仔猪肠道健康的营养调控技术及其应用

现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2015/10/9 13:57:12 关注：337 评论： 我要投稿

　　当前我国每头母猪年提供的上市肥猪平均为14头，远远低于发达国家水平，其中出生后仔猪的成活率低是限制我国生猪产业发展的瓶颈。仔猪断奶过程中饲料的变化和环境等因素引起仔猪断奶应激综合征，其中首当其冲的是仔猪肠道损伤，如肠道结构和功能的巨大变化，从而诱发厌食、肠绒毛萎缩、腹泻以及生长抑制等一系列症状。而肠道不仅是营养物质消化和吸收的主要场所，也是动物机体有效阻止外界病原体和致癌物等有害物质对其造成损害的生理屏障。正常的肠道功能是仔猪机体健康的保证，是减少仔猪腹泻等疾病发生的关键。
　　1仔猪肠道健康的重要性肠道是机体营养物质消化吸收的主要场所，也是机体抵御异物的第一道防线。也就是说一方面机体生长需要肠道以良好的通透性最大限度的利用并供给充足的营养物质，另一方面机体健康要求肠道以其紧密的结构形态最大限度的发挥屏障功能以阻止外源有害物质的入侵，这使得动物肠道在发育过程中必须经历结构上和生理上的适应性选择，并最终形成最优组合。新生仔猪由于肠道结构和功能发育不全，加上断奶过程中饲料和环境等各种外界因素的应激，易导致肠绒毛萎缩、隐窝深度加大等肠道损伤，继而引起仔猪营养物质消化吸收的下降。
　　2断奶应激中肠道结构功能的变化及营养调控2.1 仔猪肠道应激损伤及其机理针对断奶应激等导致的仔猪肠道损伤问题的研究发现，断奶后第1和4 天仔猪的血浆铜蓝蛋白、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶的活性发生了显著的变化；随断奶后时间的延长，热休克蛋白10、60和90的表达量不断增加；同样地，三叶因子1和2的mRNA在断奶后第7天的水平显著提高。同时，利用小RNA的高通量测序技术在断奶后第1、4和7 天分别筛选到16、98和22个差异表达的miRNAs。生物信息学分析表明，这些差异表达的miRNAs通过作用于其靶基因调控仔猪的小肠代谢、应激和免疫功能。初步阐明了仔猪在断奶应激过程中小肠组织miRNAs的表达特性，提示miRNAs极有可能在断奶应激导致仔猪肠道损伤及修复过程中发挥了重要的调控作用。此外，研究表明，断奶过程中由液态母乳向固体饲料的转变，尤其是饲料原料中具有的致敏性作用的抗营养因子，是加强对仔猪肠道应激的重要因素。
　　2.2 仔猪肠道应激损伤的营养调控
　　通过添加外源性营养因子，可以对仔猪断奶期的肠道发育进行调控，有效缓解仔猪断奶应激引起的肠道损伤。猪胰高血糖素样肽-2（pGLP-2）的肠道损伤修复作用明显，但其在肠道中易被二肽酰肽-IV酶快速降解。对此，开展了pGLP-2长效化研究，制备了Lys30-PEG-pGLP-2和PLGA/pGLP-2。应用于小鼠和仔猪结果表明，PEG-pGLP-22可明显减缓因葡萄糖硫酸钠和LPS等引起的肠道损伤。而Rong等研究表明，饲料中添加1%乳源活性因子糖巨肽显著缓解大肠杆菌K88攻毒引起的仔猪生长性能的降低、肠道大肠杆菌和沙门氏菌数量增加以及肠道形态损伤、屏障功能受损和肠道炎症反应。同时，体外试验表明，糖巨肽能通过特异性粘附大肠杆菌K88减少对Caco-2上皮细胞的粘附，缓解大肠杆菌K88侵染导致的紧密连接蛋白Occludin表达降低。
　　3营养对仔猪肠道健康的调控断奶时，仔猪营养来源从液态母乳转变成固体饲料，仔猪的消化道酶系统和生理环境等均不能适应，导致断奶仔猪采食量和饲料利用率降低，消化不良，并引起腹泻的发生，且由于仔猪免疫力低，自身抵抗力差，对外界刺激敏感，易受各种病原菌的入侵和各种应急因素的影响。大量研究发现，加强仔猪的营养，通过营养调控来提高仔猪的肠道健康，有利于改善仔猪断奶应激综合征。
　　3.1 日粮常规营养素来源的调控作用
