母猪摄入发酵饮食可通过调节肠道菌群，保护后代免受肠道炎症

编译：微科盟柿子，编辑：微科盟小编、江舜尧。

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导读  

新生儿肠道发育不成熟，容易被引起炎症的病原体感染。母亲的饮食调控是一种可以增强后代肠道健康的营养策略。发酵饮食是一种肠道微生物群目标饮食，含有活益生菌及其代谢产物，有益于肠道和宿主整体健康。然而，目前尚不清楚母体发酵饮食（MFD）如何影响新生儿肠道炎症。在这里，应用体内和体外模型以及多组学分析来研究MFD对新生儿肠道炎症的影响和潜在机制。MFD显著改善母猪和仔猪的生产性能，并显著改变母猪的肠道微生物组和乳汁代谢组。此外，MFD显著加速了新生儿肠道微生物群的成熟，增加了断奶日肠道乳酸菌的丰度、氨基酸相关酶和葡萄糖代谢的微生物功能。值得注意的是，MFD降低了后代结肠炎症的易感性。然后将母猪的粪便微生物群移植到小鼠母鼠体内，发现MFD缓解了LPS诱导的小鼠母鼠和幼鼠肠道乳酸菌丰度下降和屏障损伤。乳汁L-谷氨酰胺（GLN）和肠道罗伊氏乳杆菌（LR）是MFD诱导的对仔猪的肠道健康有益的母猪效应物。LR和GLN通过抑制p38和JNK的磷酸化以及Caspase3的激活来调节肠道微生物群和减轻结肠炎症。这些发现首次揭示了MFD促进新生儿肠道微生物群的发育，并通过调节肠道微生物群改善结肠炎症。这为调节母体营养以增强早期肠道健康和预防肠道炎症提供了参考。

论文ID

原名：Maternal consumption of a fermented diet protects offspring against intestinal inflammation by regulating the gut microbiota

译名：母猪摄入发酵饮食可通过调节肠道菌群，保护后代免受肠道炎症

期刊：Gut Microbes

IF：10.245

发表时间：2022.3

通讯作者：汪以真

通讯作者单位：浙江大学

DOI号：10.1080/19490976.2022.2057779

实验设计

图1 整个实验的设计。

（a）向母猪（n=20）饲喂发酵饲料和益生菌的示意图。（b）仔猪对LPS诱导的结肠炎症易感性示意图（n=6）。（c）母猪粪便微生物群移植对小鼠母鼠和幼鼠肠道健康影响的示意图（n=6）。（d）LR和GLN对小鼠肠道健康影响的示意图（n=6）。（e）LR和GLN对3D4/2和Caco-2细胞炎症作用的示意图（n=3）。PBS，磷酸盐缓冲盐水；LPS，脂多糖；FMT，粪便微生物群移植；LR，罗伊氏乳杆菌；GLN，L-谷氨酰胺。

结果

1 MFD改善母猪和仔猪的生产性能

猪(Sus scrofa)作为一种动物生物医学模型，由于其肠道在生理和结构上与人类相似，且其饮食易于控制，因此被广泛用于研究肠道微生物群、其与宿主的相互作用以及对肠道健康的影响。实验所用MFD的营养价值和微生物含量如表S1和S3所示。发酵后粗蛋白、小肽、乳酸和益生菌含量显著增加，而NDF、ADF和直链淀粉含量显著降低（P < 0.05）。肠球菌、芽孢杆菌和假单胞菌是MFD中最丰富的3个属。本试验专门研究了MFD对母猪和仔猪生产性能的影响。如表S4所示，MFD显著提高了母猪的平均日采食量（P = 0.01）和产奶量（P = 0.03）。MFD组仔猪的断奶增重显著增加（P = 0.04），腹泻发生率显著降低（P = 0.00）。添加益生菌可增加母猪的平均日采食量和产奶量，以及仔猪断奶体增重，并显著降低腹泻的发生率（P = 0.03）。

