《无抗生素、含特定氨基酸组成的低蛋白质日粮对断奶猪生长和肠道菌群的影响》
摘要
研究调查了氨基酸对断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响，饲喂无抗生素、低蛋白质日粮。实验1分为5个处理:
（1）对照组添加抗生素;
（2）含抗生素的低蛋白饮食;
（3）不含抗生素的低蛋白饮食（LP）;
（4）低蛋白饮食，增加10%的必需氨基酸(LP110);
（5）LP110饮食中Met + Cys、Thr和Trp含量增加12%。
随着饲粮必需氨基酸水平的升高，肠道消化酶活性和形态改善，生长性能下降（必须氨基酸的副作用？），说明饲粮氨基酸水平过高。
试验2包括试验1的5个处理，额外增加了两个处理组：
（1）在LP饲粮中添加5%的必需氨基酸(LP105)
（2）LP105饲粮中添加6%的Met + Cys、Thr和Trp
LP105处理饲料效率最佳，血浆内毒素浓度降低，粪便乳酸浓度增加，普雷沃特菌科（Prevotellaceae）和罗氏菌属（Roseburia）丰度增加。本研究结果表明，无抗生素低蛋白质日粮中的最佳氨基酸结构可以有效改善断奶仔猪的生长性能和肠道健康，并调节粪便微生物结构。
1 引言
自20世纪50年代以来，在农场动物中常规使用抗生素促进了动物生长，预防了疾病然而，抗生素耐药性正在引起全球关注和公共卫生危机欧盟和美国禁止在动物饮食中使用抗生素预防疾病和作为生长促进剂。因此，探索抗生素替代品的新策略是迫切和必要的。此外，研究无抗生素条件下猪的营养需求也具有重要意义。低蛋白质饲粮可以降低饲料成本，同时有效减轻饲粮蛋白质过剩的营养负担，减少后肠微生物蛋白发酵，减轻猪和人的胃肠道疾病。（低蛋白的优势）
然而，从饮食中去除抗生素也可能损害生长性能并破坏肠道微生物结构。此外，降低饲料蛋白质含量和去除抗生素会影响小肠营养物质的吸收和关键氨基酸转运体和受体的mRNA表达，此外，从饲料中去除抗生素将不可避免地导致微生物数量增加，微生物是重要的氨基酸消费者，这可能导致低蛋白饲料中氨基酸消耗增加，缺乏限制性氨基酸。综上所述，在无抗生素低蛋白质日粮中可能需要添加额外的关键氨基酸，以满足断奶仔猪最佳生长性能的营养需求。（除去抗生素的副作用）
必需氨基酸在促进生长和肠道健康方面发挥着重要作用，是许多生物活性物质的前体例如，赖氨酸(Lys)是猪的主要限制性氨基酸，严重影响整个身体的蛋白质合成和分解代谢。12,13适当水平的含硫氨基酸可以显著促进肠道发育，促进肠道成熟。苏氨酸(Thr)对肠道粘蛋白的合成和维持肠道屏障功能有重要影响。色氨酸(Trp)通过吲哚胺分解代谢2,3-双加氧酶通路可能参与调节T细胞增殖和抗氧化摩尔的产生可以缓解肠道免疫炎症分子。16支链氨基酸，包括亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)和缬氨酸(Val)在调节小肠氨基酸和肽转运体(尤其是rBAT和PepT-1)的表达中起着至关重要的作用此外，氨基酸可以被肠道微生物广泛代谢，通过改变晶体氨基酸添加量来改变饲粮氨基酸分布，对宿主肠道菌群结构和肠道健康有着深远的影响。
我们以前的许多研究都集中在单个氨基酸对低蛋白质饲粮中添加抗生素的猪生长性能和肠道健康的影响。然而，在没有抗生素补充的情况下，对系统膳食氨基酸谱的影响还没有进行过研究。本研究的目的是在考虑无抗生素、低蛋白质日粮的情况下，研究猪生长性能和肠道健康的最佳必需氨基酸谱。
2 材料与方法
2.1 实验设计
试验1:180头21日龄断奶(杜×长×大)猪;试验采用完全随机区组设计，将平均初始体重为8.15±1.10 kg的猪随机分为5个饲粮处理，每个圈处理6头猪，每个处理6头猪。试验结果如下:
(1)对照组(粗蛋白质21%，粗蛋白质21%)添加金四环素(Ctr + AGP);
