靳宇航 賈 海 王仁杰 武振龍

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100193)

腸道是動(dòng)物機(jī)體與外界環(huán)境直接接觸且表面積最大的器官，具有消化、吸收、代謝與免疫等多種生物學(xué)功能[1]。腸道上皮屏障具有獨(dú)特的選擇透過(guò)性，能夠保障機(jī)體對(duì)飼糧中養(yǎng)分的吸收，并有效地抑制腸腔中病原微生物及有毒有害物質(zhì)透過(guò)屏障進(jìn)入機(jī)體內(nèi)環(huán)境，從而維持動(dòng)物機(jī)體正常的生理機(jī)能[2]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)是細(xì)胞內(nèi)由單層膜折疊構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞器，能夠?qū)Ψ置谛缘鞍缀湍さ鞍走M(jìn)行折疊、加工和修飾，同時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也參與了機(jī)體脂質(zhì)代謝、能量代謝和細(xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)[3]。蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的折疊、修飾和加工的過(guò)程依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能穩(wěn)態(tài)。能量缺乏、氧化應(yīng)激、Ca2+失衡、代謝異常、蛋白質(zhì)的糖基化修飾異常和炎癥都會(huì)引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂，未折疊蛋白和錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蓄積，引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS)[4]。有研究表明，斷奶應(yīng)激誘導(dǎo)仔豬腸道中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白表達(dá)水平顯著升高，提示仔豬腸道功能障礙可能與上皮細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)，但具體機(jī)制尚不明確[5-6]。本文對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)影響豬腸道屏障功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路改善豬腸道健康提供理論參考。

1 豬腸道上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能

腸道是動(dòng)物機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要器官，也是內(nèi)外環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。腸道上皮由單層細(xì)胞排列而成，是機(jī)體內(nèi)環(huán)境與腸腔內(nèi)容物之間的屏障。腸道上皮通過(guò)小腸絨毛及細(xì)胞微絨毛的立體結(jié)構(gòu)使腸腔具有更大的單位接觸面積，加快了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[7]。仔豬階段的腸道健康不僅影響仔豬生長(zhǎng)性能和成活率，還會(huì)間接影響其生長(zhǎng)育肥階段的生長(zhǎng)性能?，F(xiàn)代規(guī)模化豬場(chǎng)為提高母豬年產(chǎn)仔數(shù)將仔豬斷奶時(shí)間提前至21日齡甚至更早。此時(shí)受環(huán)境變化、飼糧改變、生理以及心理等多方面的影響，早期斷奶使仔豬腸絨毛萎縮和消化酶活性降低[8]，采食量下降，腸上皮細(xì)胞凋亡水平顯著升高[9]，仔豬腸道和免疫系統(tǒng)出現(xiàn)功能障礙，引發(fā)生長(zhǎng)發(fā)育遲緩等健康問(wèn)題[10]。

小腸隱窩中的干細(xì)胞不斷增殖并最終分化為成熟的上皮細(xì)胞并向絨毛頂端遷移，補(bǔ)充絨毛頂端因凋亡而脫落的細(xì)胞，這種腸道上皮細(xì)胞的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制保障了小腸結(jié)構(gòu)的完整性[11]。成熟的腸道上皮細(xì)胞根據(jù)功能類型可分為潘氏細(xì)胞(Paneth cells)、杯狀細(xì)胞(goblet cells)、腸內(nèi)分泌細(xì)胞(enteroendocrine cells，EC)和微皺褶細(xì)胞(microfold cells，M cells)。潘氏細(xì)胞位于隱窩底部，呈椎體形，可分泌大量抗菌活性物質(zhì)，如溶菌酶和α-防御素，以防止腸腔中有害微生物的侵襲[12]。杯狀細(xì)胞可分泌黏液、三葉肽因子(trefoil peptides)和抵抗素樣分子β(resistin-like molecules β，RELMβ)，保護(hù)腸上皮屏障。腸內(nèi)分泌細(xì)胞可通過(guò)分泌激素肽參與上皮細(xì)胞修復(fù)和血管生成等生理過(guò)程[13]。微皺褶細(xì)胞負(fù)責(zé)將腸腔內(nèi)細(xì)菌和抗原信號(hào)向下層免疫細(xì)胞傳遞，是機(jī)體識(shí)別抗原過(guò)程中的重要媒介[14]。