2 MFD改变了母猪肠道微生物群的组成

研究了MFD对母猪肠道微生物群的影响。在第28天，与CON组相比，MFD组的母体肠道微生物群的α多样性有增加的趋势，而PROB组则显著增加（P = 0.04）（图2a）。主坐标分析（PCoA）表明，在第28天，母体肠道微生物群的β多样性在各组之间存在显著差异（图2b, P < 0.001）。热图显示，第28天MFD组肠道乳酸菌和琥珀酸菌属（Succiniclasticum）的丰度显著增加，而PROB组的光岗菌属（Mitsuokella）和丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）的丰度增加（图2c, LDA > 3.0）。MFD增强了与碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢相关的母猪肠道微生物群的功能（图S1a）。为了解释MFD对母猪肠道微生物群的影响，我们分析了MFD的营养和微生物含量与母猪肠道微生物群的相关性（图2d）。结果表明，MFD的小肽和pH值显著改变了母猪肠道乳酸菌和琥珀酸菌属的丰度（P < 0.05）。

3 MFD改变了母猪乳汁代谢组的组成

MFD还改变了母猪的乳汁代谢组。聚类分析的sPLS-DA图显示，三组之间的聚类明显分离（图2e，P < 0.001）。在43种差异代谢物中，MFD显著增加了乳汁中α-酮戊二酸、马尿酸、L-谷氨酰胺（GLN）和吡哆酸的浓度，但显著降低了香叶基香叶醇、单硬脂酰磷脂酰胆碱、脱氧胞苷、三甲胺阳离子和5-甲基胞嘧啶的浓度（图2f，变量重要性投影（VIP）> 1.0，P < 0.05）。取VIP值统计意义前15位的代谢物，表明乳代谢组中反映的代谢途径存在显著差异（图2g, P < 0.05）。丙苯氨酸代谢；苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成；氨酰RNA生物合成；D -谷氨酰胺和D -谷氨酸代谢；丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸代谢在组间差异显著。其中，D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、氨酰RNA生物合成和丙苯烷 代谢是前3个富集的代谢途径。母猪乳中前 15 种显著不同的代谢物和代谢物相关的代谢途径如图S1b和c所示。

图2 MFD对母猪肠道菌群和乳代谢组的影响（n = 6）。

（a）α-多样性 Chao1指数。（b）基于Bray-Curtis指数的β-多样性主坐标分析（PCoA）箱线图（ANOSIM分析，P < 0.001）。（c）不同肠道微生物属在母猪个体中的分布（LEfSe分析，LDA > 3.0）。（d）MFD与母猪肠道菌群的相关性。（e）母乳代谢物sPLS-DA图（ANOSIM分析，P < 0.001）。（f）基于Pearson距离和平均聚类的不同乳代谢物在母猪个体中的分布（VIP > 1.0, P < 0.05）。（g）乳代谢物相关的代谢途径差异显著。***: P < 0.001， **: 0.001 < P < 0.01， *: 0.01 < P < 0.05代表显著性。

4 MFD改善仔猪早期肠道微生物群的纵向和横向组成

早期肠道微生物群对肠道发育和健康至关重要。因此，我们研究了MFD对仔猪肠道微生物群纵向和横向组成的影响。仔猪肠道微生物群的α多样性在哺乳期随着年龄的增长而不断增加（图3a）。肠道微生物群的α和β多样性在第7天和第14天没有显著差异，但在第28天有显著差异（图3b、图S2b，P < 0.05）。在门水平上，MFD增加并维持仔猪肠道厚壁菌门丰度，然后在其他组中呈下降趋势（图3c）。有趣的是，各组肠道菌群成熟指数显示的肠道菌群成熟模式不同（图3d）。MFD组仔猪肠道微生物发育曲线最快，最早在泌乳第14天达到平台期。为了更好地了解MFD如何显著影响仔猪肠道菌群中微生物之间的相互作用，我们分析了不同时间点肠道微生物相互作用的共现网络。乳杆菌属、双歧杆菌属、普氏菌属和颤藻属（Oscillatoria）的丰度和与其他类群的相关性均高于其他属（图S3）。此外，随着时间的推移，MFD显著降低了LPS生物合成和细菌毒素的重要性（图S2b）。对3组仔猪第28天的肠道菌群和功能进行进一步分析后，发现与其他组相比，MFD提高了仔猪肠道乳酸杆菌的丰度（图3e, LDA > 2.5）以及氨基酸相关酶和葡萄糖等代谢过程（图S2c）。

