《The Journal of Nutrition》：Dietary supplementation of milk oligosaccharides supports intestinal barrier integrity and enhances immune function in weaned pigs
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摘要背景母乳低聚糖（MOs）在新出生哺乳动物上皮屏障功能的发育中起着关键作用。目的探讨三种合成 MOs——低聚半乳糖（GOS）、2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）和 3'-唾液酸乳糖（3'-SL）——对刚断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响。方法将 40 头杜洛克 × 长白 × 大
摘要
背景
母乳低聚糖（MOs）在新出生哺乳动物上皮屏障功能的发育中起着关键作用。
目的
探讨三种合成 MOs——低聚半乳糖（GOS）、2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）和 3'-唾液酸乳糖（3'-SL）——对刚断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响。
方法
将 40 头杜洛克 × 长白 × 大约克（DLY）仔猪（7.10 ± 0.25 kg），21 日龄断奶，随机分为四个处理组，饲喂基础日粮（BD）或添加 0.5% 不同 MOs（GOS、2'-FL 和 3'-SL）的基础日粮。
结果
2'-FL 和 3'-SL 显著提高了仔猪的生长性能，表现为料重比（F/G）和腹泻率降低（p < 0.05），而 GOS 对这些指标的影响有限。与饲喂 GOS 相比，补充 2'-FL 和 3'-SL 诱导了干物质（DM）、粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）等营养素更强的消化率，并增强了十二指肠碱性磷酸酶和麦芽糖酶以及空肠乳糖酶的活性（p < 0.05）。此外，2'-FL 和 3'-SL 不仅增加了肠道绒毛隐窝（V/C）比，还提高了空肠上皮中闭合蛋白 -1（ZO-1）和分泌型 IgA（sIgA）的丰度（p < 0.05）。此外，在 2'-FL 和 3'-SL 组的断奶仔猪食糜中，总细菌、Lactobacillus（乳杆菌）、Bifidobacterium（双歧杆菌）的丰度数值上高于 CON 组。重要的是，2'-FL 和 3'-SL 选择性地增加了肠系膜淋巴结（MLNs）中 CD4+/CD8+ 细胞的比例，但减少了 MLNs Th17 的丰度和血清中 IL-6 的含量。此外，补充 2'-FL 和 3'-SL 增加了SLC2A2和SLC27A4的表达水平，但显著降低了空肠中IL-17A、IL1B和RELA的表达水平（p < 0.05）。
结论
这些结果表明，MOs 对断奶仔猪显示出显著的有益效果，且具有结构依赖性，因为 2'-FL 和 3'-SL 比 GOS 更有效，部分原因是改善了营养吸收和肠道屏障功能。
引言
猪乳是新生仔猪的最佳营养资源，在出生后的关键早期阶段支持其肠道和免疫系统发育方面起着关键作用 (1)。经验证据表明，与接受正常哺乳的仔猪相比，被剥夺初乳的新生仔猪生存率显著降低且肠道健康受损 2, 3。断奶应激进一步加剧肠道屏障功能障碍并引起肠道微生物组组成的大幅改变，从而增加仔猪对消化系统疾病和腹泻的易感性 4, 5。这些不良影响突显了特定猪乳成分——包括乳糖、脂质和母乳低聚糖（MOs）——的关键重要性，它们以其促生长和免疫调节特性而闻名。在这些成分中，人乳 MOs 在初乳中的浓度为 9–22 g/L，在成熟乳中的浓度为 4–15 g/L，已被证明能促进肠道成熟和功能 (6)。
MOs 是存在于哺乳动物乳汁中的一组结构多样的复杂碳水化合物。迄今为止，已鉴定出超过 200 种不同的 MO 变异体。基于其功能部分，MOs primarily 分为三类：岩藻糖基化寡糖（如 2'-FL）、唾液酸化寡糖（如 3'-SL）和非岩藻糖基化/中性寡糖（如乳糖 -N- 三糖 II，LNT2）(7)。值得注意的是，母猪乳中含有超过 50 种已鉴定的 MOs，其中 3'-SL 在整个泌乳期始终为主要成分 8, 9。此外，由通过 β-1, 4-糖苷键连接的多个半乳糖单元组成的不可消化 GOS，被广泛用作婴儿配方奶粉中的益生元添加剂，以维持肠道微生物组稳态和胃肠道功能 10, 11。
