日糧中添加谷氨酰胺對斷奶仔豬小腸形態(tài)和木糖吸收影響

C.B.Hsu等著 王 琤，王學(xué)文，于學(xué)紅，王仁華??譯

（1.江西省獸藥飼料監(jiān)察所，江西??南昌??330029；2.北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司??北京??100191；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院??江西??南昌??330045）

斷奶后營養(yǎng)攝入不足，往往造成腸絨毛損害，最終導(dǎo)致斷奶仔豬生產(chǎn)性能的下降（van?Beers-Schreurs等，1998）。谷氨酰胺（Gln）是一種非必需氨基酸，是合成腸的蛋白質(zhì)的前體以及為嘌呤/嘧啶核苷酸提供了主要能源來源。此外，它還可以被用來作為能量來源，以支持腸上皮細(xì)胞（Newsholme等，2003；Wu等，1996）和淋巴活化細(xì)胞（Wu等，1995）的分化和增殖。谷氨酰胺是發(fā)現(xiàn)在動物的血液和母豬乳汁中最豐富的游離氨基酸（Wu和Knabe，1994）。

按照正常攝入量，日糧中的谷氨酰胺在小腸被代謝完全，體內(nèi)所有谷氨酰胺是通過谷氨酰胺合成酶進行合成的。谷氨酰胺在體內(nèi)合成的位置為：肺、脂肪組織、肌肉和骨骼，在一定條件下，肝臟中也能合成。脯氨酸是谷氨酰胺在腸道的一種代謝終產(chǎn)物（Wu等，1995）。

以往的研究表明，谷氨酰胺在斷奶期間以及應(yīng)激條件下如損傷和感染時是一種條件性氨基酸（Newsholme，2001）。Yi等（2005）研究表明，谷氨酰胺對維持肌肉谷氨酰胺濃度有利，并能恢復(fù)仔豬淋巴細(xì)胞對大腸桿菌防御功能。此外，由于谷氨酰胺對全身炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，它已被認(rèn)為具有用于治療炎癥性疾病的可能（Singleton和Wischmeyer，2008）。然而，僅依靠內(nèi)源性谷氨酰胺是不夠的，需在動物日糧中額外添加（Hall等，1996）。本研究的目的是評定日糧中添加谷氨酰胺對斷奶仔豬小腸形態(tài)，木糖吸收能力以及斷奶仔豬生長性能的影響。

1 材料與方法

1.1 動物與日糧

本研究的動物飼養(yǎng)方案被動物管理與使用委員會批準(zhǔn)。48頭（28±2）日齡的斷奶雜交仔豬（長白×約克夏×杜洛克）根據(jù)體重和性別被隨機分配到3個日糧處理的12欄進行飼養(yǎng)。日糧處理包括：對照組（C）飼喂基礎(chǔ)日糧，日糧中添加谷氨酰胺取代相應(yīng)比例的玉米淀粉形成的1%（1%谷氨酰胺）日糧處理組和2%（2%谷氨酰胺）日糧處理組?；A(chǔ)日糧（表1）是玉米—豆粕型日糧，其消化能（DE）14.49?MJ/kg，粗蛋白（CP）20.3%，賴氨酸1.17%，以上指標(biāo)均符合NRC（1998年）標(biāo)準(zhǔn)的要求。在試驗的21?d內(nèi)，仔豬被飼養(yǎng)在有漏縫地板的傳統(tǒng)保育欄中。自由采食和飲水。每周記錄每頭仔豬的體重，飼料消耗和飼料轉(zhuǎn)化效率（G/F）。

表1 基礎(chǔ)日糧組成??????%

表2 基礎(chǔ)日糧營養(yǎng)價值 %

1.2 小腸形態(tài)學(xué)觀察

在仔豬斷奶后14?d每個日糧處理組中抽取4頭仔豬進行屠宰。仔豬通過吸入氟烷進行麻醉。通過腸道切除術(shù)切除一定長度的小腸，分別為十二指腸、空腸和回腸的10%、50%、90%的長度。在每個腸段上切取4?cm的組織樣本。這些樣品先用 0.1mol?pH 為 7.2的磷酸緩沖溶液（PBS）進行沖洗，然后在10%的中性甲醛溶液中固定。經(jīng)過24?h，樣品再經(jīng)沖洗后，切成1?cm2的組織塊（每個腸段2個），并存儲在新鮮固定液中。石蠟進行包埋后，用切片機切成厚度為6?μm的切片，并用蘇木精曙紅染色，最后在光鏡下檢測。根據(jù)Yu和Chiou（1997）的測定方法測量每個腸段完整小腸絨毛的高度（VH）和隱窩深度（CD）。取自空腸和回腸的4?cm腸段用電子掃描顯微鏡進行形態(tài)學(xué)觀察。腸道標(biāo)本固定在10%中性甲醛緩沖液中，然后用PBS溶液漂洗3次，放置在1%四氧化鋨溶液中過夜，然后再用PBS溶液漂洗4次。逐漸增加酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)從50%到100%對樣品進行脫水，噴涂金30?min后放置在掃描電子顯微鏡（HITACHI?S-300）下掃描。

圖1 對照組和谷氨酰胺添加組的絨毛形態(tài)?