图3 MFD对仔猪早期肠道菌群纵向和横向组成的影响（n = 6）。

（a）α-多样性Chao1指数。（b）基于Bray-Curtis指数的β-多样性PCoA图（ANOSIM分析，P < 0.001）。（c）第7、14和28天的门面积图。（d）肠道菌群成熟曲线。（e）第28天后代个体肠道不同属的分布（LEfSe分析，LDA > 3.0）。

5 MFD降低仔猪对脂多糖诱导的结肠炎症的易感性

新生儿由于消化系统尚未完全发育，对病原感染比较敏感，容易发生结肠炎症。为了评估后代对结肠炎症的抵抗力，用LPS刺激仔猪。苏木精伊红染色以及电子显微镜的结果表明，MFD显著减轻了LPS诱导的仔猪结肠损伤，即微观结构形态（图4a，P < 0.05）。同样地，MFD恢复了LPS诱导仔猪结肠中ZO-1、β-catenin、Occludin和Claudin 1蛋白水平的下降（图4b，c，P < 0.05）。此外，与LPS组相比，MFD组仔猪Bcl2蛋白表达增加，结肠凋亡指数和Cleaved caspase 3蛋白表达降低（图4d，e，P < 0.05）。在结肠炎症方面，结果显示MFD缓解了LPS引起的Arg1降低和iNOS升高（图4f，P < 0.05）。MFD缓解了LPS诱导的结肠中IL-1β和IFN-&#947;水平的升高以及IL-10和TGF-β水平的降低（图4g，P < 0.05）。MFD组的总体缓解效应大于PROB组。

图4 MFD对LPS诱导的仔猪结肠上皮炎症易感性的影响（n = 6）。

（a）结肠组织形态学图像及病理评分。苏木精伊红染色图像比例尺: 200 &#956;m;扫描电子显微镜（SEM）图像比例尺: 1 &#956;m;透射电子显微镜（TEM）图像比例尺: 0.2 &#956;m。（b） ZO-1和β-catenin的免疫荧光图像。（c）结肠紧密连接蛋白表达。（d） TUNEL图像及统计分析。（e）结肠细胞凋亡相关蛋白表达。（f）结肠中M1和M2巨噬细胞表面蛋白表达。（g）结肠细胞因子。（h）p38、JNK、ERK1/2在结肠中的磷酸化情况。***: P < 0.001， **: 0.001 < P < 0.01， *: 0.01 < P < 0.05代表显著性。

6 MFD通过改变母体肠道菌群来调控后代早期肠道健康

为了验证MFD是否通过调节母体肠道菌群来改善早期肠道健康，我们进行了FMT试验。CON、MFD和PROB组母猪粪便微生物菌群样本移植到抗生素处理的小鼠母鼠体内4周。在幼鼠断奶当天，对母鼠和幼鼠腹腔注射LPS。LPS处理后，移植母猪粪便菌群的母鼠肠道菌群β-多样性显著不同（图5a，P = 0.049）。与其他组相比，MFD-trans组小鼠母鼠肠道中乳酸杆菌和梭菌的丰度显著提高，而链球菌、泛菌属（Pantoea）和Flexispixa分别在CON、LPS和PROB组中富集（图5b，LDA > 3.0）。从母鼠的肠道形态来看，接受MFD组的FMT组减轻了LPS诱导的结肠损伤并降低了ZO-1、Occludin和Claudin 1蛋白水平（图5c， d， P < 0.05）。结果表明，小鼠幼崽经LPS处理后的结果与母鼠相似。然而，各组间断奶体重没有差异（图S4a）。幼鼠断奶增重有增加的趋势（图S4a，P = 0.067）。LPS刺激后，母体FMT显著区分小鼠幼鼠肠道微生物群的β多样性（图5e，P = 0.007）。与LPS处理后的其他组相比，MFD-trans组小鼠幼鼠肠道乳杆菌和链球菌的丰度显著增加，而CON-trans、CON-trans+LPS和PROB-trans+LPS组的Anaerobacillus、Sutterella和Burkholderia的丰度分别增加（图5f，LAD > 2）。在MFD粪菌移植组中，LPS诱导的幼鼠结肠形态损伤、肠道通透性增加以及ZO-1、Occludin和Claudin 1蛋白水平下降得到逆转（图5g，h；图S4b，P < 0.05）。来自MFD的粪便微生物群移植减轻了LPS诱导的幼鼠结肠中IL-6和TNF-α的增加以及IL-10的减少（图S4c，P < 0.05）。LPS刺激后，MFD-trans组小鼠母鼠和幼鼠的整体结肠状况均优于PROB-trans组。

