包膜丁酸鈉對斷奶仔豬生長與免疫功能的影響

李丹丹 馮國強 鈕海華 馮 杰

斷奶仔豬由于消化系統(tǒng)發(fā)育不成熟，消化酶系統(tǒng)不健全，胃酸分泌不足，斷奶時母體提供的抗體停止，而自身的主要免疫系統(tǒng)未完善，對疾病和應激抵抗能力下降，加上受生理環(huán)境營養(yǎng)應激等因素影響，導致仔豬食欲差、消化不良、生長抑制、飼料利用率低、腹瀉甚至死亡。近年來，研究表明，丁酸鈉作為一種新型功能性脂肪酸類飼料添加劑，應用于動物生產(chǎn)中，具有改善小腸形態(tài) ,促進小腸消化吸收功能；維持腸黏膜上皮細胞的正常形態(tài)，增強免疫的功能。工業(yè)上生產(chǎn)的丁酸鈉為白色粉末，對光和熱穩(wěn)定，但丁酸鈉具有吸潮性，而且會產(chǎn)生獨特的氣味，影響飼料加工及動物的攝食。因此，本項目應用獨特的生物包被技術，制備包膜丁酸鈉，研究其對斷奶仔豬生產(chǎn)性能、腸道功能及免疫特性方面的影響，并從生理生化角度探討包膜丁酸鈉對血液生化指標的影響及其作用機理，為丁酸鈉在豬上的綜合應用提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

斷奶仔豬：28日齡斷奶“杜長大”三元雜交仔豬；包膜丁酸鈉，丁酸鈉含量為30%，由杭州康德權飼料有限公司提供，商品名為CM3000。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗分組設計(見表1)

表1 試驗分組

試驗E組前2周日糧為基礎日糧+抗生素+氧化鋅，2周之后改為基礎日糧+抗生素+丁酸鈉。

1.2.2 日糧營養(yǎng)水平及配方(見表2）

1.2.3 飼養(yǎng)試驗

試驗組仔豬采用群飼，自由采食和飲水。正試期21 d，豬場按正常免疫程序進行免疫。試驗前對豬舍進行常規(guī)消毒。試驗期間每日記錄飼料消耗量，統(tǒng)計腹瀉和死亡情況。試驗開始和結束時，禁食（自由飲水）12h，稱重，計算日增重、日采食量、料重比和腹瀉率。其中腹瀉發(fā)生率（%）=總腹瀉頭數(shù)/（仔豬頭數(shù)×試驗天數(shù)）×100

1.3 樣本采集和指標測定

表2 日糧組成及營養(yǎng)水平

在第21 d，每個重復選取體重接近該組平均體重的3頭豬，空腹12 h后進行屠宰。

①血樣：

血清樣品：用培養(yǎng)皿盛取屠宰血，于37℃水浴中靜置，待析出血清時吸取血清，3 000 r/min離心10 min，上清液分裝于EP管中，置-70℃低溫冰箱中保存待測。

血漿樣品：取血10 ml，加 1%肝素抗凝后，3 000 r/min離心15 min后，上清液分裝于EP管，-30℃保存。置于4℃冰箱中待測。

②器官稱重：取胸腺、脾臟和腸系膜淋巴結用濾紙吸去血漬，剔除脂肪后稱鮮重，樣品保存在-70℃待用。

③內容物：將十二指腸兩端結扎，剪斷后取出腸道內溶物保存。

1.4 測定指標

1.4.1 血清相關激素及生化指標的測定

血清胰島素、胰高血糖素和皮質醇的測定采用放射免疫法，于美國PACKARD-γ 8500型計數(shù)器上測定，試劑盒購自北京北方生物技術研究所。

血清總蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖、甘油三酯在RX-Daytona全自動生化分析儀上測定。試劑盒購自寧波賽克生化試劑廠和上海復星長征醫(yī)學科學有限公司。血清游離脂肪酸采用比色法測定。