(2)氨基酸平衡的低蛋白质饲粮(CP 17%)，添加金四环素(LP + AGP);
(3)氨基酸平衡的低蛋白质饲粮(蛋白质含量17%)，不添加金四环素(LP);
(4)低脂饲粮中标准回肠可消化(SID)必需氨基酸含量为10%，包括赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、亮氨酸、Ile、Val和蛋氨酸(Met) +半胱氨酸(Cys) (LP110);
(5) LP110日粮(LP110 + AA)中SID Met + Cys、Thr和Trp含量为12%。
每个处理重复6次，每个重复3公3母。
试验期4周。在试验的最后一周，在饲粮中添加0.25%的氧化铬作为外源指标，以衡量饲粮中营养物质的表观全消化道消化率。
表1净能量、粗蛋白和膳食标准化回肠消化饮食必需氨基酸在实验在实验1和2营养
在第1、14和28天记录猪的体重和采食量，并由不知情的受试者对其腹泻情况进行评分第14 天时，每个重复1头猪采用电刑安乐死。将十二指肠、空肠和回肠的中间肠段(约5 cm长)用冰冷生理盐水冲洗，并保存在4%多聚甲醛中进行组织学分析。采集空肠黏膜，立即在液氮中快速冷冻，并在−80°C保存，用于分析消化酶活性。在第25 ~ 27天，每个猪圈随机选择3头猪采集具有代表性的粪便样本。将每个猪圈的粪便样本混合，并将具有代表性的等分(200 g)在65°C下干燥72小时，并在- 20°C下储存，以便后续的营养消化率分析。第28天，每个重复随机选择一头猪，禁食一晚后用抗凝管(Becton, Dickinson & Co.， NJ, USA)从颈静脉中采集血液样本。（测量的指标：腹泻情况，组织学分析，消化酶分析，营养消化率分析，血清分析）
试验2选用210头21日龄断奶、平均初始体重为7.21±0.97 kg的杜×长×大杂交断奶仔猪，按上述方法随机分为以下7个处理，试验期5周:试验1采用相同的5个处理，外加2个处理
（1）LP饲粮中SID必需氨基酸含量为5% (LP105)；
（2） LP105饲粮中Met + Cys、Thr和Trp含量为6% (LP105 + AA)。
每个处理重复5次，每个重复3男3女。此后，所有猪连续饲喂满足NRC(2012)（这个饲料与青海老师所用的一致）营养推荐的相同商业饲粮57 d。在试验第5、7和9周，按上述方法测定表观全消化道营养物质消化率。
分别在第1、14、35、64和92天记录体重和采食量。腹泻情况评分如上所述。第35 d时，每个重复随机抽取1头猪按上述方法采集血液样本;将每个重复的粪便内部部分充分混合，放入两个10ml无细菌离心管中;一份样品用于乳酸和短链脂肪酸(SCFAs)分析，另一份用于菌群结构测定。所有新鲜粪便样本立即在液氮中快速冷冻，并在−80°C保存，直到分析。在第33 ~ 35 d、47 ~ 49 d和68 ~ 70 d收集粪便样本，进行上述营养物质消化率分析。（测量的指标：腹泻情况，血清样本，粪便进行乳酸和短链脂肪酸分析，粪便进行微生物结构分析）
2.2 饲料和粪便样本的化学分析
饲料和粪便干物质(DM)、CP、总能(GE)和有机质(OM)以及饲料钙和总磷的分析是根据官方分析化学家协会(2007)的方法进行的采用原子吸收分光光度计(日立Z-2000自动吸收分光光度计，日本东京)，按照williams的方法测定氧化铬。
2.3 血清化学分析
如前所述，使用S-433D氨基酸分析仪(Sykam, Munich, Germany)测定血浆氨基酸浓度，血浆尿素氮浓度的测定使用生化分析仪(拜耳，制造拜耳诊断制造)和血液尿素氮试剂盒(南京建成生物工程研究所，南京，中国)血浆d -乳酸，和二胺氧化酶，水平的测定采用商业ELISA试剂盒(北京冬松博业生物技术有限公司，北京，中国)，根据制造商的方案进行。采用定量显色终点鲎试剂内毒素检测试剂盒(目录号KTE 20;中国安徽省厦门市TAL实验设备有限公司)，按照生产厂家的说明。