1.3 木糖吸收能力測定

在仔豬斷奶后第7天和第14天，每個日糧處理組中抽取8頭仔豬用于測定小腸主動吸收的能力。手術(shù)前，仔豬禁食16?h，然后給仔豬灌胃10%的D-木 糖（Sigma?Chemical?Inc，USA）溶液，劑量為 1?mL/kg。灌胃 1?h 后，通過前腔靜脈采集血液樣本（6?mL）儲存在含有乙二胺四乙酸（EDTA）的抗凝管中。離心分離血漿并儲存在－20?℃的環(huán)境中，直至用于D-木糖的測定，測定方法參考Trinder（1975）。通過仔豬灌胃木糖前后血漿中木糖濃度的變化確定其吸收能力。另外12頭仔豬在28日齡被隨機選取測定木糖吸收能力作為數(shù)據(jù)參考。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)使用SAS（1999）程序中的一般線性模型（GLM）進行方差分析（ANOVA）。鄧肯氏新復(fù)極差測驗被用于處理間的差異比較。對谷氨酰胺添加效果進行了正交對比比較。當(dāng)P＜0.05時，表示差異顯著，當(dāng)P＜0.10時，表示有差異趨勢。

2 結(jié)果

2.1 腸道形態(tài)

試驗第14天回腸、十二指腸和空腸的形態(tài)見表3。結(jié)果顯示，與對照組相比，谷氨酰胺添加組十二指腸和空腸的絨毛高度顯著增加（P＜0.1）。然而，1%和2%谷氨酰胺組間沒有顯著差異。圖1顯示了掃描電子顯微鏡下對照組和谷氨酰胺添加組空腸（圖1A，B和C）和回腸（圖1D，E和F）的絨毛形態(tài)。一般來說，許多豬的絨毛表現(xiàn)為削鈍和褶皺（圖1B，C，E和F）。在對照組的一些仔豬的腸絨毛頂端，絨毛表面上皮出現(xiàn)侵蝕與損傷（圖1A和D）。與對照組相比，谷氨酰胺添加組腸道的形態(tài)完整性較好。

2.2 木糖吸收能力

表4顯示了3種處理組仔豬血漿中木糖的濃度。斷奶時仔豬的血漿木糖平均濃度為 0.17?mmol/L。在仔豬斷奶后第7和14天，1%和2%谷氨酰胺組血漿木糖吸收濃度變化分別為由0.78 升至 1.20?mmol/L 和由 0.95 升至1.23?mmol/L，均優(yōu)于對照組（由 0.86升至 0.97?mmol/L）。

2.3 生產(chǎn)性能

試驗仔豬的生產(chǎn)性能見表5。試驗表明，各日糧處理組仔豬在平均日增重（ADG）、日采食量和飼料報酬等性能指標(biāo)上沒有顯著差異。然而，與對照組相比，1%谷氨酰胺組仔豬在試驗的第8至14天和第15至21天的ADG分別提高了30%和8%，2%谷氨酰胺組仔豬在試驗的第8至14天和第15至21天的ADG分別提高了20%和30%。總體而言，在21?d的試驗期，與比對照組相比，谷氨酰胺添加組仔豬ADG提高21%～28%。

表3 補充谷氨酰胺對斷奶仔豬腸道形態(tài)的影響

表4 補充谷氨酰胺對斷奶仔豬血漿木糖濃度的影響???????mmol/L

3 討論

眾所周知，仔豬斷奶會引起小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，如絨毛萎縮，絨毛高度降低和隱窩深度增加，這將減少腸道吸收面積（van?Beers-Schreurs等，1998）。如果腸絨毛萎縮是可以預(yù)防的，這將提高斷奶仔豬對養(yǎng)分的消化吸收和清除生長障礙（Pluske等，1997）。