腸道上皮通過(guò)跨細(xì)胞途徑和細(xì)胞旁路途徑實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)并阻止腸腔中有毒有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)環(huán)境?？缂?xì)胞途徑是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要途徑，上皮細(xì)胞膜表面的轉(zhuǎn)運(yùn)載體和離子通道允許腸腔內(nèi)的水、電解質(zhì)和小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)透過(guò)屏障進(jìn)入體內(nèi)。相鄰上皮細(xì)胞之間通過(guò)緊密連接(tight junctions，TJs)、黏附連接(adherens junctions，AJs)和細(xì)胞橋粒等蛋白復(fù)合物實(shí)現(xiàn)細(xì)胞旁路途徑的選擇透過(guò)性，抵御病原、微生物和毒素的入侵[15]。緊密連接蛋白間相互作用形成“吻斑”(kissing points)，封閉相鄰細(xì)胞間的間隙，當(dāng)緊密連接蛋白表達(dá)和分布出現(xiàn)異常時(shí)，腸道上皮屏障通透性增加，因此緊密連接蛋白是維持上皮屏障功能的關(guān)鍵限制性因素。

2 未折疊蛋白反應(yīng)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境中多種應(yīng)激因素(如饑餓、缺氧、感染、代謝紊亂)可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白折疊功能紊亂，機(jī)體為恢復(fù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常功能，啟動(dòng)未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)，降低蛋白質(zhì)合成速率，降解異常折疊蛋白，減少錯(cuò)誤折疊蛋白累積對(duì)細(xì)胞生理功能的影響[16-17]。

哺乳動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的肌醇酶1(inositol-requiring kinase 1，IRE1)、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase RNA-like ER kinase，PERK)和轉(zhuǎn)錄活化因子6(activating transcription factor 6，ATF6)是感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的重要感應(yīng)蛋白[18]。在非應(yīng)激狀態(tài)下，葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(GRP78/BiP)作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的分子伴侶能夠與3種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白相互結(jié)合，阻斷其下游信號(hào)的通路。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，GRP78/BiP與異常折疊蛋白結(jié)合，從而釋放3種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白，進(jìn)而激活下游信號(hào)，恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能穩(wěn)態(tài)[19]。

2.1 IRE1信號(hào)通路

在3種應(yīng)激感受蛋白中，IRE1是最為保守的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受分子。已發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物IRE1有2種，分別為IRE1α和IRE1β，前者在不同組織及細(xì)胞中廣泛表達(dá)，而后者主要位于腸道和呼吸道上皮細(xì)胞[20]。細(xì)胞受到外來(lái)刺激而誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，IRE1與GRP78/BiP蛋白分離后被磷酸化激活，利用其核酸內(nèi)切酶活性從X盒結(jié)合蛋白1(X-box-binding protein 1，XBP1)的mRNA中特異性剪切26 bp的內(nèi)含子片段，從而改變XBP1 mRNA的開(kāi)放閱讀框，生成具有功能活性的XBP1剪接異構(gòu)體(XBP1s)[21]。XBP1s與對(duì)應(yīng)的UPR反應(yīng)元件結(jié)合，在不同細(xì)胞或條件下分別調(diào)控分泌、脂質(zhì)代謝、葡萄糖穩(wěn)態(tài)和炎癥反應(yīng)等功能相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯[22]。近期有研究表明，IRE1α可誘導(dǎo)XBP1以外的mRNA降解，通過(guò)IRE1依賴性降解調(diào)控途徑(regulated IRE1-dependent decay，RIDD)減少蛋白質(zhì)的生成，從而緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)[23-24]。此外，被激活的IRE1α與TNFα受體相關(guān)因子2(TNFα receptor-associated factor 2，TRAF2)結(jié)合，進(jìn)而激活核因子-κB(NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)，促進(jìn)下游細(xì)胞炎癥因子和凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[20]。

