近日,我校李金龙教授团队在《Science China Life Sciences》(《中国科学:生命科学》)期刊在线发表题为“Alkaline mineral complex water protects piglets against viral infection by driving cholesterol consumption through the GPAT2/SULT2A1 axis”的研究论文。该研究首次阐明碱性矿物复合物(AMC)通过GPAT2/SULT2A1轴驱动胆固醇消耗,从而保护仔猪抵御病毒性感染的分子机制,为生猪养殖业通过应用抗病微营养素开展病毒性疾病防控与净化提供了全新策略。

仔猪病毒性感染是制约全球养猪业健康发展的关键问题,尤其是断奶仔猪免疫力较弱,易受多种病毒侵袭,常导致腹泻、脱水甚至死亡,给养猪业造成巨大经济损失。传统防控手段依赖疫苗和抗生素,长期使用易引发病毒变异和耐药性问题,亟需开发安全高效、绿色环保的新型防控技术。
研究团队通过系统的体内外实验,发现AMC能够显著降低仔猪体内病毒拷贝数,肠道黏膜屏障损伤显著修复。结合转录组与代谢组关联分析,揭示了AMC能够调控甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT2)、二酰甘油激酶(DGKA)、脂肪酶(LIPC)、磺转移酶(SULT2A1)、有机阴离子转运体(OAT3)和法尼醇受体(FXR)促进胆固醇分解。AMC可特异性激活仔猪体内GPAT2基因表达,该基因能启动胆固醇代谢通路的关键环节。借助SULT2A1酶的协同作用,加速胆固醇的消耗与转化,驱动胆汁酸合成,降低脂滴含量,而胆固醇是病毒复制必需的营养物质,累积胞内脂滴促进病毒吸附和侵入环节,即AMC通过调控胆固醇代谢与胞内脂滴形成发挥抑制病毒内化进程的作用。因此,AMC抗病毒的核心机制为通过调控GPAT2/SULT2A1轴轴驱动胆固醇代谢,增强仔猪机体免疫应答,提高肠道黏膜屏障损伤修复能力,同时形成“代谢重编程+免疫增加+肠道损伤修复”的三重抗病毒防线,显著提升仔猪对病毒性感染的抵抗力。

本研究从分子层面阐明了抗病微营养素AMC抗病毒机制,填补了AMC在畜禽病毒防控领域的理论空白,提供了一种绿色、安全的替代方案,不仅可减少抗生素和化学药剂的使用,符合国家“绿色养殖”政策,还能在提升仔猪生长性能的同时,显著降低病毒性腹泻的发生率,契合畜牧业高质量发展和食品安全需求。技术方案简单易行,仅需通过饮水添加即可发挥作用,适配规模化养殖场景,推广潜力巨大。
《Science China-Life Sciences》(《中国科学:生命科学》)杂志由中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办,入选中国科技期刊卓越行动计划重点期刊,中科院大类生物学领域一区TOP期刊,在国际Biology领域JCR排名TOP5%。
东北农业大学为该论文的第一完成单位,动物医学学院全职博士后姚鑫为第一作者,李金龙教授和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所李慧昕研究员为共同通讯作者。该研究获得了动物疫病防控全国重点实验室开放课题(SKLADCPKFKT202504)、黑龙江重点研发计划项目(GZ20210178)、国家现代生猪产业技术体系课题(CARS-35)和动物碱性矿物质复合物(AMC)功能研究院技术攻关课题(2020HX-06-001)的资助。
第一作者简介:
姚鑫,东北农业大学英才博士后,黑龙江省生猪现代农业产业技术协同创新推广体系专家组成员。主要从事病毒与宿主互作及抗病天然活性分子的功能机制研究,在SCIENCE CHINA Life Sciences、Journal of Virology、Virulence、International Journal of Biological Macromolecules等期刊发表发表SCI论文21篇,其中第一/通讯作者9篇,累积影响因子110;在国际/国内学术会议汇报并获奖4次;申请和授权国家发明专利3项并出版PRRSV防控和净化指南1部。
通讯作者简介:
李金龙,教授/博导,国家重大人才工程特聘教授,教育部新世纪优秀人才,荣获得霍英东教育基金会高校青年教师奖二等奖,被授予“国家有突出贡献的中青年专家、全省模范教师”等荣誉称号,享受国务院政府特殊津贴专家。从事畜禽群发病防治与健康管理、动物源性食品持久性环境毒物清除措施、多功能饲料源毒素解毒剂创制与应用。主持国家、省部级课题60余项,发表学术论文200余篇(影响因子累计1200+)。入选“爱思唯尔中国高被引学者”与“全球前2%顶尖科学家”影响力榜单。
(供稿/动物医学学院)