猪因氧化应激引发肝脏脂质沉积，本研究通过补充500 mg/kg胆汁酸（BA）探讨其调控机制。结果显示BA显著降低血清和肝脏甘油三酯（49.2%、40.7%）、总胆固醇（45.7%）水平，同时提升高密度脂蛋白胆固醇（69.9%）。肝脏脂代谢相关基因表达呈现合成下调（FASN、ACAT2）与分解上调（ACOT1、PPARA）的双重调控。肠道菌群分析表明BA补充使梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1）丰度激增447%，而乳酸杆菌（Lactobacillus）丰度下降14.38%。Spearman相关分析揭示肝脏胆汁酸水平与血脂指标及脂代谢基因存在显著正相关。本研究证实BA通过肝肠轴调节改善断奶猪肝脏脂代谢紊乱。

　　

邱月琴|刘世龙|王莉|江宗勇|杨学芬

国家畜禽育种产业重点实验室；农业农村部华南动物营养与饲料科学重点实验室；广东省动物育种与营养重点实验室；广东省农业科学院动物科学研究所，广州510640，中国

摘要

背景

早期断奶可能会在仔猪体内引起显著的氧化应激，可能导致肝脏脂质沉积，并对代谢健康和生长产生不利影响。

目的

本研究旨在探讨胆汁酸（BA）补充对断奶仔猪肝脏脂质代谢的影响。

方法

64只21日龄的断奶仔猪（Duroc×(Landrace×Yorkshire)，体重8.21 ± 0.20公斤）被随机分为两组（每组8栏，每栏2只阉割雄性和2只雌性）。仔猪分别接受对照组饮食（CON）或添加了500毫克/公斤胆汁酸的对照组饮食（BA），持续14天。测量了生长性能、与肝脏脂质代谢相关的基因和蛋白质表达、肝脏和回肠中的胆汁酸谱型以及回肠微生物群（16S rRNA测序）。数据采用双尾非配对t检验和Kruskal-Wallis检验进行分析。

结果

与对照组相比，胆汁酸组血清甘油三酯（TG）、血清总胆固醇（TC）和肝脏TG显著降低（分别降低49.2%、45.7%和40.7%；P<0.05），同时血清HDL-C显著升高（69.9%；P<0.05）。胆汁酸补充显著下调了与肝脏脂质生成相关的基因和蛋白质，但上调了与脂质分解相关的基因（P<0.05）。肝脏脂质组学分析显示，胆汁酸补充增加了磷脂胆碱（83.0%），同时减少了三酰甘油（84.9%）、鞘磷脂（54.7%）和二酰甘油（73.2%；P<0.05）。胆汁酸补充显著增加了肝脏结合型胆汁酸（54.2%）、胆酸（162%）和 Chenodeoxycholic 酸（270%），以及肝脏中FXR（57.0%）、SHP（73.7%）和 CYP7B1（110%）的表达（P<0.05）。此外，胆汁酸补充显著降低了回肠中Lactobacillus的丰度（14.38%），但增加了Clostridium_sensu_stricto_1（447%）和Blautia（134%）的丰度（P<0.05）。Spearman相关性分析表明，肝脏胆汁酸和回肠微生物群与血清TC和TG、肝脏TG以及与脂质生成相关的基因有很强的相关性。

结论

我们的结果表明，胆汁酸补充通过调节胆汁酸代谢和肠道微生物群组成，减少了断奶仔猪的肝脏脂质沉积。

引言

在早期断奶期间，仔猪生理上不成熟，极易受到断奶应激的影响，这会引发严重的氧化应激、内质网（ER）应激、炎症和肝细胞凋亡，最终导致肝脏损伤1, 2, 3。作为最大的内脏器官，肝脏通过从头合成、氧化和脂肪酸的排泄来维持脂质稳态[4]。先前的研究表明，氧化应激和ER应激会促进肝脏脂质积累5, 6。早期断奶还与肝脏形态异常和脂质代谢途径失调有关。具体来说，它会上调脂质生成基因，如脂肪酸合成酶（FASN）和酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶2（ACAT2），同时降低脂肪酸氧化成分的表达，包括酰基辅酶A硫酯酶1（ACOT1）、酰基辅酶A硫酯酶2（ACOT2）、过氧化物酶体增殖激活受体α（PPARA）和β-氧化酶活性[7]。这种代谢失衡增加了肝脏脂肪沉积的风险，损害了仔猪的代谢健康和生长性能[8]。

