魏 能 楊玉峰 何 健 周秀瓊 敖 翔
(四川鐵騎力士集團(tuán)公司 馮光德實(shí)驗(yàn)室,四川 綿陽 621006)
仔豬從出生到斷奶后一個(gè)階段的培育狀況會(huì)直接影響其整個(gè)生長(zhǎng)育肥階段的成績(jī)。仔豬斷奶后常常出現(xiàn)食欲降低、消化不良、飼料利用率低、免疫力和抗病力下降、腹瀉等現(xiàn)象,最終表現(xiàn)為生長(zhǎng)抑制,即所謂的“仔豬斷奶綜合征”。多年來,人們從營(yíng)養(yǎng)學(xué)、免疫學(xué)和消化生理學(xué)等多方面進(jìn)行探討,以便在深入了解仔豬消化器官結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育的基礎(chǔ)上,尋求解決這一問題的途徑。
腸道既是動(dòng)物消化食物、吸收營(yíng)養(yǎng)的主要場(chǎng)所,也是體內(nèi)最大的免疫器官。然而,由于斷奶后仔豬面臨飼料和環(huán)境等各種外界因素的應(yīng)激,使得仔豬常常出現(xiàn)食欲差、消化功能紊亂,從而導(dǎo)致腸道屏障受損,腸絨毛萎縮,隱窩深度加大,進(jìn)而出現(xiàn)腹瀉和生長(zhǎng)緩慢的現(xiàn)象。斷奶應(yīng)激是造成腸道受損的主要原因,同時(shí)也是實(shí)施早期斷奶的最大技術(shù)障礙。目前,通過研究揭示仔豬腸道的發(fā)育規(guī)律,并通過維持仔豬腸道健康來緩解仔豬斷奶應(yīng)激造成的負(fù)面影響,已成為現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的熱點(diǎn)。本文從仔豬腸道生理和免疫調(diào)控兩方面進(jìn)行綜述,期待尋求更好的方法來解決仔豬斷奶綜合征的難題。
仔豬斷奶時(shí)腸道發(fā)育不全,同時(shí)處在高應(yīng)激狀態(tài),仔豬行為(常規(guī)行為和采食行為)、腸道功能(分泌功能、蠕動(dòng)功能、消化功能、吸收功能、防御功能等)、免疫系統(tǒng)(小腸免疫和常規(guī)免疫)等發(fā)育不健全。同時(shí),將仔豬與母豬分開對(duì)仔豬來說是一個(gè)很大的應(yīng)激,主要是把仔豬從母豬圈舍轉(zhuǎn)移到斷奶仔豬圈舍同不同窩別的仔豬混養(yǎng)在一起引起的;綜合這些應(yīng)激因素就足以形成誘發(fā)仔豬患病條件。
斷奶后,仔豬的日糧性質(zhì)發(fā)生了巨大變化:仔豬從液體母乳轉(zhuǎn)為吃固體干飼料,仔豬消化道酶系統(tǒng)和生理環(huán)境等都不適應(yīng),對(duì)仔豬來說是一個(gè)較大的應(yīng)激。仔豬在應(yīng)激條件下會(huì)產(chǎn)生過敏反應(yīng),使得小腸結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生了功能性變化:隱窩深度增加,絨毛萎縮,小腸消化酶的活性降低,嚴(yán)重影響了小腸吸收、分泌和滲出性功能。
在斷奶期間,因仔豬尚未建立穩(wěn)定的腸道微生態(tài)系統(tǒng),自身抵抗力較低,易受各種病原微生物的侵襲,如腸道病原菌的感染(大腸桿菌:產(chǎn)腸毒素型及致腸病性大腸埃希氏菌)、病毒感染(輪狀病毒)等。仔豬由于消化功能尚未完善,采食低,某些日糧的原料中存在抗?fàn)I養(yǎng)因子(胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素-植物來源、抗原等),大大降低了飼料的消化利用率,這可能是引起仔豬生長(zhǎng)受阻甚至腹瀉等現(xiàn)象的重要原因。