2.2 PERK信號(hào)通路

PERK是一種具有絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的Ⅰ型跨膜蛋白，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過(guò)程中起到重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí)，GRP78/BiP釋放出來(lái)的PERK形成二聚體，并通過(guò)自磷酸化作用而被激活[25]?；罨腜ERK使真核翻譯起始因子2的α亞基(eukaryote initiation factor 2α，eIF2α)磷酸化，抑制蛋白質(zhì)合成從而降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯(cuò)誤折疊蛋白的負(fù)荷[26]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，eIF2α磷酸化激活后可選擇性促進(jìn)活化轉(zhuǎn)錄因子4(activating transcription factor 4，ATF4)的翻譯，進(jìn)而調(diào)控氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[27]。CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein，CHOP)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)中重要的轉(zhuǎn)錄因子，可以被ATF4或其他因子激活，從而介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的凋亡信號(hào)[28]。

2.3 ATF6信號(hào)通路

ATF6是一種具有羧基端應(yīng)力感受結(jié)構(gòu)域和氨基端bZip轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域的跨膜蛋白[29]。目前，在哺乳動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)2種ATF6同源蛋白，即ATF6α和ATF6β。ATF6α具有UPR相關(guān)基因激活特性[30]。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中未折疊蛋白和錯(cuò)誤折疊蛋白蓄積時(shí)，ATF6α與GRP78/BiP分離，并從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移至高爾基體，隨后其跨膜結(jié)構(gòu)域和高爾基體腔內(nèi)結(jié)構(gòu)域被高爾基酶位點(diǎn)1蛋白酶(S1P)和高爾基酶位點(diǎn)2蛋白酶(S2P)水解，釋放出的ATF6片段(ATF6f)進(jìn)入細(xì)胞核并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)元件(endoplasmic reticulum-stressed response elements，ERSE)結(jié)合，上調(diào)參與蛋白折疊的靶基因或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解(ER-associated protein degradation，ERAD)信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄水平，通過(guò)促進(jìn)蛋白折疊或降解錯(cuò)誤折疊蛋白的方式應(yīng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[31-33]。

由上可知，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能穩(wěn)態(tài)被打破的狀態(tài)，細(xì)胞通過(guò)IRE1、PERK和ATF6 3條途徑激活UPR以減輕錯(cuò)誤折疊蛋白和未折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的負(fù)荷，這種適應(yīng)性修復(fù)機(jī)制有利于重建細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，保證細(xì)胞存活。但當(dāng)細(xì)胞無(wú)法通過(guò)UPR進(jìn)行自我修復(fù)而長(zhǎng)期處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，細(xì)胞凋亡途徑被激活，主動(dòng)清除損傷細(xì)胞恢復(fù)機(jī)體穩(wěn)態(tài)。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與豬腸道屏障

腸道上皮細(xì)胞、微生物與營(yíng)養(yǎng)素通過(guò)復(fù)雜的互作機(jī)制，維持腸屏障功能。腸上皮細(xì)胞能夠感受環(huán)境中的各種信號(hào)，并通過(guò)適應(yīng)性機(jī)制調(diào)節(jié)其代謝和生理功能。已有研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路與炎癥性腸病、腸易激綜合癥等腸道疾病密切相關(guān)[34-36]。