图5 MFD喂养母猪的母体FMT对小鼠母鼠和幼鼠LPS诱导的结肠上皮炎性损伤的易感性的影响（n = 6）。

（a）基于Bray–Curtis指数的母鼠肠道微生物群β-多样性（ANOSIM分析，P = 0.049）。（b）小鼠母鼠肠道中差异丰度属的分布（LEfSe分析，LDA > 3.0）。（c）母鼠结肠组织形态学图像和病理学评分。苏木精伊红染色图像比例尺：200 &#956;m；扫描电子显微镜（SEM）图像比例尺：1 &#956;m；透射电子显微镜（TEM）图像比例尺：0.2 &#956;m.（d）母鼠结肠紧密连接蛋白表达。（e）基于Bray–Curtis指数的幼鼠肠道微生物群β-多样性（ANOSIM分析，P = 0.007）。（f）小鼠幼鼠肠道中差异丰度属的分布（LEfSe分析，LDA > 2.5）。（g）幼鼠结肠组织形态学图像和病理学评分。苏木精伊红染色图像比例尺：200 &#956;m；扫描电子显微镜（SEM）图像比例尺：1 &#956;m；透射电子显微镜（TEM）图像的比例尺：0.2 &#956;m.（h）幼鼠结肠紧密连接蛋白表达。***：P < 0.001，**：0.001 < P < 0.01，**：0.01 < P < 0.05代表显著性。

7 母猪肠道罗伊氏乳杆菌和乳汁L-GLN是两种MFD诱导的效应物，可增强仔猪的肠道健康

母体肠道微生物群和母乳在早期肠道健康中起着关键作用。新生儿肠道微生物群对维持肠道健康至关重要。因此，进行了相关分析，以研究母猪肠道微生物群和乳汁代谢产物对仔猪肠道健康的影响。结果表明，母猪和仔猪的肠道乳酸菌水平之间存在显著的正相关关系（图6a，P < 0.05）。乳汁代谢物组分中的GLN（谷氨酰胺）与仔猪肠道乳酸菌之间也存在显著的正相关关系（图6b，P < 0.05）。接下来，研究影响仔猪肠道菌群的主要母体变量。由母猪肠道微生物群和乳汁代谢产物解释的仔猪肠道微生物群变化分别为0.86%和1.36%（图S5）。母猪肠道微生物群和乳汁代谢产物的综合解释达到93.52%，无法解释的因素占4.26%。结果表明，母猪肠道菌群和乳汁代谢产物的联合作用是影响仔猪肠道菌群组成的最重要因素。此外，对仔猪肠道微生物群和仔猪表型指数的相关热图分析表明，肠道乳酸菌与仔猪断奶体增重、血清生长激素和TGF-β浓度呈显著正相关，与腹泻率、zonulin蛋白表达和TNF-α浓度呈负相关（图6c，P < 0.05）。此外，在MFD组中，母猪和仔猪肠道乳酸杆菌的相对丰度以及乳汁代谢物组分中GLN的浓度都有所增加（图6d，P < 0.05）。MFD组的乳汁GLN绝对浓度增加（图6e，P < 0.05）。根据NCBI数据库对母猪和仔猪肠道乳酸菌最显著不同OTU的序列进行了分析，发现罗伊氏乳杆菌（LR）得分较高，表明这是最可能与OTU相关的分类群（表S6，7）。此外，母猪和仔猪粪便中LR的绝对定量在MFD组显著增加（图6f，P < 0.05）。CON组母体粪便微生物群的体外发酵表明，与CON组相比，MFD可促进LR的增殖（图6g，P < 0.05）。