作为仅次于乳糖的主要碳水化合物成分，以及蛋白质和脂肪含量，MOs 发挥广泛的生理作用，包括促进肠道健康、调节免疫反应和抑制病原菌 (6)。这些生理效应与 MOs 的结构多样性和复杂性密切相关。例如，2′-FL 的特征是通过 α1-2 连接连接到乳糖上的岩藻糖残基，已被证明在 DSS 诱导的结肠炎模型中通过上调关键的紧密连接蛋白如ZO-1、occludin和Claudin-1来增强肠道屏障完整性 (12)。同样，在 IPEC-J2 细胞模型中，α-2,3-连接的唾液酸化寡糖 3′-SL 上调了ZO-1的表达水平 (13)。此外，在脂多糖（LPS）挑战的小鼠中，GOS 被证明能修复萎缩和受损的空肠绒毛 (14)。总的来说，上述例子说明了 MOs 在保护和恢复肠道屏障完整性方面的保护作用。
肠道屏障受损会增加其通透性，使病原体相关分子模式（如 LPS）易位进入固有层。这一过程随后激活关键的炎症信号通路，包括 NF-κB，并刺激促炎细胞因子的产生 15, 16。使用溃疡性结肠炎小鼠模型的研究表明，3'-FL 在恢复肠道黏膜屏障方面发挥保护作用。它主要通过抑制 STAT3 通路有效地降低 TNF-α和 IL-6 等炎症介质的水平 (17)。同样，涉及肠毒素性E. coli挑战的断奶仔猪的研究表明，3'-SL 导致肠道黏膜内促炎细胞因子水平的显著降低 (18)。肠道稳态的维持依赖于免疫细胞产生的免疫细胞因子的动态平衡，以协调免疫反应。使用感染E. coli的小鼠模型研究表明，3'-SL 和 2'-FL 可能协同作用，增加肠道黏膜固有层中调节性 T 细胞（Treg）的数量，促进肠道干细胞的发育，并加强肠道粘液层，共同有助于提高断奶小鼠的生存率 (19)。
虽然大量证据已经确立了 MOs 在啮齿动物模型中的有益效果，但评估其在缓解仔猪断奶应激方面的效力的系统研究仍然稀缺，且其生理效应背后的结构 - 功能关系尚未完全阐明。因此，本研究旨在探讨 MOs 的不同结构构型如何影响断奶后仔猪的生长性能和胃肠道健康，最终目标是为制定最佳饮食干预提供理论基础和实际指导。
章节片段
动物日粮和实验设计
一组 40 头雄性仔猪，刚断奶，由杜洛克 × 长白 × 大约克品种组成，21 日龄，初始平均体重 7.10 ± 0.25 kg，根据完全随机设计随机分配到四个不同的日粮处理组：(1) CON：基础日粮；(2) GOS：基础日粮 + 5 g/kg GOS；(3) FL：基础日粮 + 5 g/kg 2′-FL；和 (4) SL：基础日粮 + 5 g/kg 3′-SL。中国科学院过程工程研究所（北京，中国）提供了 3′-SL
饮食补充母乳低聚糖对断奶仔猪生长和营养消化率的影响
根据表 2，饮食 MOs 显著降低了 F/G。此外，与 CON 和 GOS 处理相比，3'-SL 组显著增加了平均日增重（ADG）并进一步降低了 F/G (p < 0.05)。此外，与 CON 组相比，2'-FL 和 3'-SL 都导致腹泻发生率降低 (p < 0.05)。
表 3 显示，2'-FL 或 3'-SL 显著增强了相对于 CON 和 GOS 组的干物质（DM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、灰分和总能（GE）的表观全肠道消化率（ATTD）(p < 0.05)。
MOs 对炎症细胞因子和血清免疫球蛋白的影响
图 1 说明了饮食 MOs
讨论
母乳不仅提供全面均衡的营养，而且富含各种生物活性成分，包括 MOs，被认为是新生动物的重要营养来源。利用哺乳动物模型的研究证明了它们在影响肠道微生物组、增强免疫反应和维持肠道完整性方面的多重作用 25, 26。本研究旨在评估 GOS、2'-FL 和 3'-SL 不同结构形式的影响
数据可用性
手稿中描述的数据、代码手册和分析代码将在要求时提供。
资助
这项工作得到了国家自然科学基金（32372897）和四川省生猪创新团队（SCCXTD-2024-8）的支持。
致谢
JH 和 KX 构思并设计了实验。YX 进行了动物试验并撰写了手稿。BY、ZH、YL、PZ 和 XM 进行了生化分析。JY、JL 和 HY 对手稿的结果和讨论提供了建设性意见。所有作者都已阅读并批准了最终手稿。
谢坤宏 | 许伊丹 | 于冰 | 黄志清 | 罗雨恒 | 郑平 | 毛祥冰 | 余杰 | 罗俊秋 | 闫慧 | 何军
四川农业大学动物营养研究所，四川省，成都，611130，中国