　　蛋白质是日粮中非常关键的营养素，断奶仔猪对蛋白质消化能力受日粮蛋白质来源的影响很大。Qi等以大鼠为动物模型，发现饲喂优质蛋白质（如酪蛋白）和复合蛋白源的日粮对乳杆菌和双歧杆菌数量的增加程度高于大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白。
　　膳食纤维被证明能影响机体肠道功能，研究表明膳食纤维有益于预防人和动物肠道疾病和改善肠道健康。Chen等发现不同纤维源（玉米纤维、小麦麸纤维、大豆纤维和豌豆纤维）对猪生产性能和腹泻率有不同程度的影响。
　　淀粉对肠道微生物的组成和活性具有显著的影响，能够提高肠道健康相关的细菌的数量。Han等研究发现，与其他淀粉源相比，高直链与支链比的豌豆淀粉作为日粮能量来源能够改善仔猪肠道内环境及肠道形态结构，促进肠道的发育；且进一步研究表明，淀粉源对肠道结构和功能影响是通过淀粉本身水解产物的直接作用和改变肠道微生物菌群结构后的间接作用实现的，其分子机制与肠道结构和功能相关基因表达量变化有关。
　　脂肪酸对脂肪利用和总营养价值有重要影响，特别是脂肪酸链的长短、脂肪酸的饱和程度都会影响仔猪对脂肪的消化率。刘忠臣以断奶仔猪为研究对象，考察了饲粮中脂肪来源（椰子油、猪油和鱼油）对大肠杆菌攻毒仔猪的影响，结果表明，与猪油相比，饲粮中脂肪为椰子油和鱼油可通过改善仔猪体内代谢、肠道发育及菌群平衡，进而缓解大肠杆菌攻毒对仔猪生长的影响程度。
　　3.2 功能性氨基酸的调控作用
　　功能性氨基酸是指除了合成蛋白质外，还具有其他特殊功能的氨基酸，能参与多种信号通路，从而起到调控基因的表达、细胞内的蛋白质周转、营养代谢和氧化防御的作用。
　　Mao等报道，苏氨酸水平的提高显著缓解了免疫应激带来的肠道损伤，并推测：正常情况下，仔猪日粮中真可消化苏氨酸水平应为0.74%；而在伪狂犬病毒弱毒苗攻毒诱导的免疫应激条件下，仔猪日粮中真可消化苏氨酸水平应为0.89%~1.11%。
　　精氨酸（0.5%和1.0%）能改善正常断奶仔猪和沙门氏菌攻毒仔猪的生长性能，影响血清炎性细胞因子、肠道中β-防御素和Toll样受体的表达水平，且以1.0%精氨酸的补充效果最佳。
　　任曼发现，支链氨基酸尤其是异亮氨酸能够通过Sirt1/ERK/90RSK通路促进猪肠上皮细胞表达防御素，同时可提高肠道免疫防御功能。另外，支链氨基酸能调控肠道营养物质吸收和利用，如Zhang等的体内和体外试验结果表明，补充支链氨基酸能提高仔猪的生长性能和转运载体的表达，其中，亮氨酸可以通过PI3K/Akt/mTOR和ERK信号通路调控肠上皮细胞氨基酸转运载体，促进氨基酸的吸收和利用。此外，关于功能性氨基酸协同使用的研究也比较多，精氨酸与谷氨酰胺协同使用，在改善仔猪生长性能和肠道形态等方面效果更佳。
　　3.3 矿物质/维生素的调控作用
　　矿物质和维生素是维持人类与动物机体正常生理功能和生化代谢所必需的物质。体外试验表明，不同锌源（乳酸锌和硫酸锌）均可上调IPEC-J2细胞的GLP-2的mRNA水平，且在同等锌浓度水平下，乳酸锌的效果更佳。乳酸锌还可以促进IPEC-J2细胞增殖，上调细胞增殖相关调控基因的mRNA表达。体内试验中，王晓秋鉴定出氧化锌对断奶仔猪小肠的41个差异蛋白点，并发现氧化锌可减缓断奶所引起的仔猪肠道细胞氧化应激，减少了腹泻等综合征的发生。此外，凌源综合试验站发现，包被氧化锌在防腹泻与提高仔猪生产性能方面达不到普通氧化锌的效果；同时还发现，教槽料里添加高铜效果非常好，而高锌和低锌效果在添加高铜的条件下，差异不明显。
　　维生素D在免疫系统调节过程中起着非常重要的作用。在仔猪日粮或IPEC-J2细胞培养液中添加维生素D，可通过调节RIG-1信号通路，调节免疫细胞因子的表达，缓解内质网应激和自噬，改善仔猪和IPEC-J2细胞的抗病毒能力。
　　3.4 饲料添加剂的调控作用