在本研究中，結(jié)果顯示，補充谷氨酰胺對斷奶期間14日齡的仔豬十二指腸和空腸的絨毛高度有提高的趨勢（P＜0.1）和提高木糖吸收的能力。該結(jié)果與先前的研究結(jié)果一致，在全腸外營養(yǎng)（TPN）中補充谷氨酰胺或谷氨酰胺二肽可阻止人類和大鼠腸道萎縮（Schroder等，1995）。Liu 等（2002）研究表明，在仔豬斷奶后第1周補充1.0%谷氨酰胺可阻止空腸萎縮。Yu等（2002）同樣指出，日糧中添加1.0% 的 谷 氨 酰 胺 和 1?000?mg/kg 的核苷酸可提高采食量和腸絨毛的高度。其原因是谷氨酰胺促進細(xì)胞存活和腸黏膜細(xì)胞增殖，而且由谷氨酰胺合成谷胱甘肽進而保持黏膜的完整性和防御能力。另一種解釋可能是谷氨酰胺對腸上皮細(xì)胞形成緊密連接的屏障和Caco?-?2 細(xì) 胞 形 成 單 層 有 促 進 作 用（Liu等，2002；Wu等，1996）。這種機制也同樣涉及到動物和人類體內(nèi)谷氨酰胺介導(dǎo)腸屏障功能的調(diào)節(jié)（Li等，2004；DeMarco等，2003）。此外，谷氨酰胺能刺激腸道黏膜蛋白質(zhì)合成和維護腸上皮細(xì)胞屏障通透性（Coeffier等，2003；Le?Bacquer 等，2003），這將有助于維持上皮屏障功能。我們的研究表明，對照組仔豬腸絨毛一定程度上遭到破壞可能是由于營養(yǎng)攝入不足，它可能會導(dǎo)致細(xì)胞的更新率增加以及絨毛高度降低。目前的研究表明，在仔豬斷奶后第7至14天，與對照組相比，谷氨酰胺添加組仔豬腸道對木糖的吸收能力提高。因此，補充谷氨酰胺可提供對腸細(xì)胞增殖的有利環(huán)境，預(yù)防腸道萎縮和活化吸收功能。

研究表明，谷氨酰胺對提高仔豬生產(chǎn)性能無顯著影響；然而，與對照組相比，在21?d的實驗期間，谷氨酰胺添加組仔豬的ADG提高21%～28%。Zou等（2006）發(fā)現(xiàn)仔豬日糧中補充1%谷氨酰胺可在斷奶后前10?d降低料/肉比12%，并在斷奶后11～20?d增加仔豬ADG日增重27.8%以上。Wu等（1996）報告指出，日糧中添加0.2%至1.0%的谷氨酰胺對斷奶后一周仔豬的采食量、日增重和飼料報酬沒有顯著影響，但1%谷氨酰胺添加組仔豬在斷奶后一周較對照組仔豬的飼料報酬高25%。Lee等（2003）同樣指出：在斷奶后21?d，日糧中添加1.5%谷氨酰胺對采食量、日增重和飼料報酬沒有影響，但對小腸發(fā)育和膽汁免疫球蛋白A（IgA抗體）的產(chǎn)生有所改善。類似的結(jié)果也出現(xiàn)在Bartell和Batal（2007）對雞的研究中，其結(jié)果表明：1%谷氨酰胺可以提高雞的生產(chǎn)性能，促進胃腸道健康，并增加血清抗體IgG和IgA的濃度。Yi等（2005）研究表明，在17日齡斷奶仔豬日糧中添加2.0%的谷氨酰胺在11?d的飼喂期內(nèi)對仔豬的生長性能沒有影響，但是谷氨酰胺通過維持腸道形態(tài)和功能對大腸桿菌K88的生長有抑制作用。Zou等（2006）闡述了谷氨酰胺對腸能源的重要性，它是蛋白質(zhì)和DNA合成的必要先導(dǎo)物質(zhì)，并闡述了谷氨酰胺代謝物的生物調(diào)節(jié)功能。最近，分子學(xué)研究的結(jié)果顯示日糧中補充谷氨酰胺會增加腸道的基因表達（120%～140%），這對細(xì)胞生長和氧化劑清除非常必要（Wang等，2008）。然而，谷氨酰胺的添加產(chǎn)生并沒有對生長性能產(chǎn)生直接影響，原因可能是生產(chǎn)性能不會單獨受到谷氨酰胺的影響，可能與其他不確定的環(huán)境因素有關(guān)。因此，從以上結(jié)果可知，谷氨酰胺的添加對斷奶仔豬的生產(chǎn)性能似乎沒有顯著的提高影響，但對提高腸絨毛形態(tài)的改善具有積極的作用。

總之，日糧中補充谷氨酰胺可能有利于改善小腸絨毛形態(tài)，木糖的吸收能力，并有助于斷奶仔豬平均日增重的趨勢。

略）