本论文通过四个试验研究了支链氨基酸(Branched-chain amino acid, BCAA)对断奶仔猪肠道中氨基酸和葡萄糖转运载体以及肌肉中葡萄糖转运载体表达的影响,并通过体外模型研究了BCAA调节肠道上皮细胞氨基酸转运载体表达的分子机制。(1)试验一选取108头初始体重为7.97±0.11 kg的杜×长×大断奶仔猪,随机分为三个处理,分别为正常蛋白组(NP,20.9%粗蛋白)、低蛋白组(LP,17.1%粗蛋白)和低蛋白添加BCAA组(LP+BCAA,17.9%粗蛋白)。结果表明,LP组仔猪的生长性能和小肠绒毛高度显著低于NP组(P<0.05),而NP组与LP+BCAA组间仔猪的生长性能和小肠绒毛高度无显著差异(P>0.05)。与LP组相比,LP+BCAA组仔猪空肠ASCT2、CAT1、b0，+AT和4F2hc mRNA的表达量均显著提高(P<0.05),然而,PepTl mRNA和蛋白的表达水平却显著降低(P<0.05)。(2)试验二以肠道上皮细胞IPEC-J2为体外模型,探索BCAA对氨基酸和小肽转运载体表达的调控机理。试验结果表明,亮氨酸是体外唯一参与调控氨基酸转运载体的BCAA。在IPEC-J2培养基中添加7.5 mM的亮氨酸可以显著提高氨基酸转运载体ASCT2和4F2hc mRNA的表达以及ASCT2蛋白的表达(P<0.05),且亮氨酸通过mTOR、Akt和ERK信号通路激活了4E-BP1和eIF4E的磷酸化(P<0.05)。若在亮氨酸处理IPEC-J2前,分别用mTOR. Akt和ERK通路的抑制剂处理细胞30 min,则发现亮氨酸促进ASCT2蛋白表达的作用均受到抑制(P<0.05)。试验表明亮氨酸可能通过PI3K/Akt/mTOR和ERK信号通路调控肠上皮细胞中氨基酸转运载体的表达。(3)试验三选用12头杜×长×大断奶仔猪(5.53±0.65kg,21 d断奶)分别饲喂低蛋白添加丙氨酸日粮(LP+Ala,17.4%粗蛋白)和低蛋白添加异亮氨酸日粮(LP+Ile,17.5%粗蛋白),试验期14 d。试验结果表明仔猪饲喂LP+Ile日粮可以显著提高其SGLT1在十二指肠、空肠和回肠的表达量(P<0.05)。同时,GLUT1在LP+Ile组红肌中的表达量显著高于其在LP+Ala组中的表达量(P<0.05),但在白肌和混合肌中并没有发现类似结果(P>0.05)。而LP+Ile组中GLUT4在仔猪红肌、白肌和混合肌中的表达量均显著高于LP+ Ala组(P<0.05)。(4)试验四以IPEC-J2肠道上皮细胞和C2C12肌管为模型,探索BCAA对肠道和肌肉中葡萄糖转运载体表达的调控机理。试验结果表明在培养基中添加7或10 mM的异亮氨酸处理C2C12肌管3、5、7或10h,或5mM的异亮氨酸处理C2C12肌管3或5h均能显著提高肌管对2脱氧葡萄糖转运吸收的能力(P<0.05)。同时,使用7mM亮氨酸处理C2C12肌管5或7 h,或10 mM亮氨酸处理C2C12肌管3、5或7h均可以提高肌管对2脱氧葡萄糖转运吸收的能力(P<0.05)。培养基中添加5、7或10 mM的异亮氨酸,或者7或10 mM的亮氨酸后,C2C12肌管中GLUT1的表达量均显著提高(P<0.05)。培养基中添加3、5或7mM的异亮氨酸后,C2C12肌管中GLUT4表达量均显著提高(P<0.05),亮氨酸和缬氨酸对其表达没有显著影响(P>0.05)。肠上皮细胞IPEC-J2的试验结果表明,在培养基中添加异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸对IPEC-J2中2脱氧葡萄糖的转运吸收均没有显著促进作用(P>0.05)。综上,本研究内容说明亮氨酸通过PI3K/Akt/mTOR和ERK信号通路促进仔猪肠上皮细胞氨基酸转运载体的表达。同时,异亮氨酸促进肠道和肌肉中葡萄糖转运载体的表达。这表明BCAA对氨基酸和葡萄糖的吸收和利用有重要意义。
