何余湧 趙宏濤陸 偉(江西農(nóng)業(yè)大學,江西省動物營養(yǎng)重點實驗室,南昌330045)
外源精胺對斷奶仔豬小腸黏膜成纖維細胞因子-2蛋白質(zhì)表達量及小腸發(fā)育的影響
何余湧 趙宏濤?陸 偉??
(江西農(nóng)業(yè)大學,江西省動物營養(yǎng)重點實驗室,南昌330045)
摘 要:本試驗旨在研究外源精胺對斷奶仔豬小腸黏膜成纖維細胞因子-2(FGF2)蛋白質(zhì)表達量及小腸發(fā)育的影響。將9窩胎次和初生體重相近的7日齡“杜×長×大”哺乳仔豬隨機分配到0、12和15 mg/kg外源精胺組,每組3窩。仔豬從7日齡起補飼相應的飼糧,21日齡斷奶后繼續(xù)補飼斷奶前飼糧至28日齡結束。從每窩選2頭接近平均體重的仔豬屠宰,采集小腸及黏膜樣品,測定FGF2蛋白質(zhì)表達量和小腸的發(fā)育狀況。結果表明:1)12 mg/kg外源精胺組仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量分別高于0和15 mg/kg外源精胺組,但3個外源精胺組仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量之間無顯著差異(P>0.05)。2)12和15 mg/kg外源精胺組仔豬小腸絨毛高度和寬度分別極顯著大于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),而12 mg/kg外源精胺組仔豬十二指腸和空腸黏膜絨毛高度與隱窩深度比值(V/C)分別極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01)。3)28日齡仔豬小腸黏膜蔗糖酶和麥芽糖酶活性隨外源精胺添加量的增加而升高。由此可見,給7~28日齡仔豬連續(xù)補飼外源精胺能提高28日齡仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量、V/C和二糖酶活性。
關鍵詞:外源精胺;小腸;FGF2蛋白質(zhì)表達量;形態(tài)結構;二糖酶;仔豬
?同等貢獻作者
??通信作者:陸 偉,研究員,碩士生導師,E?mail:lw20030508@163.com
為了提高母豬的年生產(chǎn)力和養(yǎng)殖效益,哺乳仔豬早期斷奶技術的應用越來越普遍,但過早斷奶和食物改變等應激常導致仔豬腸絨毛和隱窩的生長發(fā)育出現(xiàn)異常,使得仔豬斷奶后的消化吸收功能發(fā)生紊亂,嚴重影響了斷奶仔豬的健康和生產(chǎn)性能[1-3],因此,研究利用營養(yǎng)或非營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)控仔豬腸道黏膜發(fā)育的機制和效果對探索解決哺乳仔豬早期斷奶綜合征的發(fā)生具有重要的理論與實踐意義。研究表明,精胺是一種重要的生理活性物質(zhì),對促進幼畜胃腸道上皮細胞的快速增殖、分化和遷移有重要作用[4-5],為此,人們先后開展了外源精胺不同補飼方法(直接灌服[6-9]和經(jīng)飼糧補飼[10-11])、不同補飼劑量[400 μmol/(BW·d)[6];0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 mmol/(kg·BW·d)[7];0、0.1、0.3和0.5 mmol/(kg·BW·d)[8];300、600、900和1 200 μmol/d[9];0.5 μmol/d[10];0、1.5、3 mg/kg[11];0、3、6 mg/kg[11]]和不同補飼時間(23~25日齡[6];21~23日齡[9];11~13日齡[7-8];12日齡[10];懷孕后期和7~28日齡[11])對仔豬腸道發(fā)育和生產(chǎn)性能影響的系列研究,上述研究證實,灌服或飼糧補飼都能不同程度地促進仔豬小腸黏膜隱窩細胞的分裂、增殖和遷移,并使受損絨毛得以修復和快速生長,從而提高黏膜絨毛高度與隱窩深度比值(villus height/crypt depth,V/C)和二糖酶(蔗糖酶和麥芽糖酶)活性以及仔豬生產(chǎn)性能[8,12],腸黏膜的修復效果隨外源精胺補飼劑量和補飼時間的不同而發(fā)生變化。另外,還有研究發(fā)現(xiàn),給懷孕后期母豬補飼外源精胺也能促進孕期胎兒腸道的發(fā)育[11]。既然外源精胺具有改善仔豬小腸形態(tài)結構與功能的作用,而成纖維細胞因子-2(fibroblast growth factor?2,F(xiàn)GF2)又具有促進隱窩細胞分裂增殖和血管生成與重塑的效果[13-14],那么,外源精胺的上述作用是不是因為仔豬采食外源精胺后導致了其腸黏膜中FGF2蛋白質(zhì)表達量的改變所引起的,目前還未見相關報道。本研究將采用“7日齡起補飼、21日齡斷奶、28日齡結束補飼”這種長時間補飼外源精胺的模式研究外源精胺對仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量及其對仔豬小腸形態(tài)結構與功能發(fā)育的影響。通過研究,初步揭示給仔豬補飼外源精胺是否會對仔豬小腸黏膜的FGF2蛋白質(zhì)表達產(chǎn)生影響,如果有影響,影響的結果是什么。
1.1 試驗設計
將9窩胎次和初生體重相近的7日齡“杜× 長×大”哺乳仔豬隨機分配到0、12和15 mg/kg外源精胺組,每組3窩,其中,0、12和15 mg/kg外源精胺組的仔豬數(shù)分別為30、32和29頭,各組間仔豬平均起始體重無顯著差異(P>0.05)。不同組仔豬從7日齡起補飼含有相應外源精胺的飼糧,21日齡斷奶后繼續(xù)補飼斷奶前飼糧至28日齡結束。
1.2 試驗飼糧
哺乳母豬和仔豬飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。9頭哺乳母豬采食相同的飼糧,飼糧配制按照NRC(1998)標準執(zhí)行。仔豬飼糧為某公司生產(chǎn)的仔豬教槽全價飼糧,在生產(chǎn)各外源精胺組飼糧時,先將精胺溶解在200 mL超純水中,然后把精胺溶液噴在仔豬教槽全價料中,拌勻。