3.1 斷奶應(yīng)激與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

早期斷奶的小鼠結(jié)腸隱窩深度降低，杯狀細(xì)胞數(shù)量減少，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白，如CHOP、BiP、活化型半胱天冬酶-3(cleaved-caspase-3)等蛋白表達(dá)水平升高，這些變化在添加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白的抑制劑后得到明顯改善，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與腸道屏障之間可能存在相關(guān)性[37-38]。豬由于其消化吸收、物質(zhì)代謝、腸道微生物組成等與人具有較高的相似性，是多種人類疾病研究的重要?jiǎng)游锬Ｐ汀１緢F(tuán)隊(duì)最近的研究發(fā)現(xiàn)，斷奶引起仔豬空腸、回腸組織中ATF6α、p-IRE1α和p-eIF2α，以及下游凋亡相關(guān)蛋白JNK和CHOP蛋白表達(dá)水平顯著升高，炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和IL-8蛋白表達(dá)水平明顯高于同日齡哺乳仔豬。7～21日齡的哺乳仔豬補(bǔ)充谷氨酰胺(每天1.52 g/kg BW)可有效緩解斷奶應(yīng)激引起的空腸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白(BiP、ATF6α、p-IRE1α和p-eIF2α)和凋亡相關(guān)蛋白[CHOP、p-JNK、半胱天冬酶-12(caspase-12)、cleaved-caspase-3和B淋巴細(xì)胞瘤-2相關(guān)X蛋白(Bax)]的表達(dá)上調(diào)，降低炎性細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8)蛋白的表達(dá)[6]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，7～21日齡的哺乳仔豬額外補(bǔ)充相當(dāng)于從母乳中攝取的甘氨酸1～2倍的量，能有效緩解斷奶應(yīng)激引發(fā)的腸道損傷，降低血清中二胺氧化酶活性，降低斷奶應(yīng)激誘導(dǎo)升高的GRP78/BiP、p-IRE1α、CHOP和p53蛋白的表達(dá)水平，提高空腸絨毛高度與隱窩深度比值，增加杯狀細(xì)胞數(shù)量，并上調(diào)咬合蛋白(occludin)、閉合蛋白-1(claudin-1)和胞質(zhì)緊密連接蛋白-1(ZO-1)等緊密連接蛋白表達(dá)量[39]。

衣霉素(tunicamycin)是一種由細(xì)菌代謝產(chǎn)生的天然抗生素，可通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中新合成蛋白N端糖基化，從而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，因此常用于構(gòu)建內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的細(xì)胞或動(dòng)物模型[40-42]。Huang等[43]研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖(10 μg/mL)可明顯緩解衣霉素誘導(dǎo)p-PERK、p-eIF2α、ATF6、IRE1和CHOP的蛋白表達(dá)水平的升高，并抑制細(xì)胞凋亡。Li等[44]研究發(fā)現(xiàn)，添加β-胡蘿卜素(80 mg/kg BW)可緩解早期斷奶引起IRE1α和PERK的磷酸化水平，抑制由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的豬腸上皮細(xì)胞凋亡，從而改善豬的腸道健康和生長(zhǎng)性能。最近的研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素可調(diào)節(jié)豬空腸肌醇酶1/x盒結(jié)合蛋白-1s(IRE1/XBP-1s)信號(hào)通路，降低eIF2α和ATF4的磷酸化水平，提高緊密連接蛋白的表達(dá)，改善早期斷奶仔豬腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能[45]。Jiang等[46]通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺(3.0 mmol/L)也可通過(guò)IRE-1/XBP-1s信號(hào)通路緩解衣霉素誘導(dǎo)的豬小腸上皮細(xì)胞(IPEC-J2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。這些研究提示，斷奶應(yīng)激通過(guò)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路引起上皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而破壞腸道屏障，通過(guò)小分子抑制劑或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)可能是潛在的保護(hù)腸道屏障的方法。

