Weaning is one of the major factors that cause stress and intestinal disease in piglets. Protocatechuic acid (PCA) is an active plant phenolic acid which exists in Chinese herb, Duzhong (Eucommia ulmoides Oliver), and is also considered as the main bioactive metabolite of polyphenol against oxidative stress and inflammation. This study aimed to investigate the effect of PCA on growth performance, intestinal barrier function, and gut microbiota in a weaned piglet model challenged with lipopolysaccharide (LPS). Thirty-six piglets (Pig Improvement Company line 337 × C48, 28 d of age, 8.87 kg ± 0.11 kg BW) were randomly allocated into 3 treatments and fed with a basal diet (CTL), a diet added 50 mg/kg of aureomycin (AUR), or a diet supplemented with 4000 mg/kg of PCA, respectively. The piglets were challenged with LPS (10 μg/kg BW) on d 14 and d 21 by intraperitoneal injection during the 21-d experiment. Animals (n = 6 from each group) were sacrificed after being anesthetized by sodium pentobarbital at 2 h after the last injection of LPS. The serum was collected for antioxidant indices and inflammatory cytokines analysis, the ileum was harvested for detecting mRNA and protein levels of tight junction proteins by PCR and immunohistochemical staining, and the cecum chyme was collected for intestinal flora analysis using 16S rRNA gene sequencing. Dietary supplementation of PCA or AUR significantly increased the expression of tight junction proteins including ZO-1 and claudin-1 in intestinal mucosa, and decreased the serum levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and IL-6, as compared with CTL group. In addition, PCA also decreased the serum levels of IL-2 and TNF-α (P < 0.05). Analysis of gut microbiota indicated that PCA increased the Firmicutes/Bacteroidetes ratio (P < 0.05). Spearman’s correlation analysis at the genus level revealed that PCA reduced the relative abundance of Prevotella 9, Prevotella 2, Holdemanella, and Ruminococcus torques group (P < 0.05), and increased the relative abundance of Roseburia and Desulfovibrio (P < 0.05), whereas AUR had no significant effect on these bacteria. These results demonstrated that both PCA and AUR had protective effect on oxidative stress, inflammation and intestinal barrier function in piglets challenged with LPS, and PCA potentially exerted the protective function by modulating intestinal flora in a way different from AUR.

中文翻译：

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日粮原儿茶酸通过调节 LPS 攻击仔猪的肠道微生物群来改善炎症并上调肠道紧密连接蛋白。

断奶是导致仔猪应激和肠道疾病的主要因素之一。原儿茶酸（PCA）是一种活性植物酚酸，存在于中草药杜仲（杜仲）中，也被认为是多酚抗氧化应激和炎症的主要生物活性代谢物。本研究旨在研究 PCA 对脂多糖 (LPS) 攻击的断奶仔猪模型的生长性能、肠道屏障功能和肠道微生物群的影响。将 36 头仔猪（Pig Improvement Company line 337 × C48，28 日龄，8.87 kg ± 0.11 kg BW）随机分配到 3 个处理中，饲喂基础日粮（CTL），日粮中添加 50 mg/kg 金霉素(AUR)，或分别补充 4000 mg/kg PCA 的饮食。在 21 天实验期间，在第 14 天和第 21 天通过腹膜内注射对仔猪进行 LPS（10 μg/kg BW）攻击。在最后一次注射LPS后2小时用戊巴比妥钠麻醉动物（每组n = 6）后处死。收集血清进行抗氧化指标和炎性细胞因子分析，收集回肠通过PCR和免疫组织化学染色检测紧密连接蛋白的mRNA和蛋白水平，收集盲肠食糜通过16S rRNA基因测序进行肠道菌群分析。与 CTL 组相比，膳食补充 PCA 或 AUR 显着增加了肠黏膜中紧密连接蛋白（包括 ZO-1 和 Claudin-1）的表达，并降低了血清硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）和 IL-6 的水平。此外，PCA 还降低了血清 IL-2 和 TNF-α 水平（P < 0.05）。肠道微生物群分析表明，PCA 增加了厚壁菌门/拟杆菌门的比率（P < 0.05）。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。PCA还降低了IL-2和TNF-α的血清水平（P < 0.05）。肠道微生物群分析表明，PCA 增加了厚壁菌门/拟杆菌门的比率（P < 0.05）。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。PCA还降低了IL-2和TNF-α的血清水平（P < 0.05）。肠道微生物群分析表明，PCA 增加了厚壁菌门/拟杆菌门的比率（P < 0.05）。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。肠道微生物群分析表明，PCA 增加了厚壁菌门/拟杆菌门的比率（P < 0.05）。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。肠道微生物群分析表明，PCA 增加了厚壁菌门/拟杆菌门的比率（P < 0.05）。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。Spearman属水平相关分析显示，PCA降低了Prevotella 9、Prevotella 2、Holdemanella和Ruminococcus torques群的相对丰度（P < 0.05），增加了Roseburia和Desulfovibrio的相对丰度（P < 0.05），而AUR对这些细菌没有显着影响。这些结果表明，PCA 和 AUR 对 LPS 攻击仔猪的氧化应激、炎症和肠道屏障功能均具有保护作用，并且 PCA 可能通过以不同于 AUR 的方式调节肠道菌群发挥保护作用。