應(yīng)激可能是引起斷奶仔豬胃腸道功能變化(蠕動(dòng)和排空、黏液分泌、滲透性和水分吸收)的首要因素。R.Pluske等通過對(duì)大白仔豬和長(zhǎng)白仔豬的研究數(shù)據(jù)表明,2周齡或4周齡的斷奶仔豬整個(gè)胃腸道發(fā)育尚不健全。斷奶后通過飼喂加工處理過的飼料,隨著采食量的增加,仔豬機(jī)體器官、消化道器官和輔助消化器官重量增加(除了脾臟外)。14日齡斷奶的仔豬,胃、小腸占活體重的相對(duì)重量明顯增加,盲腸和結(jié)腸也有一定程度的增加;但是隨著斷奶后時(shí)間的延長(zhǎng),這種差異有逐漸減小的趨勢(shì)。
仔豬斷奶后突然厭食,目前廣泛地認(rèn)為這是導(dǎo)致斷奶仔豬腸道紊亂的主要原因(Thacker P.A.等)。因此,刺激仔豬攝食對(duì)加強(qiáng)仔豬腸道結(jié)構(gòu)和功能有好處。脫脂奶粉和乳清粉適口性好并且能量蛋白消化率高,有利于提高采食量和仔豬健康,提高飼料利用率。提供液體飼料,動(dòng)物蛋白性日糧如初乳、噴霧干燥血漿蛋白粉(SDP)等對(duì)斷奶仔豬腸道多方面都有好處。Van Dijk A.J.等研究表明,如添加SDP 6%能提高生長(zhǎng)27%,大約提高采食量25%。將SDP和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一起放入給斷奶仔豬飲用,可以降低仔豬腹瀉和減少腸道損傷。提高SDP的用量,會(huì)有更積極的效果,主要原因可能是SDP中IGF-1因子的促合成代謝活性、特定的免疫球蛋白促糖蛋白和免疫球蛋白的保護(hù)作用。SDP會(huì)降低促炎性細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)在很多組織的基因表達(dá),降低黏膜免疫細(xì)胞的密度(Jiang R.等)。
斷奶仔豬的飼料采食量突然下降會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)缺乏和生長(zhǎng)受阻,從而影響小腸各個(gè)方面的結(jié)構(gòu)和機(jī)能,導(dǎo)致腸道紊亂和腹瀉。Spreeuwenberg M等通過研究發(fā)現(xiàn),仔豬斷奶后2 d小腸和小腸黏膜的相應(yīng)重量要減輕20%~30%,需要5~10 d的再生才能完全恢復(fù)。早期斷奶仔豬同傳統(tǒng)飼養(yǎng)的斷奶仔豬在腸道形態(tài)上沒有明顯差異。從斷奶前3 d到斷奶后9 d,斷奶當(dāng)天絨毛高度最高,第3 d最短,斷奶后3~7 d隱窩深度最深,斷奶后3~7 d隱窩的細(xì)胞分裂增殖活力不斷提高;斷奶后第3 d,小腸的形態(tài)變化最大。Vander Meulen J.等研究發(fā)現(xiàn),中晚期斷奶(28 d同49 d相比),對(duì)斷奶仔豬小腸絨毛高度影響很小,且對(duì)隱窩深度沒有影響。研究還發(fā)現(xiàn)仔豬日齡、重量和性別對(duì)絨毛高度、隱窩深度和刷狀緣、胰酶活性、麥芽糖酶、葡萄糖淀粉酶、蔗糖酶、胰蛋白酶沒有一致性影響。M.S.Hedemann等在小腸的五個(gè)部位檢測(cè)到三種肽酶:氨基肽酶、二肽基肽酶Ⅳ和γ谷氨?;D(zhuǎn)肽酶,斷奶影響氨基肽酶和二肽基肽酶的活性,這兩種酶在仔豬斷奶后逐漸降低,第3 d逐漸上升,直到第9 d恢復(fù)。