图6 有助于仔猪肠道健康的母猪效应物（n=6）。

（a）基于皮尔逊系数的母猪肠道菌群和仔猪肠道菌群之间的相关性。（b）基于皮尔逊系数的乳汁代谢物与仔猪肠道微生物群之间的相关性。（c）基于皮尔逊系数的仔猪肠道微生物群与仔猪血清指标之间的相关性。（d）母猪和仔猪肠道微生物群中丰度差异最大的OTU的相对丰度以及乳汁中GLN的浓度。（e）乳汁GLN的绝对浓度。（f）母猪和仔猪粪便LR的绝对量。（g）MFD体外发酵系统上清液中LR的绝对量。***：P < 0.001，**：0.001 < P < 0.01，**：0.01 < P < 0.05代表显著性。

8 LR和GLN通过抑制p38 MAPK/JNK途径的磷酸化减轻LPS诱导的结肠炎症

在小鼠和细胞中进一步检测LR和GLN对LPS诱导的结肠炎症的影响。各组小鼠体增重无差异（图S6a）。β-多样性结果表明，小鼠肠道微生物群的结构在各组之间明显不同（图7a，P < 0.001）。LR和GLN的组合（MIX）缓解了LPS诱导的罗伊氏乳杆菌丰度下降（图7b，LDA > 3.0）。MIX恢复了受损结肠的形态和LPS引起的肠道通透性增加（图7c，图S6b，P < 0.05）。MIX处理减轻了LPS诱导的ZO-1、Occludin和Claudin 1蛋白水平的下降（图7d，P<0.05）。MIX恢复了LPS诱导的IL-6和TNF-α浓度的增加以及IL-10和TGF-β浓度的降低（图7e，P<0.05）。混合处理的效果优于这两种单独处理的效果。

在细胞活力和细胞毒性试验中，使用Caco-2和3D4/2细胞研究LR和GLN的最佳处理浓度（图S6c，d）。LR和GLN处理减少了LPS诱导的3D4/2细胞存活率下降（图S6e，P < 0.05）。与对照组相比，LPS处理降低了3D4/2细胞Arg1的表达，增加了iNOS的表达。LR和GLN改善了这一现象（图S6f，P < 0.05）。

LR和GLN处理缓解了LPS诱导的Caco-2细胞TEER值的显著降低，而MIX和LPS处理的TEER值在12小时时差异最大（图8a，P < 0.05）。LR和GLN显著抑制LPS引起的FD4含量增加（图8b，P < 0.05）。此外，LR和GLN缓解了LPS诱导的Caco-2细胞活力下降（图S6g，P < 0.05）。LR和GLN恢复了LPS诱导的ZO-1、Occludin、Claudin 1和Bcl-2表达的下降，并增加了caspase 3和Bax的表达（图8c，P < 0.05）。同时，LR和GLN减轻了LPS诱导的p38 MAPK和JNK蛋白磷酸化的增加（图8d，P < 0.05）。此外，使用p38（S2266）、JNK（S7409）和ERK1/2（S1013）的激活剂来探讨MIX对LPS诱导的MAPK相关通路蛋白表达的影响。结果表明，这三种激活剂有效地改变了细胞活力，并激活了MAPK途径的相应蛋白质（图S6h，i，P < 0.05）。值得注意的是，p38 MAPK和JNK激活剂显著降低了MIX对减轻LPS诱导的细胞存活率和紧密连接蛋白表达下降以及促凋亡蛋白表达增加的抑制作用，而ERK1/2激活剂没有任何作用（图8e，图9 P < 0.05）。MIX对LPS诱导的炎症的缓解作用优于LR和GLN单独作用。

