新生羔羊被动免疫功能形成及调控机制研究

Neonatal morbidity and mortality in goats remain high in China, which badly influences the development of goats industry. Obtaining adequate passive transfer by feeding high quality and high quantity colostrum after birth can improve neonatal survival in goats. Increased knowledge on the biology of neonatal goats suggests that the immunoglobulin (IgG) in the colostrum can be absorbed directly through the epithelium of gut since it is considered to be ‘open’ after birth. However, after 24-36 h of life, the gut becomes less permeable to IgG which is termed ‘gut closure’, thereby the capacity of transferring IgG from colostrum to blood disappears. The mechanisms controlling and regulating gut closure are rarely studied. Using Liuyang Black Goats as experimental animals, this project will conduct studies focusing on IgG kinetics in neonatal goats after colostrum feeding, molecular basis which controls the development of passive immunity, and the mechanisms regulating passive immunity. The aims of this project are to uncover the pattern of establishing passive immunity in goats, and to explore the molecular mechanisms which control and regulate passive immunity. The implement of this project will increase our knowledge regarding the IgG absorption and metabolism after feeding colostrum and its relationship with neonatal goats. This will provide farmers appropriate feeding strategies to improve neonatal growth and health in goats.

幼龄羔羊高致病高致死现象普遍存在，严重制约着我国养羊业的发展。新生羔羊出生后尽快采食初乳并获得充足被动免疫可提高幼龄羔羊存活率，其主要原因是：新生羔羊出生后肠道处于‘打开’状态，通过采食初乳进入消化道内腔的大分子免疫球蛋白可直接渗透过肠道上皮组织进入血液，这种‘打开’状态持续24-36 h后进入‘闭合’，通过肠道直接吸收免疫球蛋白的能力也随之消失。然而，对于肠道闭合控制和调控因素却鲜有研究。本项目拟以浏阳黑山羊为试验动物，围绕新生羔羊采食初乳后免疫球蛋白变化、控制新生羔羊肠道闭合的分子基础、以及新生羔羊被动免疫调控因素三个方面进行研究，以揭示新生羔羊采食初乳后被动免疫建立规律，探明控制这一被动免疫的分子生物学机制，并探索影响新生羔羊被动免疫的调控因子。项目的实施将丰富对山羊免疫球蛋白吸收代谢与新生羔羊关系的认知，为制定合适的幼龄羔羊饲养管理措施，进而改善其生长发育和健康状况提供科学依据。

新生羔羊出生后，需尽快采食初乳获得充足被动免疫以提高幼龄羔羊存活率。其主要原因是：新生羔羊出生后肠道处于‘打开’状态，通过采食初乳进入消化道内腔的大分子免疫球蛋白G（IgG）可渗透过肠道上皮组织进入血液，这种‘打开’状态持续24-36 h后进入‘闭合’，通过肠道直接吸收IgG的能力也随之消失。本项目以浏阳黑山羊为试验动物，研究了新生羔羊采食初乳后IgG变化规律、新生羔羊肠道吸收IgG分子机理、以及疾病状态和不同初乳饲喂策略（有无初乳饲喂、初乳饲喂时间、初乳加热和添加甘露寡糖）对新生羔羊被动免疫建立和肠道健康的影响。结果发现：1）血液IgG随着初乳饲喂时间的延长不断升高，在初乳饲喂后约12h达到最高峰，随后IgG浓度随着时间延长稍有降低，但基本维持稳定水平。2）转录组分析表明肠道IgG吸收过程主要途径是内吞作用，其中网格蛋白介导的内吞和巨胞饮起主导作用。网格蛋白介导的内吞作用发挥调节功能主要通过网格蛋白合成（CLTC）、内小体形成（ARAP1、CAPZA2、KIAA0196、VPS26A、VPS35）和成熟（RAB10、RAB7B、RAB11A），而在巨胞饮过程中主要通过调节大胞饮体的形成（FGFR4、RhoA和RhoG）和成熟（RAB7B和RAB20）。此外，miRNA（miR-2944-3p、miR-71-5p、miR-2755-3p、miR-2411-3p和miR-10400-5p）参与调节内小体形成和成熟（ARAP1、CAPZA2和VPS35），以及大胞饮体形成（RhoA）关键靶基因的表达。3）腹泻新生山羊表现出较强的肠道氧化应激，氧化应激指标GSH-Px和MDA可能是反映幼龄山羊生存能力的潜在标识物；濒死羔羊核苷酸代谢产物、氨基酸代谢产物和脂类代谢产物发生改变，暗示血液氨基酸及其代谢产物也可能是反映幼龄山羊生存能力的潜在标识物。4）证实了阶段性初乳饲喂对机体存在程序性作用，并影响肠道微生物多样性。项目的实施为新生羔羊被动免疫建立提供关键分子靶点，丰富对山羊免疫球蛋白吸收代谢与新生羔羊关系的认知，为制定合适的幼龄羔羊饲养管理措施，进而改善其生长发育和健康状况提供科学依据。