1.4.2 免疫指標的測定

1.4.2.1 器官指數(shù)

免疫器官指數(shù)=免疫器官重量(g)/宰前活重(kg)

1.4.2.2 血清中免疫球蛋白和補體水平的測定

均采用免疫濁度法，在全自動生化分析儀上測定。

1.4.2.3 腸黏膜固有層中IgA漿細胞水平檢測

應用免疫組化判定方法，并采用病理圖像分析系統(tǒng)（Motic Images Advanced 3.0）對空腸中IgA+細胞含量進行檢測。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS（15.0）軟件中GLM法，按單因子完全隨機設計對各項數(shù)據(jù)進行F值方差分析，并用LSD法進行平均數(shù)間的差異顯著性檢驗，參照采用的顯著水準0.05（或0.01）作為各項結果的差異顯著性判斷水準。繪圖采用Word 6.0（Microsoft Inc）。

2 試驗結果與分析

2.1 斷奶仔豬生長性能和腹瀉率(見表3)

由表3可以看出，試驗各組仔豬的初生重無明顯差異。與對照組相比，21日齡末重、日采食量和日增重，丁酸鈉+抗生素組、氧化鋅組和氧化鋅+丁酸鈉組有顯著增加，但此三組間差異不顯著。其中氧化鋅+丁酸鈉組的末重、日采食量和日增重最大。氧化鋅+丁酸鈉組的料重比最低，但各組之間料重比差異不顯著。與對照組相比，試驗組的腹瀉率明顯下降（P＜0.05），其中丁酸鈉+抗生素組腹瀉率最低，比對照組降低了48.76%（P＜0.05），其次為氧化鋅+丁酸鈉組，較對照組降低了47.90%。

表3 丁酸鈉對斷奶仔豬生長性能的影響

2.2 丁酸鈉對仔豬免疫功能的影響

2.2.1 丁酸鈉對仔豬免疫器官發(fā)育的影響(見表4)

由表4可知，除抗生素組外，其余4個試驗組的脾臟指數(shù)、胰臟指數(shù)和淋巴結指數(shù)比對照組都有顯著的上升（P＜0.05）。其中丁酸鈉+抗生素組的胰臟指數(shù)最大，比對照組提高了47.54%；氧化鋅+丁酸鈉組的脾臟指數(shù)最大，比對照組提高了50.85%；氧化鋅組的淋巴結指數(shù)最大，比對照組提高了18.75%。

表4 丁酸鈉對仔豬免疫器官指數(shù)的影響

2.2.2 丁酸鈉對仔豬血清中免疫球蛋白及補體水平的影響(見表5)

由表5可以看出，各試驗組的IgG都比對照組高（P＜0.05）。氧化鋅組的IgM比對照組提高了48.48%，差異顯著（P＜0.05），其余各試驗組與對照組相比無明顯差異。與對照組相比，添加抗生素+丁酸鈉或單獨添加抗生素能顯著提高血清中的C3水平。各組間C4和IgA 的水平無顯著差異（P＞0.05）。

表5 丁酸鈉對仔豬血清中免疫球蛋白及補體含量的影響(g/l)

2.2.3 丁酸鈉對仔豬黏膜中漿細胞IgA+水平的影響(見表6、圖1)

表6 不同處理對仔豬腸道黏膜中漿細胞IgA+含量的影響

由圖1及表6可知，與對照組相比，各試驗組腸道黏膜中漿細胞IgA+的含量都有所上升，其中效果最明顯的是丁酸鈉+抗生素組，其次是氧化鋅+丁酸鈉組和丁酸鈉組，最后是氧化鋅組及抗生素組。

2.3 血液生化指標和相關激素水平分析結果(見表7、表8)