图7 验证LR和GLN对LPS诱导的小鼠结肠炎症损伤的影响（n=6）。

（a）基于Bray–Curtis指数的肠道微生物群β多样性（ANOSIM分析，P < 0.001）。（b）小鼠肠道微生物差异丰度属的分布（LEfSe分析，LDA > 3.0）。（c）结肠组织形态学图像和病理评分。苏木精伊红染色图像比例尺：200 &#956;m；扫描电子显微镜（SEM）图像比例尺：1 &#956;m；透射电子显微镜（TEM）图像的比例尺：0.2 &#956;m.（e）结肠细胞因子。***：P < 0.001，**：0.001 < P < 0.01，**：0.01 < P < 0.05代表显著性。

图8 验证LR和GLN对LPS诱导的细胞炎症损伤的影响（n=3）。

（a）完全分化单层Caco-2细胞TEER值的变化；（b）Transwell板下部隔室中的FD4含量。（c）Caco-2细胞中紧密连接和凋亡相关蛋白的表达。（d）Caco-2细胞中p38、JNK和ERK1/2的磷酸化。（e）当Caco-2细胞被p38、JNK和ERK1/2的特异性激活剂处理时，紧密连接和凋亡相关蛋白的表达。***：P < 0.001，**：0.001 < P < 0.01，**：0.01 < P < 0.05代表显著性。

讨论

在生命早期，肠道微生物的定植对肠道发育至关重要，对短期和长期的健康都有益处。母亲的营养状况在后代的肠道健康发育中起着根本的作用。发酵食品是一种对肠道健康具有积极调节作用的功能性食品。然而，很少有证据可以解释MFD如何控制后代的肠道发育和健康。本研究发现，MFD诱导的乳汁GLN和肠道LR有助于早期肠道健康，通过抑制p38 MAPK、JNK的磷酸化和Caspase 3的激活，改善早期肠道菌群的建立，减轻LPS诱导的肠道炎症。

子代肠道发育受母体肠道菌群和母乳的影响很大。关于饮食对母体肠道菌群影响的信息很少，但是这在妊娠和哺乳期很重要。Roytio等人报道，肥胖母亲在怀孕期间摄入足够的纤维，会表现出炎症程度降低，肠道拟杆菌门丰度降低，肠道微生物丰度升高。Mandal等人发现，母亲摄入低脂溶性维生素与增加肠道微生物多样性和降低变形杆菌丰度有关。只有一项研究表明，泌乳妇女肠道微生物群落与大量营养素和微量营养素摄入有关。在本研究中，MFD增加了母体肠道菌群α-多样性，降低了肠杆菌科和克雷伯氏菌的丰度。MFD的低pH值和益生菌可能预防了致病性感染并改善了肠道健康。MFD显著提高了肠道乳酸杆菌和琥珀酸杆菌的丰度。乳酸杆菌可以增强肠道屏障功能，平衡肠道菌群，调节先天免疫系统，防止致病菌定植，从而有益于宿主健康，因此被广泛研究。Succiniclasticum可以利用 succinate产生propionate，对肠道健康有益。研究结果表明，MFD不仅对病原菌有抑制作用，而且对肠道共生菌群的调节也有重要作用。乳汁代谢组分析结果表明，MFD显著上调了部分氨基酸和有机酸。此外，乳代谢组中D -谷氨酰胺和D -谷氨酸代谢也得到了增强。乳汁的代谢物可以促进婴儿的微生物依赖性生长。Wu等人报道，生病母亲的母乳可能不利于新生儿的生长。因此，MFD对后代肠道健康和生长性能的影响归因于对母亲营养的调控，这是微生物和乳汁代谢物垂直传播综合效应的结果。相关分析表明，MFD的小肽和pH值显著影响母猪的肠道微生物群。