胆汁酸（BA）由肝脏中的胆固醇合成，通过激活法尼醇X受体（FXR）和G蛋白偶联的胆汁酸受体（TGR5）来调节脂质代谢[9]。先前的研究表明，饮食中的胆汁酸可以降低小鼠的血清和肝脏总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平10, 11。同样，也有报道指出胆汁酸补充可以改善鱼类[12]和肉鸡[13, 14]的肝脏脂质代谢。在宫内生长迟缓（IUGR）仔猪中，饮食中的胆汁酸补充可以下调肝脏脂质合成相关基因的表达[15]。然而，胆汁酸补充对出生体重正常的断奶仔猪肝脏脂质代谢的影响仍知之甚少。

肠道微生物群在调节宿主脂质代谢中起着关键作用[16]。肠道微生物群与宿主脂质稳态之间的相互作用与宿主生理和代谢疾病密切相关[17]。胆汁酸由宿主产生，并被肠道微生物修饰，是调节肠道微生物群的关键因素。相反，肠道微生物群通过与胆汁酸的相互作用来调节宿主脂质代谢[18]。因此，平衡的胆汁酸池和肠道微生物生态系统对于维持脂质代谢稳态至关重要。尽管先前的研究已经探讨了特定胆汁酸对肠道微生物群组成的影响11, 19，但胆汁酸补充引起的肠道微生物群组成变化、胆汁酸谱型与断奶仔猪脂质代谢之间的关系尚未得到研究。

在这项研究中，我们假设胆汁酸补充可以通过调节胆汁酸谱型和肠道微生物群组成来调节断奶仔猪的肝脏脂质代谢。据此，我们研究了胆汁酸补充对生长性能、肝脏脂质代谢、胆汁酸谱型（血清、肝脏和回肠消化物中）以及回肠微生物群的影响。此外，我们还探讨了胆汁酸补充调节的肝脏脂质代谢变化、胆汁酸谱型和肠道微生物群组成之间的潜在相关性。

材料与方法

本实验研究得到了广东省农业科学院动物护理和使用委员会的批准（授权编号GAASIAS-2016-017）。

胆汁酸补充对断奶仔猪生长性能的影响

如表1所示，与对照组相比，胆汁酸补充 tend to 增加体重增重（P=0.09）和日增重（P=0.08）。胆汁酸补充对平均日饲料摄入量（ADFI）或饲料转化效率（G/F）没有显著影响。

胆汁酸补充对断奶仔猪肝脏和血清脂质指标以及与肝脏脂质代谢相关的基因和蛋白质的影响

与对照组相比，胆汁酸组的血清TG降低了49.2%，血清TC降低了45.7%，同时血清HDL-C升高了69.9%（P<0.05）（图1A）。两组之间的血清LDL-C或NEFA水平没有显著差异。胆汁酸组的肝脏TG含量

讨论

肝脏是脂肪酸合成和利用的中心器官。在养猪生产中，断奶应激会导致断奶仔猪肝脏出现氧化应激、ER应激、炎症和细胞凋亡2, 3。这些病理变化可能会通过改变与脂质代谢相关的肝脏基因来增加脂肪沉积的风险6, 7。尽管没有研究表明升高的肝脏脂质沉积会对出生体重正常的新生断奶仔猪产生不利影响

结论

总之，研究结果表明，胆汁酸补充通过调节胆汁酸代谢和肠道微生物群组成，减少了断奶仔猪的肝脏脂质沉积。这些发现表明，胆汁酸补充可能缓解早期断奶应激对肝脏脂质代谢的负面影响。

未引用的参考文献

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资金来源

本研究得到了广东省基础与应用基础研究基金会（编号2022A1515110799，编号2024A1515013075）、广州市科技项目（编号2024E04J1250，编号202206010193）、国家重点研发计划（编号2021YFD1300402）、中国农业研究系统（CARS-35）以及农业科学高级研究院科技创新战略建设专项基金（R2020PY-JX007，202106TD）的财政支持。

利益声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者的职责如下：XY和ZJ负责整个试验的构思和设计；YQ和SL负责进行仔猪试验；YQ和LW负责实验室分析；YQ负责撰写手稿；所有作者共同审阅并批准了最终手稿。