Pierzynowski S.G.等通過研究發(fā)現(xiàn),除了脂肪酶外,仔豬斷奶幾天后組織中的mRNA和酶的活性逐漸上升和恢復(fù),這可能是仔豬對(duì)斷奶日糧的適應(yīng)性反應(yīng),斷奶仔豬胰腺組織、胰液、胰島素和淀粉酶活性都顯著升高。相反,在斷奶后的14 d里,乳糖酶活性不斷下降,且差異顯著。Nabuurs M.J等報(bào)道,小腸具有很多重要功能,如吸收營(yíng)養(yǎng),吸收和分泌電解質(zhì),分泌黏液素和免疫球蛋白和選擇性地阻止有害抗原和病原體。Bach T.A等采用內(nèi)壁掃描的方法,檢測(cè)到電解質(zhì)網(wǎng)狀助熔劑穿過腸道黏膜模擬腸道組織微循環(huán)。14 d斷奶的仔豬基礎(chǔ)微循環(huán)比7 d未斷奶的仔豬微循環(huán)降低,且小腸末端微循環(huán)也比7 d未斷奶的仔豬低。斷奶后2~5 d,小腸前端基礎(chǔ)微循環(huán)升高,而回腸微循環(huán)降低;結(jié)腸基礎(chǔ)微循環(huán)2日齡的未斷奶的仔豬高于14日齡斷奶的仔豬。Marion J等考慮到斷奶日齡對(duì)小腸結(jié)構(gòu)和功能的影響,研究了7日齡和21日齡斷奶仔豬的小腸結(jié)構(gòu),結(jié)果表明7 d斷奶仔豬的小腸長(zhǎng)度和寬度的結(jié)構(gòu)性變化比21 d斷奶的仔豬更顯著,胰腺功能的適應(yīng)性也更慢,結(jié)果表明,仔豬14日齡斷奶是合理的。但是另外有一些研究表明(Pluske J.R.等),斷奶日齡與斷奶仔豬的小腸絨毛和隱窩的結(jié)構(gòu)、刷狀緣的特定活力和胰酶活性沒有一致性的關(guān)系。
Le Dividich J等研究發(fā)現(xiàn),盡管24 h之內(nèi)已有50%的斷奶仔豬吃第一餐日糧,但是48 h的時(shí)候仍然有10%的才吃第一餐。因此剛斷奶的仔豬至少需要3 d時(shí)間來滿足能量的維持需要,8~14 d才能恢復(fù)到斷奶前的能量攝入水平。
Boudry G等研究結(jié)果表明,斷奶仔豬日糧的功能性勝過于結(jié)構(gòu)性。飼喂谷物型基礎(chǔ)日糧的仔豬堿性磷酸酶和蔗糖酶的活性高于飼喂以奶為基礎(chǔ)飼糧的仔豬,小麥型日糧組的仔豬二肽基肽酶的活性高于其它組,谷物型飼糧組仔豬Na+型葡萄糖吸收是以奶為基礎(chǔ)的日糧組仔豬的1.7倍,谷物型飼糧組仔豬誘導(dǎo)血清素和小腸血管活性多肽分泌物增加一倍。斷奶期,攝入高營(yíng)養(yǎng)日糧組保持了小腸的完整性,而低營(yíng)養(yǎng)日糧攝入組增加了腸壁滲出性和炎癥反應(yīng),腸絨毛萎縮。跟高營(yíng)養(yǎng)日糧攝入組相比較,低營(yíng)養(yǎng)日糧攝入組IL-1β的mRNA表達(dá)更高,在空腸中段T細(xì)胞的數(shù)量相近。斷奶仔豬干物質(zhì)攝入高對(duì)小腸絨毛高度是有利的,但對(duì)旁細(xì)胞運(yùn)輸是不利的。
仔豬日糧攝入過多會(huì)影響小腸形態(tài),還會(huì)影響pH值(特別是胃)和微生物群。但日糧蛋白原不會(huì)影響小腸的pH值和微生物群,對(duì)小腸形態(tài)也沒有影響(除了小腸中段絨毛高度外)。固體顆粒飼料攝入的多少影響了絨毛結(jié)構(gòu)但不影響?zhàn)つ?duì)大分子或小分子的滲透性。對(duì)比液態(tài)和顆粒飼料,日糧的物理形態(tài)對(duì)斷奶仔豬絨毛高度、隱窩深度、IL-8的mRNA的表達(dá)沒有顯著影響。
斷奶后,腸道蛋白質(zhì)合成率提高而肌肉蛋白質(zhì)合成率下降,腸道蛋白的合成還受蛋白質(zhì)和色氨酸缺乏的影響(Marion J等)。D.C.Brown等用免疫組織化學(xué)的方法量化了大量細(xì)胞表達(dá)的CD2、CD4、CD172,并用形態(tài)學(xué)的方法評(píng)價(jià)了十二指腸、空腸、回腸的杯狀細(xì)胞分泌的中性黏蛋白、酸性黏蛋白和含硫黏蛋白。發(fā)現(xiàn)不同的管理系統(tǒng)對(duì)這些參數(shù)沒有影響,但是日齡、斷奶時(shí)間和管理體系對(duì)免疫細(xì)胞和杯狀細(xì)胞黏液的分泌有交互作用。