研究表明，母亲在怀孕期间的饮食会影响后代在早年和晚年的肠道健康和感染病原体的风险。在本研究中，研究了MFD对后代哺乳期肠道微生物群纵向和横向组成的影响。在第28天，MFD显著改善了子代肠道厚壁菌门的多样性和丰度。结果表明，MFD对肠道微生物群发育的影响具有时间效应。有趣的是，MFD加速了后代肠道微生物群的成熟。此外，第14天的微生物群具有最高的相关性和丰度水平，表明它们可能经历了显著的变化，并在后代肠道微生物群的发育中发挥了重要作用。此外，随着后代年龄的增长，肠道微生物相互作用的数量减少，表明肠道微生物群在哺乳期间从最初的显著变化转变为稳定状态。后代肠道微生物群的结构和功能动态可作为生长和健康的指标。哺乳后代中成熟的肠道微生物群有利于宿主的生长和发育，并为动物断奶做好准备。因此，MFD可以通过促进肠道微生物群的成熟来改善后代的肠道发育和健康。在第28天，MFD增加了仔猪肠道乳酸杆菌和普氏杆菌的丰度，以及氨基酸相关酶的功能和葡萄糖代谢。一项人体研究调查了母乳喂养婴儿的母亲饮食和肠道微生物群之间的关系。Babakobi等人发现，由于难以对哺乳期母亲的饮食消耗进行具体评估，母亲的饮食与后代的肠道微生物群之间没有相关性。两项研究报告了猪在怀孕和哺乳期间母体纤维消耗与肠道微生物群之间的相关性。在喂食富含纤维饮食的母猪生的仔猪中，发现肠球菌数量减少，梭菌科数量增加。不同的结果可能归因于饮食类型和摄入量的不同，适当的补充量有可能增强母体饮食的效果。此外，用于生产MFD的发酵菌株可能会影响结果。本研究利用枯草芽孢杆菌和粪肠球菌的复合益生菌特性作为接种微生物，不仅提高了MFD的营养价值，而且通过母体干预促进了后代肠道微生物群的发育。

LPS刺激仔猪，以探究MFD对后代结肠炎症抵抗力的影响。MFD显著减轻LPS诱导的结肠上皮细胞形态学损伤。肠上皮屏障由上皮细胞和细胞间连接蛋白组成，在预防炎症和感染方面发挥重要作用。肠道有益微生物数量的增加可以改善肠道屏障的完整性。Cheng等人将健康金华猪的粪便微生物群移植到K88感染的仔猪体内，发现移植后仔猪的肠道形态得到改善，肠道通透性降低，粘蛋白和粘膜紧密连接蛋白的表达增强。MFD改善了仔猪肠道微生物群的建立，并增加了乳酸杆菌的丰度。这些结果表明，MFD有益于后代的肠道微生物群，以减轻LPS诱导的结肠物理屏障损伤。细胞因子参与调节肠道内环境平衡和免疫功能。在本研究中，MFD恢复了后代的细胞因子紊乱。我们之前的研究报道，MFD可提高母猪血清中抗炎细胞因子的水平。母体免疫因子可垂直传播给后代。Liu等人证明，通过向母猪添加不同的膳食补充剂，母猪血清和粪便中的IL-10浓度增加，IL-6和TNF-α浓度降低，后代血清中的IL-6浓度也降低。一项研究还表明，结肠炎的改善主要是由于炎症细胞因子水平的降低和抗炎细胞因子水平的增加。因此，MFD可以通过改善母猪的免疫状态来改善LPS诱导的后代结肠细胞因子紊乱。巨噬细胞包括促炎性巨噬细胞（M1型）和抗炎性巨噬细胞（M2型），它们在炎症反应中起着至关重要的作用。MFD可显著减轻LPS诱导的子代结肠巨噬细胞的促炎作用，这可能是其抗炎机制之一。凋亡是一种程序性细胞死亡，与caspases的激活有关，通常伴随着肠道屏障的损伤。因此，MFD可以减少LPS诱导的仔猪结肠中的细胞凋亡，并促进上皮屏障功能。