2.4 小肠形态学分析
固定的肠道样本用石蜡包埋。使用旋转切片机，以约5 μm的厚度切片，用苏木精和伊红染色。用40倍放大的光学显微镜测量绒毛高度和隐窝深度(CK40, Olympus, Tokyo，日本)。测量了每个节段中至少10个方向良好的完整绒毛及其相关隐窝。
2.5 空肠双糖酶活性
根据我们之前的研究，使用底物(Sigma-Aldrich, Darmstadt, Germany)来测定空肠蔗糖酶、乳糖酶和麦糖酶的活性根据既往研究的方法，使用双胆酸蛋白测定试剂盒(南京建成生物工程研究所，南京，中国)测定空肠粘膜蛋白浓度所有的反应都重复进行，结果以每毫克蛋白质的总活性表示
2.6 粪便乳酸和短链脂肪酸浓度
粪便乳酸盐和SCFAs浓度的测定如前所述，28略有修改。简而言之，将约0.6 g粪便样本放入10 ml离心管中，用8 ml超纯水稀释并均质。然后以10000 rpm离心15 min，得到上清液。如上一项研究所述，使用Dionex ICS-3000离子色谱系统(Dionex, Sunnyvale, CA, USA)和气相色谱法测定上清液中的SCFAs和乳酸盐浓度
2.7 粪便微生物群16S RNA测序分析
扩增细菌16S rRNA基因在V3-V4区，使用QIIME软件对Illumina fastq原始文件进行多路复用和质量过滤。操作分类单位(Operational taxonomic units, OTUs)采用usparse方法定义为相似阈值为97%的单位。然后应用UCHIME对异常基因序列进行识别和删除。核糖体数据库项目分类器(http://rdp.cme.msu.edu/)也被引用，以90%的置信水平对OTUs进行分类单元依赖分析。
2.8 统计分析
以每圈为一个实验单元获得数据。采用SAS试验和Turkey检验 的广义线性模型对试验数据进行分析。P值≤0.05被认为是显著的，P < 0.1 有差异趋势; 根据归一化OTU reads计算群落丰富度的覆盖估计量(ACE)、Chao指数和观测种数指数(Sobs)以及群落多样性的Shannon指数。加权UniFrac距离矩阵使用OTU丰度表构建，并通过主坐标分析(PCoA)进行可视化。当细菌的对数LDA值超过2.0时，采用线性判别分析(LDA)效应量算法对差异菌的丰度进行分类。
（差异分析，ACE,Chao,lefse,PCoA分析）
3 结果
3.1 氨基酸分布可调节生长性能
实验1的生长性能数据如图1和表S3所示。试验1中，LP + AGP 饲粮饲喂猪的平均日增重(ADG)与Ctr + AGP饲粮饲喂猪的平均日增重(ADG)无显著差异。与LP + AGP治疗组相比，LP110和LP110 + AA治疗组在第1 ~ 14天和第1 ~ 28天ADG明显降低(P <0.05)，但在d 15 ~ 28期间无明显变化。第1 ~ 14 d, LP + AGP和LP处理组的饲料转化效率(FCE)高于Ctr + AGP处理组(P <0.05)，但在d 15-28或d 1-28期间无显著差异。与LP和LP + AGP治疗组相比，LP110和LP110 + AA治疗组在d 1-14和d 1-28期间FCE下降(P <0.05)，但在d 15 ~ 28期间无明显变化。与Ctr + AGP治疗组比较，LP + AGP、LP、LP110和LP110 + AA治疗组腹泻率和粪便评分明显降低(P <0.05)。
试验1结果表明，饲粮必需氨基酸添加量增加10%并没有改善无抗生素低蛋白质饲粮仔猪的生长性能，但降低了腹泻发病率。我们推测，膳食必需氨基酸增加10%可能有些过量了，并不能有利于生长，或者实验的时间可能过短。