仔豬從出生到14日齡腸道重量占體重由2%增加到6%,大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入貢獻(xiàn)最大。但是短暫的斷奶厭食導(dǎo)致腸道蛋白和DNA總量下降,特別是小腸前段;腸道營(yíng)養(yǎng)需要主要由腸道和動(dòng)脈系統(tǒng)供應(yīng),前者一般供應(yīng)細(xì)胞增殖和繁育,跟未斷奶期相比,在仔豬斷奶期,小腸上皮細(xì)胞氨基酸代謝中,谷氨酸、精氨酸和胱氨酸的代謝增強(qiáng)(Burrin D.G等)。Ewtushick A.L等報(bào)道,斷奶后一周為仔豬日糧提供1%~4%谷氨酰胺和6.5%的谷氨酸會(huì)不同程度促進(jìn)腸道結(jié)構(gòu)發(fā)育和飼料利用率。丙氨酸和甘氨酸能促進(jìn)斷奶仔豬抑制分泌因子的產(chǎn)生,從而提高生產(chǎn)性能和降低腹瀉率。多胺能促進(jìn)10日齡以內(nèi)的仔豬的腸道完善和生長(zhǎng)性能,但對(duì)日齡大一些的仔豬則有負(fù)面作用(Goransson L等)。
斷奶后,細(xì)胞、組織和器官要經(jīng)受各種應(yīng)激,包括熱應(yīng)激,抵抗熱應(yīng)激要借助于熱休克蛋白(HSP),熱休克蛋白對(duì)腸道細(xì)胞有保護(hù)作用,HSP主要有低中高三種,分別為 HSP27、HSP70、HSP90(Wischmeyer P.E等)。HSP27參與維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的肌動(dòng)蛋白纖維的動(dòng)力學(xué),HSP70調(diào)解耐熱性和保護(hù)細(xì)胞免于凋亡、細(xì)胞內(nèi)毒素、氧化反應(yīng)、輻射和局部缺血的損害。HSP90則被認(rèn)為是細(xì)胞生長(zhǎng)和形成差異化的結(jié)構(gòu)型蛋白(Feder M等)。最近研究表明,通過細(xì)胞培養(yǎng)HSP27和HSP70可以促進(jìn)丁酸鹽和谷氨酰胺的保護(hù)作用。有趣的是,HSP保護(hù)細(xì)胞的免疫應(yīng)答機(jī)制包括抑制前驅(qū)細(xì)胞因子的產(chǎn)生和減少上皮細(xì)胞的增殖。
腸道黏蛋白和功能性氨基酸對(duì)腸道健康有一定影響作用。黏蛋白跟黏液一起通過潤(rùn)滑、物理化學(xué)保護(hù)和制止病原菌黏附滋生(Forstner J.F等)。一些氨基酸具有基本的腸道保護(hù)和防御的作用:如蘇氨酸與黏液,半胱氨酸和谷胱甘肽,色氨酸和組氨酸與5-HT(5-羥色胺),組氨酸和蛋氨酸與多胺,精氨酸和含氮氧化物等。添加谷氨酰胺有利于斷奶仔豬免疫系統(tǒng)發(fā)育(Burrin D等),添加谷氨酰胺不僅能顯著改進(jìn)腸系膜淋巴節(jié)免疫細(xì)胞,還可以抑制抗原細(xì)胞CD4+的增長(zhǎng),在T細(xì)胞激活反應(yīng)后(植物血球凝集素),促進(jìn)Th-1型細(xì)胞因子的反應(yīng)。在淋巴細(xì)胞內(nèi)保持合適的谷胱胺肽能促使機(jī)體保持良好的免疫系統(tǒng)功能。研究還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽水平即使發(fā)生較小的變化,也會(huì)對(duì)淋巴細(xì)胞有很大的影響。在DNA的合成反應(yīng)中,谷胱甘肽對(duì)中級(jí)氧化反應(yīng)有精確的敏感性和高水平的抗氧化功能。仔豬發(fā)病期,免疫功能跟半胱氨酸和谷胱甘肽的缺乏有關(guān),提供半胱氨酸有利于免疫力的提高和機(jī)體內(nèi)的儲(chǔ)存量。