由表7可知，各處理對白蛋白和總蛋白無明顯影響。丁酸鈉組和丁酸鈉+抗生素組的甘油三酯明顯高于其他4組（P＜0.05）。與對照組相比，各處理的血糖水平明顯上升，其中丁酸鈉+氧化鋅組的血糖含量明顯高于其它4個處理組（P＜0.05）。添加丁酸鈉顯著降低了血清中尿素水平（P＜0.05）。丁酸鈉+抗生素組和丁酸鈉+氧化鋅組的尿素氮水平比對照組下降了35.76%和34.72%（P＜0.05），同時這兩組的游離脂肪酸濃度比對照組有明顯上升（P＜0.05）。試驗組的二胺氧化酶和D-乳酸水平明顯低于對照組（P＜0.05）。氧化鋅+丁酸鈉組和丁酸鈉+抗生素組的D-乳酸水平最低，分別比對照組下降了44.36%和44.52%；同時這兩組的二胺氧化酶水平也最低，分別比對照組下降了33.34%和36.15%。

表7 丁酸鈉對血清生化指標的影響

表8 丁酸鈉對血清中激素水平的影響

由表8可知，與對照組相比，試驗組的皮質醇水平明顯下降（P＜0.05），其中丁酸鈉+抗生素組、氧化鋅組和氧化鋅+丁酸鈉組下降的最明顯，分別下降了42.79%、43.00%和47.21%。試驗組的胰島素的水平比對照組都有所上升，其中丁酸鈉+抗生素組和氧化鋅+丁酸鈉組明顯上升（P＜0.05）。各組間胰高血糖素的水平無明顯的差異（P＞0.05）。

3 討論

3.1 丁酸鈉對斷奶仔豬生長性能的影響

有機酸有促進采食，在動物體內作為信號分子的作用。母豬乳汁干物質中含有約3.8%的丁酸鹽，適量的丁酸鈉表現(xiàn)為特殊的奶酪味。仔豬由于長期哺乳，對這種奶酪味具有明顯的偏好。因此在飼料中添加適量的丁酸鈉對于斷奶仔豬有一定的誘食效果。本研究表明，與對照組相比，添加丁酸鈉或氧化鋅后，自主的采食量明顯升高，本試驗中使用的是包膜丁酸鈉，掩蓋了丁酸鈉的奇臭味，但豬的嗅覺靈敏，對包膜后輕微的奶酪味仍能感受到，所以對于仔豬仍表現(xiàn)出誘食的作用。這與 Piva等（2002）、Galfi等（1990）和孔祥書的研究結果一致。

丁酸鈉的添加能促進仔豬的生長性能并且降低腹瀉率(Kotunia，2004；Manzanilla，2006；Leeson，2005)。本試驗中，丁酸鈉與抗生素一起使用對生長性能的促進和腹瀉率的降低作用更明顯。但是，我們發(fā)現(xiàn)單獨添加丁酸鈉對仔豬的生長性能作用不明顯，這與Biagi（2007）的研究結果一致，Claus（2007）也發(fā)現(xiàn)丁酸鈉不能促進仔豬的生長性能。丁酸鈉對動物生產(chǎn)性能不連貫效應的原因可能與飼糧的組成、添加劑的用量不足或者飼養(yǎng)條件很好的緣故有關。與對照組相比，試驗組的腹瀉率明顯下降（P＜0.05），其中丁酸鈉+抗生素組腹瀉率最低，比對照組降低了48.76%（P＜0.05），其次為氧化鋅+丁酸鈉組，較對照組降低了47.90%。研究表明，丁酸鈉可以維持胃腸道微生物菌群的平衡，促進乳酸桿菌等有益微生物的增殖，抑制大腸桿菌、沙門菌等有害微生物的生長，促進杯狀細胞增殖，改善小腸黏膜上皮細胞的形態(tài)結構，從而降低斷奶仔豬的腹瀉率。