因此，在实验2中，我们在实验1中使用的5个处理的基础上，增加了2个饲粮必需氨基酸增加5%的处理，并将实验时间延长至5周。实验2的生长性能数据如图1和表S4、S5所示。†与LP处理组相比，LP + AGP和LP105组在d 1-35期间ADG数值增加。与Ctr + AGP治疗组比较，LP、LP + AGP、LP105 + AA、LP110和LP110 + AA治疗组在d ~ 14 d FCE下降(P <0.05)，但在d 14-35和d 1-35期间没有。Ctr + AGP和LP105治疗组前5周的FCE无差异。与LP105治疗组比较，LP110和LP110 + AA治疗组FCE (P <0.05)。LP + AGP、LP、LP105、LP105 + AA、LP110和LP110 + AA治疗组前5周的腹泻率和粪便评分均明显低于Ctr + AGP治疗组(P <0.05)。为探讨饲粮中添加高水平必需氨基酸是否能促进肠道健康，从而提高日后的生长性能，试验2的所有猪在第36 ~ 92天饲喂另一种配方饲粮。试验2 7个处理在d 36 ~ 92 d期间，平均日增重、平均日采食量和FCE均无显著差异(表S5†)。
3.2 氨基酸分布影响小肠形态
与Ctr + AGP处理组相比，LP + AGP处理组十二指肠绒毛高度和空肠绒毛高度/隐窝深度比显著升高，空肠隐窝深度显著降低(P < 0.05)。与LP+ AGP处理组相比，LP处理组十二指肠和回肠绒毛高度呈下降趋势，空肠隐窝深度呈增加趋势。与LP处理组相比，LP110 + AA处理组回肠绒毛高度明显增高(表2、图2)。
3.3 氨基酸谱提高了空肠消化酶活性
Ctr + AGP与LP + AGP处理组空肠消化酶活性无显著差异(图3)。与LP + AGP处理组相比，LP处理组麦芽糖酶活性显著降低(图3A, P < 0.05)。与LP处理组相比，LP110和LP110 + AA处理组空肠乳糖酶和蔗糖酶活性显著增强(图3B和C, P <0.05)。
image.png
3.4 氨基酸分布影响养分消化率
试验1中，LP + AGP处理组DM和OM的表观全消化道消化率均高于Ctr + AGP处理组(图4C和D, P <0.05)。与LP + AGP处理组相比，LP处理组大鼠GE、DM和OM的表观全消化道消化率显著降低(图4B-D, P <0.05)。与LP处理组相比，LP110和LP110 + AA处理组CP和GE的表观全消化道消化率显著提高(图4A和B, P <0.05)。
试验2，在育婴期(d 1 ~ 35)， LP + AGP处理组对GE、DM和OM的表观全消化道消化率显著高于Ctr + AGP处理组(图4F-H, P <0.05)。与LP + AGP处理组相比，LP处理组CP、GE、DM和OM的表观全消化道消化率显著降低(图4E-H, P <0.05)。LP110 + AA处理组CP、GE、DM和OM的表观全消化道消化率显著高于LP处理组(图4E-H, P <0.05)。第7周，LP110和LP110 + AA处理组与LP组相比，GE的表观全消化道消化率呈上升趋势(表S6†)。
image.png
3.5 氨基酸分布影响氮代谢和肠道通透性
实验1的血清数据见表3。与Ctr + AGP处理组相比，4个低蛋白饲粮处理组血浆尿素氮和内毒素浓度均显著降低(p < 0.05)。二胺氧化酶和血浆浓度d -乳酸在不同处理组间无差异。与Ctr + AGP治疗组比较，LP +AGP治疗组血清中Lys、Met、Thr、天冬酰胺、丝氨酸含量浓度升高(P < 0.05)，组氨酸和鸟氨酸含量下降。与LP110处理组相比，LP110 + AA处理组蛋氨酸和苏氨酸浓度升高，谷氨酸、鸟氨酸和天冬氨酸浓度降低(P < 0.05)。
实验2的血清数据如表4所示。6个低蛋白饲粮处理组的血浆内毒素浓度均低于Ctr + AGP处理组(P < 0.05)。