胎兒在懷孕后17 d即被發(fā)現(xiàn)在卵黃液和肝中有中性粒細(xì)胞,其中多數(shù)為SWC3+,21 d后在胸腺中發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞有增殖,在胎兒胸腺有兩個(gè)峰值,由胸腺細(xì)胞演變?yōu)門細(xì)胞前體,T淋巴細(xì)胞群再分化。而胸腺被證實(shí)是合成IgA和IgG的唯一位置并且是多種自身抗體的資源庫。H.Stepanova等研究了初生仔豬淋巴群的變化,特別是γδT淋巴細(xì)胞在血液、脾臟和淋巴結(jié)的變化。在初生仔豬發(fā)育過程中,γδT淋巴細(xì)胞在脾臟和血液中的含量顯著增加,總的含量跟日齡沒有明顯關(guān)系,且γδT淋巴細(xì)胞的次級(jí)體γδTCR+、CD8+的含量顯著增加。作為CD4+淋巴細(xì)胞比例下降的補(bǔ)償,初生仔豬 CD8+、CD3+、CD4+、TCR-增加顯著。
3.2.1 腸道細(xì)胞的免疫功能
仔豬腸道細(xì)胞在腸道免疫系統(tǒng)中主要有四種功能:第一,固有免疫機(jī)制中,上皮細(xì)胞作為物理性屏障,這種功能主要通過緊密連接、黏著連接和在上皮細(xì)胞頂端的胞橋連接作用而維持細(xì)胞的有序性和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。一些物理或化學(xué)的因素會(huì)引起緊密連接,內(nèi)在的因素如:激素類、神經(jīng)傳導(dǎo)物、蛋白酶、細(xì)胞因子等;外在的因素如:日糧污染、細(xì)菌毒素、霉菌毒素和生物外源性物質(zhì)。第二,黏液層的保護(hù)作用。第三,分泌防御素和其它的抗菌肽。第四,分泌趨化因子和細(xì)胞因子。
3.2.2 腸道免疫系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)機(jī)制
近來的研究表明局部炎癥反應(yīng)的先兆包括:免疫細(xì)胞的滲入和炎癥先驅(qū)性,細(xì)胞因子基因表達(dá)的增加;通過提高熱休克蛋白來保護(hù)細(xì)胞;還有些跡象如,由于蛋白酶(基質(zhì)降解因子)而促使組織發(fā)生變化最后導(dǎo)致黏膜吸收和分泌礦物質(zhì)的功能紊亂和滲透性增加。斷奶是仔豬保育的關(guān)鍵時(shí)期,由于腸道紊亂、傳染病和腹瀉會(huì)增加仔豬易感性,導(dǎo)致斷奶仔豬小腸絨毛和隱窩形態(tài)的變化、刷狀緣酶活性的變化和腸道病原的侵入,而小腸組織損傷被認(rèn)為是由于超免介導(dǎo)反應(yīng)的開始。
腸道變化和斷奶仔豬腹瀉開始被認(rèn)為是仔豬腸道對(duì)日糧蛋白免疫應(yīng)激反應(yīng)的結(jié)果,斷奶仔豬突然的厭食癥是由于腸道炎癥反應(yīng)還是日糧抗原做出的反應(yīng)尚未被證實(shí)。Pie S等在斷奶仔豬腸道炎癥研究中表明,仔豬斷奶后2 d血清IL-1濃度出現(xiàn)短暫上升,斷奶后的前2 d,當(dāng)小腸絨毛高度、隱窩深度和消化酶活性急劇下降的時(shí)候,炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α基因表達(dá)卻在增加;除了TNF-α外,基因表達(dá)重回到斷奶前的水平。Konstantinov S.R等研究發(fā)現(xiàn),斷奶后的前2 d,IL-8在空腸的基因表達(dá)下降,在結(jié)腸前端的表達(dá)上升,在其他腸段沒有顯著的變化,在十二指腸、回腸和結(jié)腸前端IL-12P40 mRNA的水平也下降。