　　随着后抗生素的到来，寻找合适的无抗日粮饲料添加剂更是迫在眉睫。近几年，研究较多的饲料添加剂包括益生菌、益生元、有机物提取物、抗菌肽、外源酶制剂和有机酸等。
　　益生菌被认为通过改善肠道菌群平衡来提高动物整体健康状况。研究发现，给新生仔猪灌服罗伊氏乳酸杆菌I5007可以降低肠杆菌及梭菌属数量。同时，I5007能促进仔猪肠上皮细胞密连接蛋白的表达，并抑制LPS所致炎性因子表达量的升高和密连接蛋白表达量的下降。
　　抗菌肽是机体防御系统的重要组成部分，具有直接抗菌和菌群调节作用的固有免疫效应分子。刘倚帆研究了不同来源抗菌肽的抗菌活性和机制，结果发现，猪源抗菌肽Protegrin-1和蛇源抗菌肽Cathelicidin-BF 具有广谱抗菌活性，且其可能是通过MAP激酶信号转导通路促进IPEC-J2中紧密连接蛋白的表达。
　　植物提取物及其活性成分因具有抗菌、抗炎、抗氧化和抗寄生虫等特性，已广泛应用于调控仔猪肠道健康。女贞子及其有效成分可以促进仔猪的生长，改善断奶仔猪肠绒毛形态，提高断奶仔猪和生长猪IgA、IgG水平；体外刺激断奶仔猪淋巴细胞能促进Th1细胞因子分泌，调节机体Th1/Th2平衡，提高CD4+CD8-细胞亚群百分率，促进淋巴细胞增殖。而甜菊糖甙对仔猪的生长性能的效果随其添加剂量的增加而加大，且300 mg/kg甜菊糖甙组提高了十二指肠、空肠以及回肠的绒毛高度，降低隐窝深度。
　　4母体营养对仔猪肠道健康的调控Cao等报道，新生仔猪出生重、小肠重和长度随着初产母猪妊娠期日粮营养水平的增加而提高。单安山团队研究表明，在母猪妊娠期精氨酸和铬的共同添加显著提高了总抗氧化能力，降低初生仔猪小肠黏膜的MDA含量。该团队还发现，添加L-肉碱可以显著提高初生和断奶仔猪小肠绒毛高度，以及十二指肠乳糖酶、麦芽糖酶及空肠麦芽糖酶的活性；降低了初生和断奶仔猪空肠黏膜MDA含量，显著提高了断奶仔猪空肠SOD活性。国家现代生猪产业技术体系岳阳综合试验站的研究发现，母猪日粮中添加乳酸杆菌可以影响低仔猪免疫细胞因子的表达，提高仔猪的免疫力。
　　合适的母猪日粮营养水平和添加剂有利于仔猪肠道的发育和健康，而霉变或者质量差的母猪日粮对仔猪肠道健康产生有害作用。因此，Yin等研究了母猪妊娠期日粮添加玉米赤霉烯酮（ZEN）对仔猪肠道健康的影响，母猪妊娠日粮中添加ZEN导致了母猪及其子代脾脏的病理损伤和氧化应激，如脏器系数下降、母猪和新生仔猪脾中ZEN的残留升高和仔猪血清IgG水平的降低。同样，Zhang等的研究也发现，母猪妊娠前期日粮中添加ZEN降低仔猪出生数、出生窝重和仔猪均重，而添加1%吸附剂埃洛石可降低母猪和仔猪组织中ZEN的残留，并增加仔猪出生数和提高仔猪均重。
　　5饲料加工工艺及饲养模式集成对仔猪肠道健康的调控针对养殖环境对仔猪健康影响较大的问题，徐子伟团队以提高仔猪健康水平为目标，集成谷物液体饲料发酵、早期隔离断奶、猪舍新风系统应用技术，并配套血清急性期反应蛋白（APP）健康水平评价技术。并进一步开展了APP评价仔猪健康的研究，提出EILSA检测评价猪群健康的技术；建立一套谷物饲料半连续液态发酵工艺。
　　关于饲料加工工艺及饲养模式集成对仔猪肠道健康的调控作用，各综合试验站做了较多研究。永新综合试验站通过对饲料原料的膨化，使大豆脲酶活性降为0.042 mg/(min·g)（大豆脲酶活性标准为0.2 mg/(min·g)）、玉米的淀粉糊化度为94.90%；使用膨化大豆、膨化玉米，利用超微粉碎技术等研制新型教槽料，能提高仔猪断奶后第一周平均采食量41.65g/d（达到146.19g/d），保育前三周腹泻的比例降低0.22%。凌源综合试验站研究了不同加工工艺（加工料型、环模压缩比）和不同饲料原料的选择（葡萄糖、发酵豆粕、酸化剂、酵母提取物等）对仔猪生长性能而后肠道健康的影响，最终降低了对血浆粉和鱼粉等动物原料的依赖，并提供了优质的仔猪料产品2个（粉状教槽料、颗粒状教槽料）。