FMT是研究肠道微生物群功能的关键技术。为了进一步研究MFD是否通过调节母体肠道微生物群影响早期肠道健康，将母猪粪便微生物群移植到经广谱抗生素处理的小鼠母鼠体内。来自MFD组的FMT显著缓解LPS诱导的小鼠母鼠和幼鼠α多样性和肠道乳酸菌的减少。因此，来自MFD的FMT显著减轻LPS诱导的小鼠母鼠和幼鼠结肠炎症。与仔猪的结果不一致的是，幼崽的体重没有显著差异，体增重有增加趋势（P = 0.067）。在大约8周的母体益生元补充期间，小鼠后代体重出现差异。因此，本研究中幼崽体重没有明显增加，可能是由于饲喂母鼠时间不足。此外，小鼠和猪之间不同的基因类型和生理学可能导致结果不一致。总的来说，这些结果与猪的结果一致，证实MFD可以通过积极调节母体肠道微生物群来改善后代的肠道健康。

值得注意的是，MFD在母体和后代结果方面的效果均优于PROB。这可能归因于MFD中的益生菌，它可以积极塑造肠道微生物群。同时，MFD含有生物活性化合物，如水解小肽，可增强物理屏障功能，激活宿主免疫细胞，改善肠道功能。此外，MFD中的微生物代谢产物，如有机酸、酶和抗菌肽，也发挥着这些功能。

为了确定影响后代肠道健康的主要母体成分，进行了相关分析和绝对定量。相关分析结果表明，母体肠道LR促进后代肠道LR的丰度，从而改善肠道健康和动物生长。此外，MFD组LR和乳GLN的相对和绝对丰度显著增加，表明MFD可能通过改善母体肠道LR和乳GLN来增加早期肠道LR的丰度。此外，对母体粪便微生物群的体外发酵试验表明，MFD促进LR增殖。因此，LR和GLN是影响后代肠道健康的两个主要母体效应因子。此外，解释性分析表明，对后代肠道菌群的主要贡献是母体肠道菌群和母乳的综合作用。我们之前的研究报道，饲料发酵后谷氨酸含量增加。因此，MFD中富含的谷氨酸和增强的乳汁谷氨酰胺代谢可能有助于改善乳汁GLN。此外，MFD易于消化，提供益生菌及其代谢产物，可能增加乳汁中GLN的含量。后代肠道LR丰度增加的潜在机制可能是由于MFD改善母体肠道LR通过肠乳轴的转移。LR和GLN通过抑制p38 MAPK/JNK磷酸化减轻LPS诱导的肠道炎症。MAPK通路在细胞生理和免疫反应中起着至关重要的作用。MFD缓解了早期结肠中p38 MAPK和JNK磷酸化的增加，这可能有助于减少结肠炎症。溃疡性结肠炎可以通过抑制MAPK激活和调节肠道屏障完整性来改善。因此，推测MFD可能减轻了LPS诱导的p38 MAPK和JNK磷酸化的增加，从而减轻了后代的结肠炎症。LR可分泌reuterin和乳酸，改善肠道健康，增强免疫力。尽管GLN通常不作为一种必需营养素，但它可以改善肠道粘膜和屏障功能，并影响氨基酸受体和转运体的表达以及肠道的免疫功能。因此，进一步揭示了肠道LR和乳汁GLN对LPS诱导的体内外炎症的有益作用。有趣的是，LR和GLN一起的效果最好，这进一步表明乳汁和肠道微生物群的结合在调节后代肠道健康方面起着重要作用。

结论

结果表明，MFD有益于母猪和仔猪的生产性能、母体肠道微生物群以及母猪乳汁的代谢产物含量。同时，MFD加速了新生儿肠道微生物群的成熟，增加了肠道LR的丰度，增强了微生物的代谢功能。此外，MFD通过母体肠道微生物群调节新生儿肠道微生物群和上皮内稳态。乳汁GLN和肠道LR是两种母体效应物，通过抑制p38 MAPK、JNK和Caspase 3的磷酸化，调节肠道微生物群的发育，减轻LPS诱导的后代结肠炎症。这些结果拓宽了我们对新生儿肠道炎症针对母体因素和早期肠道微生物群解决的认识；此外，这些结果表明，MFD在调节后代肠道健康方面可能很有价值。

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