3.2 丁酸鈉對仔豬免疫功能的影響

3.2.1 丁酸鈉對仔豬免疫器官發(fā)育的影響

脾臟屬外周免疫器官，脾臟的發(fā)育不良會對體液免疫和細胞免疫造成巨大的傷害。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，除抗生素組外，其余4個試驗組的脾臟指數(shù)和淋巴結指數(shù)比對照組都有顯著的上升（P＜0.05），其中，氧化鋅+丁酸鈉組的脾臟指數(shù)最大，比對照組提高了50.85%；氧化鋅組的淋巴結指數(shù)最大，比對照組提高了18.75%，這說明丁酸鈉對斷奶仔豬的免疫器官生長發(fā)育具有一定的促進作用。丁酸鈉+抗生素組的胰臟指數(shù)最大，比對照組提高了47.54%。丁酸鈉對胰腺的發(fā)育有促進作用很可能是由于丁酸鈉降低了仔豬胃腸道的pH值，而胃內的低酸度能促進胰腺的發(fā)育和分泌，促進膽汁的分泌。

3.2.2 丁酸鈉對仔豬血清中免疫球蛋白及補體水平的影響

IgG是血清中一種主要的免疫球蛋白，其含量反映機體的免疫狀況，起著抗體的作用，主要在仔豬腸道中發(fā)揮功效。因斷奶時仔豬消化與免疫功能尚未發(fā)育成熟，最易受日糧中抗原與微生物抗原的刺激產(chǎn)生應激。免疫球蛋白在仔豬腸道中可特異性地結合細菌（如大腸桿菌）抗原，弱化或破壞其毒性和刺激作用，從而防止仔豬腹瀉，改善生長狀況。本研究結果表明，日糧中添加丁酸鈉可以顯著提高斷奶仔豬血清中IgG的濃度，這與添加丁酸鈉可以提高生長性能和降低腹瀉率的結果是一致的。

關于丁酸鈉對免疫球蛋白及補體的研究比較少。Kyner（1976）和Cavaglieri（2003）發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉降低了小鼠和大鼠體外淋巴細胞的增殖。研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉對細胞因子的分泌有干擾作用，如它能促進IL-10(Nancey，2002；Saemann，2000)的分泌，抑制 IFN-γ(Nancey，2002)的分泌。丁酸鈉可調控斷奶仔豬的細胞免疫和體液免疫，增強機體抗炎癥能力，亦可能與其酸化性能有關。

3.2.3 丁酸鈉對仔豬腸道黏膜中漿細胞IgA+水平的影響

免疫球蛋白按照分泌的部位和體內分布的特點可分成血清型和分泌型，其中分泌型免疫球蛋白A（sIgA）在腸道免疫系統(tǒng)中起核心作用，是腸道分泌物中含量最豐富的免疫球蛋白。腸道上皮中15%的細胞為淋巴細胞，它不但參與免疫反應，而且還可以促進上皮細胞增生，在腸道黏膜中起到重要的免疫屏障作用。丁酸鈉作為腸上皮細胞的快速能量源，能促進上皮細胞的增殖和成熟，從而維持小腸黏膜上皮細胞結構完整性，維持腸道黏膜上皮細胞的正常形態(tài)，促進小腸消化吸收功能，維護腸黏膜正常的機械屏障作用。李芙燕等（2006）在肉仔雞中試驗發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的肥大細胞數(shù)量。分別比對照組增加了19.7%、27.2%和30.7%。腸道黏膜內淋巴細胞、杯狀細胞和肥大細胞增多，漿細胞和吞噬細胞活性增強。從而增強胃腸道免疫系統(tǒng)免疫應答的靈敏性，提高機體的免疫力，協(xié)同健康完整的腸上皮和腸壁結構，構建堅固的胃腸道免疫屏障。從本試驗的研究結果來看，包膜丁酸鈉可以提高斷奶仔豬小腸黏膜抗體sIgA分泌量。