3.2 細(xì)菌感染與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

腸道中大腸桿菌和沙門氏菌感染是引起豬腹瀉及腸炎的常見(jiàn)細(xì)菌性疾病。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)作為革蘭氏陰性菌外膜表面的重要蛋白，能夠被Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)識(shí)別并誘發(fā)腸道炎癥反應(yīng)，引起仔豬腹瀉[47]。研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌(109CFU/kg)感染可導(dǎo)致斷奶仔豬空腸和回腸組織中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路相關(guān)蛋白(GRP78/BiP和CHOP)表達(dá)水平升高，并上調(diào)半胱天冬酶-11(caspase-11)蛋白表達(dá)水平，引發(fā)細(xì)胞凋亡[48]。Jiang等[49]研究發(fā)現(xiàn)，LPS可加劇衣霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及細(xì)胞凋亡程度。通過(guò)siRNA敲除p53蛋白后，細(xì)胞凋亡程度得到明顯緩解，這可能是由于p53蛋白可以與GRP78/BiP蛋白互作，調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)信號(hào)有關(guān)。Yang等[50]研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充約氏乳桿菌L531(1010CFU/d，7 d)可明顯減輕沙門氏菌誘導(dǎo)的仔豬回腸炎癥水平和腹瀉的發(fā)生，改善腸絨毛形態(tài)，這種保護(hù)作用與其降低腸上皮中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白GRP78表達(dá)有關(guān)，這可能是益生菌改善豬腸健康的新機(jī)制。

3.3 病毒感染與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

病毒性腹瀉是造成豬腸屏障功能障礙的重要因素，給養(yǎng)豬業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其中，流行性腹瀉、傳染性胃腸炎和輪狀病毒是引起豬群腹瀉的3種常見(jiàn)病毒。豬流行性腹瀉是由豬流行性腹瀉病毒(PEDV)引發(fā)的傳染性急性腸病，病理特征表現(xiàn)為嚴(yán)重的腸道炎癥、嘔吐和腹瀉，仔豬感染后致死率極高[51]。Xu等[52]發(fā)現(xiàn)，豬流行性腹瀉病毒N蛋白可誘導(dǎo)豬腸上皮細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，上調(diào)GRP78蛋白表達(dá)水平并抑制細(xì)胞增殖，提示病毒誘導(dǎo)的腸道損傷與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路的激活有關(guān)。傳染性胃腸炎病毒(TGEV)與豬流行性腹瀉病毒相似，同屬于冠狀病毒科[53]，仔豬受該病毒感染后空腸和回腸絨毛結(jié)構(gòu)損傷，出現(xiàn)腹瀉，嚴(yán)重時(shí)可致死[54]。先前的研究發(fā)現(xiàn)TGEV病毒N蛋白在病毒轉(zhuǎn)錄過(guò)程中發(fā)揮重要作用，此外Zhang等[55]試驗(yàn)結(jié)果表明，TGEV病毒N蛋白也可引起豬腸上皮細(xì)胞細(xì)胞周期S期阻滯和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。Xue等[56]研究發(fā)現(xiàn)，TGEV可誘導(dǎo)IPEC-J2細(xì)胞和仔豬小腸發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，激活未折疊蛋白反應(yīng)的3條經(jīng)典信號(hào)通路，細(xì)胞試驗(yàn)結(jié)果顯示，被激活的PERK-eIF2α軸通過(guò)降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)總蛋白質(zhì)合成效率與促進(jìn)干擾素IFN-α/β蛋白表達(dá)的方式，抑制TGEV在細(xì)胞中的復(fù)制。Ma等[57]的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，TGEV通過(guò)磷酸化激活I(lǐng)RE1α抑制宿主細(xì)胞miR-30a-5p的表達(dá)，從而上調(diào)了IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控因子(SOCS1和SOCS3)，繼而下調(diào)了IFN-α/β的表達(dá)。這2項(xiàng)研究分別從不同角度闡述了TGEV誘導(dǎo)豬腸道內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與細(xì)胞抗病毒反應(yīng)的關(guān)系，加深了畜牧科技工作者對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路在TGEV誘導(dǎo)豬腸道損傷中的作用機(jī)制的理解。