不同处理组间血浆二胺氧化酶和d -乳酸浓度无差异。相比之下Ctr + AGP处理组、LP + AGP处理组赖氨酸和谷氨酸浓度升高(P < 0.05)，血浆组氨酸浓度降低(p < 0.05)。与Ctr + AGP处理组相比，6个低蛋白饲粮处理组血浆总氨基酸浓度显著升高(P < 0.05)。
3.6 氨基酸分布影响粪便中乳酸和SCFAs的浓度
Ctr + AGP和LP105处理组的粪便乳酸浓度没有差异，但明显高于LP110处理组(图5,P <0.05)，且有高于LP + AGP、LP、LP105 + AA和LP110 + AA处理组的趋势。LP105 + AA和LP110 + AA处理组粪便乙酸盐浓度高于LP + AGP和LP110处理组(图5,P <0.05)。LP、LP105、LP105 + AA、LP110和LP110 + AA处理组的粪便丁酸盐浓度显著高于LP + AGP处理组(图5,P <0.05)，粪便丁酸盐在Ctr + AGP治疗组较LP + AGP治疗组更富。与LP组相比，LP105、LP105 + AA、LP110和LP110 + AA处理组戊酸盐和异戊酸盐浓度有升高趋势。
image.png
3.7 氨基酸分布影响粪便中微生物群落分布
ACE、Chao、Sobs指数和Shannon指数显示，不同处理组间细菌群落丰富度和多样性差异不显著(表S7†)。门水平分析表明，仔猪肠道菌群组成以厚壁菌门和拟杆菌门为主(分别占69.05%和25.64%);Spirochaetae(1.30%)、Actinobacteria(1.26%)和Tenericutes(1.22%)是次要门(图6A)。在科水平上，瘤胃球菌科 Ruminococcaceae(21.63%)、普雷沃氏菌科Prevotellaceae(15.63%)、毛螺菌科Lachnospiraceae(11.67%)、耐酸乳杆菌lactobacillus aceae(10.86%)和韦荣氏球菌属Veillonellaceae(8.76%)是优势菌(图6B)。
为了进一步分析菌群的隶属度和结构，基于每个样品的OTUs构建了加权UniFrac距离矩阵。PCoA显示，在无抗生素、低蛋白质饮食中，添加抗生素、CP含量和氨基酸谱发生了变化粪便微生物群落的分类结构和功能结构(P < 0.01;图7)。
不同处理组之间微生物群落的显著差异如图8A所示。在LP + AGP处理组中，Prevotellaceae和Veillonellaceae的得分高于Ctr + AGP处理组，而Ruminococcaceae_UCG_004和Coprococcus_1在Ctr + AGP处理组中富集。与LP处理组相比，LP + AGP处理组的Clostridiaceae_1丰度降低(图8B)。与LP处理组相比，LP105处理组Prevotellaceae和Roseburia的丰度增加(图8C)。与LP + AGP处理组相比，LP105处理组中产生丁酸盐的细菌，包括Roseburia和Eubacterium_hallii_group，数量更多(图8D)。LP105 + AA饲粮提高了蛋白质的丰度与LP105日粮相比，这可能是由于含硫氨基酸的作用(图8E)。与LP110处理组比较，链球菌科和
LP110 + AA处理组瘤胃球菌_2富集(图8F)。如图8G所示，LP105处理组的与其他无抗生素、低蛋白饮食治疗组比较。
4 讨论
自从禁止在膳食中补充抗生素以促进生长和预防疾病以来，许多研究探索了各种抗生素替代品的可行性。然而，很少有研究分析无抗生素条件下动物的营养需求。我们从满足营养需求的角度，创新性地探索了无抗生素断奶仔猪的氨基酸谱，以优化仔猪的生长性能。我们的数据表明，从低蛋白质日粮中去除抗生素会降低断奶猪的生长性能和肠道发育，并改变肠道菌群结构，而适当增加日粮必需氨基酸含量则可以逆转这一趋势。