3.3 血液生化指標和相關激素水平分析結果

胰島素對代謝的主要作用是促進能量物質糖原、甘油三酯的貯存以及促進蛋白質的合成，并且抑制它們的分解。添加丁酸鈉提高血清胰島素水平，其中氧+丁組和丁+抗組血清胰島素水平提高顯著，表明了丁酸鈉能增強胰腺中β-細胞分泌胰島素，緩解斷奶應激。Powers（1988）認為丁酸鹽能分化胰島細胞，并促進胰高血糖素和胰島素基因的表達。近年來的研究也揭示了一些有機酸有可能通過激活游離脂肪酸受體GPR家族等細胞受體，對機體的能量代謝起作用。

本研究從另外4種血液生化指標的測定結果上反映出與胰島素濃度變化相一致的生化意義：血液中葡萄糖、游離脂肪酸和甘油三酯含量顯著上升，尿素氮水平下降。此結果可以說明，試驗仔豬補充丁酸鈉可促進攝入的葡萄糖進一步轉化，從而提高了脂肪合成效率，同時促進氨基酸進入細胞。安東亞在飼料中單獨添加丁酸鈉后，也顯著升高了血漿游離脂肪酸、甘油三酯濃度(P＜0.05)，顯著降低了血清葡萄糖濃度(P＜0.05)。丁酸鈉提高血清甘油三酯濃度和脂肪酸濃度是由于機體采食量的增加，葡萄糖攝入增加，加快了糖元合成和脂肪合成速度，使多余的葡聚糖以肝糖元的形式貯存在肝臟和以甘油三酯的形式貯存起來所致。血漿中脂肪酸濃度的提高也可能與丁酸鈉中的有效成分丁酸可直接吸收入血有關。

血漿D-乳酸水平可及時反映腸黏膜損傷的程度和通透性變化，DAO增高也能提示腸屏障破壞。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，飼喂基礎日糧的對照組斷奶仔豬血漿D-乳酸含量、DAO活性含量均保持較高水平，高于丁酸鈉+抗生素組和丁酸鈉+氧化鋅組，說明斷奶后仔豬腸道通透性增加、腸屏障功能遭到損傷。而日糧添加高鋅和丁酸鈉抑制了早期斷奶引起的仔豬腸通透性增加，使斷奶仔豬血漿D-乳酸含量、DAO活性含量維持在較低水平。腸黏膜通透性增高是反映早期腸黏膜屏障損傷的重要標志，丁酸鈉能夠抑制腸通透性的增加，說明其很好地保護了腸屏障的功能。

斷奶應激使糖皮質激素分泌增加，這也是應激中最重要的一個反應（許海軍，2004）。本研究顯示，添加丁酸鈉的試驗組皮質醇含量均低于對照組，其中以丁酸鈉+抗生素組和丁酸鈉+氧化鋅組含量最低，表明丁酸鈉可以抑制斷奶仔豬血清皮質醇水平上升，有效地緩解斷奶及高溫對仔豬造成的應激，降低仔豬斷奶后腹瀉的發(fā)生率。丁酸鈉抗應激的機理可能是其在動物體內離解為丁酸根和鈉離子，丁酸根最終代謝產(chǎn)物為酮體和二氧化碳（CO2），當腸黏膜代謝產(chǎn)生大量能量時，細胞內ATP合成數(shù)量增多，引起CO2濃度也隨之升高，刺激了體內碳酸酐酶活力，使產(chǎn)生的CO2轉化成HCO3-，導致體內H+濃度升高，加強了與Na+的交換，于是Na+吸收增加，水的吸收增加，維持了穩(wěn)定的內環(huán)境，提高了斷奶仔豬抗應激的能力。

4 結論

在斷奶仔豬中添加丁酸鈉能促進斷奶仔豬免疫器官發(fā)育，提高血清免疫球蛋白和補體水平，有效刺激機體腸道黏膜分泌IgA，從而提高了斷奶仔豬的免疫功能。在動物生長性能方面，聯(lián)合使用丁酸鈉和抗生素或氧化鋅促進了仔豬的生長性能。丁酸鈉與金霉素或氧化鋅有協(xié)同作用。