3.4 霉菌毒素與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

飼料霉菌毒素污染影響動(dòng)物生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖，并影響動(dòng)物源性食品安全。研究發(fā)現(xiàn)，5 μmol/L黃曲霉毒素B1可引發(fā)牛乳腺上皮細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[58]。Gao等[59]在以Caco-2為模型的研究中發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素M1和赭曲霉毒素A均降低單層細(xì)胞跨膜電阻和緊密連接蛋白表達(dá)水平，破壞屏障功能。3-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇作為嘔吐毒素的乙酰化形式，廣泛存在于霉菌毒素污染的飼料和食品中。長(zhǎng)期以來(lái)，3-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇對(duì)免疫細(xì)胞功能的影響并未受到重視。本團(tuán)隊(duì)最近試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞Raw 264.7發(fā)生凋亡和DNA損傷，進(jìn)一步的研究表明，細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白，如ATF6、p-IRE1α和p-eIF2α蛋白表達(dá)水平均顯著提高，并激活了細(xì)胞自噬性細(xì)胞死亡，進(jìn)而影響機(jī)體免疫[60]。此外，鐮刀菌屬細(xì)菌產(chǎn)生的玉米赤霉烯酮，也是食品和飼料中常見(jiàn)的污染物[61]。Long等[62]在體外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，10 μg/mL花青素可顯著降低玉米赤霉烯酮誘導(dǎo)的小鼠腸道上皮細(xì)胞凋亡比例，并且這種保護(hù)效果與CHOP、GRP78和JNK蛋白表達(dá)水平下降有關(guān)。這項(xiàng)研究表明，花青素可能通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)途徑，緩解玉米赤霉烯酮誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞凋亡。因此，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控手段減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對(duì)動(dòng)物腸道帶來(lái)的影響，有助于提高動(dòng)物的屏障功能和整體健康。

4 小 結(jié)

腸道健康對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和代謝、動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖具有重要影響，并與飼料利用效率和養(yǎng)殖效益密切相關(guān)。最近的研究發(fā)現(xiàn)，斷奶應(yīng)激、霉菌毒素污染、細(xì)菌和病毒等病原微生物直接或間接作用于腸上皮細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，引起其功能的紊亂，從細(xì)胞器水平揭示了其在腸屏障功能中的重要生理學(xué)作用(圖1)。開(kāi)展宿主細(xì)胞-微生物-營(yíng)養(yǎng)素之間互作機(jī)制研究，有助于揭示其潛在的分子機(jī)制。

Apoptosos：細(xì)胞凋亡；ATF4：轉(zhuǎn)錄激活因子4 activating transcription factor 4；ATF6：轉(zhuǎn)錄激活因子6 activating transcription factor 6；ATF6f：轉(zhuǎn)錄激活因子6片段 transcriptional activator 6 fragment；BiP：葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白 glucose-regulated protein；Bacteria：細(xì)菌；Claudins：閉合蛋白；c-JNK：c-Jun N端激酶 c-Jun N-terminal kinase；CHOP：CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白 CCAAT/ enhancer binding protein homologous protein；Endoplasmic reticulum stress：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激；eIF2α：真核翻譯起始因子2的α亞基 eukaryote initiation factor 2α；ERAD signaling：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解信號(hào) ER-associated protein degradation signaling；Golgi：高爾基體 Golgi apparatus；Glucose homeostasis：葡萄糖穩(wěn)態(tài)；IRE1：肌醇酶1 inositol-requiring kinase 1；Inflammatory response：炎癥反應(yīng)；JNK：c-JNK氨基末端激酶 c-Jun N-terminal kinase；Microvillus：微絨毛；Mycotoxins：霉菌毒素；Misfolded protein：未折疊蛋白；Nucleus：細(xì)胞核；Occludin：咬合蛋白；PERK：蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶 protein kinase RNA-like ER kinase；Protein folding：蛋白折疊；Secretory function：分泌功能；Tight junctions：緊密連接；TRAF2：TNFα受體相關(guān)因子2 TNFα receptor-associated factor 2；Viruses：病毒；Weaning stress：斷奶應(yīng)激；XBP1：X盒結(jié)合蛋白 1 X-box-binding protein 1；ZO：胞質(zhì)緊密連接蛋白 cytoplasmic tight junction protein。