抗生素通过增加肌肉蛋白质沉积和杀菌能力来促进生长性能，以防止有害肠道微生物的建立。30,31在此，我们的数据表明，从低蛋白质日粮中去除抗生素会降低生长性能，而适度增加日粮必需氨基酸则可以逆转这一趋势，这表明在无抗生素日粮条件下，提高日粮必需氨基酸对促进断奶猪的生长非常重要。然而，膳食氨基酸水平的过度增加与生长促进的显著增加无关。虽然Met、Thr和Trp在维持肠道功能方面发挥着重要作用，但在本研究中，过量膳食补充这三种氨基酸并没有对生长性能产生积极影响。
膳食中的晶体氨基酸可以被迅速吸收，这可能导致能量供应滞后于氨基酸供应。葡萄糖和氨基酸必须在蛋白质合成位点以适当平衡的数量来获得有效的生长性能因此，在LP110和LP110 + AA处理中，由于缺乏能量和氮的协同供应，饲料中过多比例的晶体氨基酸可能会降低蛋白质合成效率，这也会影响猪的生长性能。此外，考虑到快速吸收的氨基酸会发生加速氧化，两个LP110处理组中过多比例的膳食晶体氨基酸可能会诱导大量的肠道第一通道氨基酸分解代谢，35导致氮利用效率低下。值得注意的是，与Ctr + AGP治疗组相比，所有低蛋白饮食治疗组的腹泻发生率均显著降低。其中一个原因是低蛋白饮食减轻了断奶期间猪的部分肠道压力。此外，低蛋白饲粮降低了猪的血浆内毒素水平，这可能是腹泻发生率较低的原因。先前的研究表明，高水平的血浆内毒素表明肠道受损屏障功能和增加的肠道通透性36,37和腹泻发病率。
氨基酸在肠道发育中起着重要作用。例如，饲粮中适当含量的Met15、38和Thr39-41有助于改善小肠形态。低蛋白质饲粮中添加色氨酸有利于仔猪肠道黏膜的完整性，提高紧密连接蛋白ZO-1.42 Leu的表达，促进肠道黏膜蛋白的合成，改善仔猪肠道健康状况此外，增加饲粮中合成氨基酸的比例可以促进肠黏膜蛋白质的合成先前的一项研究表明，绒毛高度和隐窝深度是肠道发育的关键指标在本研究中，实验1的数据显示，LP110和LP110 + AA处理组的肠道形态比LP处理组更为发达，这可能是由于必需氨基酸含量升高所致。此外，双糖酶的活性是仔猪肠道发育的重要指标在本研究中，LP110和LP110 + AA处理组与LP处理组相比，空肠乳糖酶和蔗糖酶活性显著提高，麦芽糖酶活性有升高趋势。这可能与功能性氨基酸的作用有关，如苏氨酸和含硫氨基酸，它们能增加消化酶活性，促进肠道发育，改善肠道健康。
与肠道发育一致，与LP饲粮相比，LP110饲粮或LP110 + AA饲粮可提高断奶仔猪CP的表观全消化道消化率。这可能是因为合成的氨基酸比完整的蛋白质更容易被动物吸收。同样，在低蛋白质饲粮中增加必需氨基酸含量也可以通过改善肠道发育来提高断奶仔猪GE、DM和OM的表观全肠道消化率。此外，增加必需氨基酸水平促进肠道发育可能对猪晚年的营养物质利用产生积极影响。试验第7周，饲喂相同商业饲粮时，LP110和LP110 + AA处理组与LP处理组相比，GE消化率呈上升趋势，这在一定程度上证实了这一点。
血浆尿素氮浓度已被认为是评价蛋白质和氨基酸利用的适当指标，当蛋白质的营养价值较高或饲粮氨基酸结构满足动物需求时，血浆尿素氮通常出现低水平。在这两个试验中，所有低蛋白处理组血浆尿素氮水平均低于Ctr + AGP处理组，说明低蛋白处理组的氮利用效率远高于Ctr + AGP处理组。在两个实验中，所有低蛋白饮食组的血浆总氨基酸浓度均高于Ctr + AGP处理组，这进一步证明了低蛋白饮食可提高氮的利用效率，减少氮的排泄。由于我们根据猪的前7种限制性氨基酸需求配制低蛋白质饲粮，排除了精氨酸、苯丙氨酸和组氨酸，低蛋白质处理组血浆中这3种氨基酸的浓度明显低于Ctr + AGP处理组，这可能是造成必需氨基酸营养缺乏，从而影响生长性能的原因。此外，所有低蛋白质处理组的血浆内毒素浓度均低于Ctr + AGP处理组，表明低蛋白质饲粮降低了猪的肠道通透性。最值得注意的是，LP105治疗组血浆内毒素水平最低。而另外两项肠通透性指标二胺氧化酶和d -乳酸盐在各组间无差异。
