基于对文档内容的分析,现依次回答您的5个问题。 中文标题 二氢杨梅素通过调控PANoptosis(细胞程序性死亡)保护肠炎沙门氏菌感染的断奶仔猪

时间:2026年2月18日
来源:Food Frontiers

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该研究揭示了天然黄酮类化合物二氢杨梅素(DHM)在猪营养免疫中的新机制。通过体内外模型证实,DHM能通过激活一种名为PANoptosis(整合了焦亡、凋亡和坏死性凋亡)的新型细胞程序性死亡途径,选择性清除被肠炎沙门氏菌(S.Tm)感染的肠道上皮细胞(IECs),从而缓解感染、改善肠道形态并提升生长性能,为无抗饲料添加剂的开发提供了重要科学依据。

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材料与方法
研究采用16头平均体重8.1公斤的断奶仔猪,随机分为两组:基础日粮组(S.Tm组)和基础日粮添加1% DHM组(DHM + S.Tm组)。在预饲17天后,两组仔猪均连续5天口服攻毒肠炎沙门氏菌(S.Tm)ATCC14028。攻毒后第5天采集血清、回肠、结肠等样本,用于后续分析。体外研究则使用了猪肠上皮细胞系IPEC-J2等细胞模型,通过感染实验、蛋白质免疫印迹、流式细胞术、TUNEL染色、代谢组学及宏基因组学等多种技术手段进行验证。
结果
1. 改善生长性能与肠道形态
在感染前,饲喂DHM的仔猪平均日增重(ADG)显著提高,料重比(F:G)显著降低。攻毒期间,所有仔猪均表现出精神萎靡,但DHM + S.Tm组的ADG有高于S.Tm组的趋势。组织学分析显示,DHM处理显著提高了感染仔猪回肠的绒毛高度与隐窝深度的比值(V:C比),表明其减轻了S.Tm感染引起的肠道结构损伤。
2. 激活肠道组织的PANoptosis
Western blot分析显示,在S.Tm感染的仔猪回肠和结肠组织中,DHM处理显著上调了PANoptosis相关信号通路。具体表现为:MLKL和RIPK3的磷酸化水平显著升高(p-MLKL, p-RIPK3);凋亡执行蛋白Caspase-3的切割形式(cleaved-Caspase-3)增加;焦亡相关蛋白GSDME的活化显著增强。同时,炎症小体激活标志物Caspase-1(及其切割片段p20/p22)和NLRP3的水平也显著上升。有趣的是,TUNEL染色结果显示,DHM + S.Tm组回肠组织中凋亡细胞比例反而显著低于S.Tm组。这表明DHM可能促进了被感染细胞的快速、选择性清除(通过PANoptosis),而非导致广泛的、非特异性细胞凋亡。
3. 调节宿主代谢与肠道菌群
血清代谢组学分析发现,DHM显著改变了糖代谢(如降低3-磷酸甘油醛水平)、脂代谢等通路。在回肠和结肠组织中,DHM也广泛影响了氨基酸、碳水化合物和脂质代谢,尤其是显著富集了鞘脂代谢和脂肪酸降解通路。宏基因组分析表明,DHM增加了结肠内容物菌群的α多样性,并显著降低了结肠中沙门氏菌病原菌的丰度。通过Metorigin溯源分析,确认鞘脂代谢是DHM调控的关键宿主-微生物共代谢途径。
4. 体外验证DHM通过PANoptosis清除胞内菌
体外实验进一步证实了DHM的保护机制。在IPEC-J2等肠道上皮细胞中,DHM预处理本身并不引起细胞毒性(LDH释放和凋亡率未升高),但能显著降低S.Tm的胞内感染量。Western blot显示,DHM预处理激活了细胞内的PANoptosis信号,提高了p-MLKL、p-RIPK3、cleaved-Caspase-3和GSDME的表达。使用坏死性凋亡抑制剂Necrostatin-1(NEC-1)可阻断DHM诱导的p-MLKL升高,而使用激活剂TSZ则能进一步增强该效应,双向验证了DHM对坏死性凋亡通路的调控作用。此外,免疫共沉淀实验证实,PANoptosis的关键支架蛋白ASC能与Caspase-1、Caspase-8及RIPK1发生相互作用,表明在DHM作用下形成了PANoptosome复合体。
讨论
本研究系统阐释了DHM作为一种营养干预手段,在抵御肠炎沙门氏菌感染中的新机制。与传统抗生素直接杀菌不同,DHM通过“赋能宿主”的策略,即激活肠道上皮细胞固有的PANoptosis防御程序,精准、快速地清除已被病原菌侵入的细胞,从而阻断沙门氏菌在肠道的定植与扩散。这种作用同时伴随着宿主代谢的重编程(如鞘脂代谢)和肠道菌群稳态的恢复。该发现不仅为理解黄酮类化合物的免疫调节功能提供了新视角,也为开发用于畜牧业、替代促生长抗生素的功能性饲料添加剂奠定了坚实的理论和实验基础。
结论
综上所述,二氢杨梅素(DHM)能够有效缓解肠炎沙门氏菌对断奶仔猪的感染。其核心机制在于激活肠道上皮细胞的PANoptosis,从而促进受感染细胞的清除,减轻肠道损伤,改善生长性能,并降低结肠中的病原菌负荷。这项研究证实了DHM是一种极具潜力的营养性抗生素替代方案。

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