J R McDermott等在小白鼠上的實(shí)驗(yàn)研究了關(guān)于采食的免疫調(diào)控,調(diào)控小腸內(nèi)分泌細(xì)胞。小腸炎癥發(fā)生后,由于提高了CCK水平,所以會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物采食量減少;隨著感染的繼續(xù),動(dòng)物的采食和CCK的表達(dá)會(huì)受到CD4+T淋巴細(xì)胞憑借IL-4和IL-13而進(jìn)行特殊的調(diào)控。在人和鼠的實(shí)驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn),B淋巴細(xì)胞的增殖對(duì)常規(guī)免疫系統(tǒng)的功能也是很重要的,而小腸黏膜集合淋巴結(jié)在腸道系統(tǒng)中有著非常重要的防御和免疫調(diào)控的作用。
3.2.3 腸道黏膜免疫系統(tǒng)的調(diào)控
Frank heller等在研究腸道微生物和黏膜免疫反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在仔豬機(jī)體內(nèi)有大量的B淋巴細(xì)胞,IgA是體內(nèi)產(chǎn)生的免疫球蛋白,分泌進(jìn)入腸道,直接作用于細(xì)菌和細(xì)菌的組成部分,阻止微生物黏附在黏膜細(xì)胞上并且能中和毒素。同時(shí),大量IgA的產(chǎn)生也是與腸道細(xì)菌密切相關(guān)的,無菌動(dòng)物只含有很少的淋巴液和IgA。還發(fā)現(xiàn)黏膜免疫系統(tǒng)的特有功能,即使有大量的抗原也不會(huì)引起炎癥免疫反應(yīng),T細(xì)胞產(chǎn)生IL-10/TGF-β等消除其他T細(xì)胞的免疫抑制功能。Ian R.Sanderson等研究了短鏈脂肪酸通過腸道上皮細(xì)胞調(diào)控信使基因的表達(dá),結(jié)果表明,腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的濃度隨日糧發(fā)生顯著性變化,日糧發(fā)生大的變化對(duì)黏膜免疫系統(tǒng)影響很大,特別是在仔豬患有局部性回腸炎和結(jié)腸壞死癥等疾病中。
目前,歐洲正在建立一種適宜的可持續(xù)的生豬生產(chǎn)體系,不運(yùn)用任何促生長(zhǎng)添加劑和化學(xué)藥物,只通過生理機(jī)能來抵御病原菌,主要通過提高機(jī)體抵抗力和腸道免疫系統(tǒng)中的共生菌微生態(tài)平衡。我們?cè)陴B(yǎng)豬生產(chǎn)管理中,一定要考慮到斷奶仔豬發(fā)育不全,處于高應(yīng)激狀態(tài)的情況。因此仔豬一出生就應(yīng)吃到更多的初乳,在教槽階段應(yīng)該盡量提供營(yíng)養(yǎng)高、易消化、可口的飼糧,給仔豬提供溫暖舒服的環(huán)境和清新的空氣也很重要,當(dāng)然保健和疫苗在現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)中也是必不可少??傊?,仔豬斷奶就是要給仔豬提供一個(gè)溫暖舒適的“新家”,要重視“保育”的作用,讓仔豬健康快樂地成長(zhǎng)。
28篇,刊略,需者可函索)