在我们的研究中，另一个有趣的发现是，在无抗生素条件下，肠道菌群结构和微生物代谢物被膳食CP含量和氨基酸谱显著调节。与Ctr + AGP处理组相比，LP + AGP处理组Prevotellaceae和Veillonellaceae的丰度增加。普雷沃特菌科的大多数成员都能降解多种复杂的低聚糖和多糖51，有利于宿主的淀粉代谢，而细孔菌科通常与复杂碳水化合物的发酵有关。此外，韦荣氏菌科和韦荣氏菌科成员之间发生了初级发酵代谢产物的交叉饲喂。因此，低蛋白质饲料中增加韦荣氏菌科和韦荣氏菌科的丰度可能促进碳水化合物消化。养分消化率数据也得出了同样的假设。此外，Ctr + AGP处理组中Coprococcus_1和Ruminococcus_UCG_004的丰度高于LP + AGP处理组。有些椰球菌能通过丁酸激酶途径产生丁酸盐53，有些瘤胃球菌能有效地产生醋酸盐和丁酸盐54,55。
Ctr + AGP处理组的粪便乙酸和丁酸盐浓度始终高于LP + AGP处理组。考虑到微生物结构和代谢产物的差异，我们推测，膳食蛋白质水平的降低降低了产生丁酸盐和乙酸盐细菌的丰富度，最终降低了粪便中的丁酸盐和乙酸盐浓度。与LP + AGP处理组相比，LP处理组Clostridiaceae的丰度显著增加，其中以Clostridium_sensu_stricto_1属最为明显。梭菌科的大多数成员可以消耗粘液和植物来源的糖在肠道中产生丁酸盐此外，Clostridium_sensu_stricto_1可以防止细菌病原体的定植，并降解直链淀粉生成scfas综上所述，LP处理组粪便中丁酸浓度高于LP + AGP处理组，这可能与菌群结构的差异有关。
在所有5个无抗生素、低蛋白治疗组中，普雷沃特菌科在LP105治疗组中富集，而属于Lachnospiraceae家族的Roseburia属在LP105治疗组中也特别普遍。普氏菌科是调节炎症和caspase-8介导的IL-1β成熟的关键因素58，并与粘蛋白降解相关，导致肠粘蛋白层减少59玫瑰花可抑制肠道中的促炎因子信号通路，有利于肠上皮的维持因此，在无抗生素条件下，适当的氨基酸谱可以通过优化肠道菌群结构来降低肠道通透性。在本研究中，LP105治疗组血浆内毒素浓度最低，这也推断了相同的假设。
与LP + AGP处理组相比，LP105处理组Roseburia和Eubacterium_hallii_group丰富度明显增加。这两个属在丁酸酯的合成中起主要作用因此，LP105处理组的丁酸盐浓度高于LP + AGP处理组，这至少可以部分解释为这两种细菌丰度的显著差异。与LP105处理组相比，LP105 + AA处理组的Desulfovibrio属的丰度显著增加，这可能是由于补充了DL-Met，因为之前的研究证明了Desulfovibrio可以有效地将硫和硫酸化氨基酸转化为硫化氢考虑到链球菌和瘤胃球菌参与了乙酸的产生，61 LP110 + AA处理组粪便乙酸浓度高于LP110处理组可能是由于链球菌和瘤胃球菌的丰度明显高于LP110处理组。
5 结论
无抗生素低蛋白质饲粮中必需氨基酸的最佳分布能有效改善断奶猪的生长性能、肠道发育和养分利用，并调节粪便微生物结构。这项研究具有重要意义，因为必需氨基酸在后抗生素时代对维持动物的生长性能和肠道健康非常重要。
6 参考文献
[1] Zhou J , Wang Y , Zeng X , et al. Effect of antibiotic-free, low-protein diets with specific amino acid compositions on growth and intestinal flora in weaned pigs[J]. Food & Function, 2020, 11.
网友评论