1.3 飼養(yǎng)管理
哺乳母豬每天飼喂2次,仔豬自由哺乳和采食,記錄每天的喂料量和剩料量。所有仔豬21日齡斷奶,斷奶后飼喂與斷奶前相同的飼糧直至28日齡試驗結束,其余工作按豬場規(guī)定程序和要求進行。
表1 哺乳母豬與仔豬飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of diets for lactating sows and piglets(air?dry basis) %
1.4 試驗屠宰及取樣
29日齡早上空腹稱重結束后,從每窩選取2頭接近平均體重的仔豬(公母各1頭)進行屠宰,取出小腸并將其放置在冰塊上,剪取十二指腸、空腸和回腸各約2 cm(十二指腸在胰管開口處前段2 cm處取樣;空腸在小腸中點處取樣;回腸在回盲口前端2 cm處取樣),4℃生理鹽水沖洗干凈內(nèi)容物后,放入裝有10%甲醛的廣口瓶中,用于小腸絨毛高度、寬度和隱窩深度的檢測。用剪刀剖開剩下的腸段,用生理鹽水輕洗干凈并用潔凈的干紗布蘸干水分,用玻璃片迅速刮取3段小腸的黏膜,裝入EP管并立即放入-80℃冰箱中,用于FGF2蛋白質(zhì)表達量和二糖酶活性的測定。
1.5 指標測定
用Western Blot方法測定小腸黏膜中的FGF2蛋白質(zhì)表達量,根據(jù)Wu等[15]的方法測定小腸的絨毛高度、寬度和隱窩深度,用南京建成生物工程研究所試劑盒測定乳糖酶、蔗糖酶和麥芽糖酶活性。
1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析
采用單因素方差分析法,利用SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和Duncan氏法多重比較。
2.1 外源精胺對28日齡仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量的影響
由表2可見,飼糧中不同添加量的外源精胺對28日齡仔豬小腸黏膜中FGF2蛋白質(zhì)表達量的影響不同,但未達到顯著水平(P>0.05)。12 mg/kg外源精胺組仔豬小腸各段黏膜中的FGF2蛋白質(zhì)表達量分別高于0和15 mg/kg外源精胺組,但15 mg/kg外源精胺組仔豬空腸和回腸中的FGF2蛋白質(zhì)表達量卻低于0 mg/kg外源精胺組。
2.2 外源精胺對28日齡仔豬小腸形態(tài)結構的影響
由表3可見,給7~28日齡仔豬補飼外源精胺增加了28日齡仔豬十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度和寬度,12和15 mg/kg外源精胺組仔豬的絨毛高度和寬度分別極顯著大于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),隱窩深度隨外源精胺添加量的增加而加深。飼糧中添加外源精胺有助于提高仔豬小腸的V/C,12 mg/kg外源精胺組仔豬十二指腸和空腸的V/C極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),而回腸的V/C顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.05)。12 mg/kg外源精胺組與15 mg/kg外源精胺組仔豬十二指腸和回腸之間V/C均無顯著差異(P>0.05),但12 mg/kg外源精胺組仔豬空腸的V/C卻顯著高于15 mg/kg外源精胺組(P<0.05)。
2.3 外源精胺對28日齡仔豬小腸黏膜中乳糖酶、蔗糖酶和麥芽糖酶活性的影響
由表4可見,隨著外源精胺添加量的增加,仔豬小腸黏膜中的乳糖酶活性呈下降趨勢,而蔗糖酶和麥芽糖酶活性則分別呈上升趨勢。15 mg/kg外源精胺組仔豬十二指腸黏膜蔗糖酶和麥芽糖酶活性分別極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),但與12 mg/kg外源精胺組無顯著差異(P>0.05);15 mg/kg外源精胺組仔豬空腸黏膜蔗糖酶活性極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),而與12 mg/kg外源精胺組無顯著差異(P>0.05);15 mg/kg外源精胺組仔豬空腸黏膜麥芽糖酶活性極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),顯著高于12 mg/kg外源精胺組(P<0.05);15 mg/kg外源精胺組仔豬回腸黏膜蔗糖酶活性極顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.01),但與12 mg/kg外源精胺組無顯著差異(P>0.05);15 mg/kg外源精胺組仔豬回腸黏膜麥芽糖酶活性顯著高于0 mg/kg外源精胺組(P<0.05),但與12 mg/kg外源精胺組無顯著差異(P>0.05)。這說明飼糧中添加外源精胺有助于提高仔豬小腸黏膜中蔗糖酶和麥芽糖酶活性,從而增強仔豬消化碳水化合物的能力。
表3 外源精胺對28日齡仔豬小腸形態(tài)結構的影響Table 3 Effects of exogenous spermine on small intestinal morphology of piglets at 28 days of age μm
表4 外源精胺對28日齡仔豬小腸黏膜乳糖酶、蔗糖酶和麥芽糖酶活性的影響Table 4 Effects of exogenous spermine on the activities of lactase,invertase and maltase in small intestine mucous of piglets at 28 days of age U/mg prot
哺乳仔豬早期斷奶時,因受斷奶和食物改變(組成與形態(tài))等應激的影響,經(jīng)常發(fā)生腸道絨毛萎縮或斷裂、隱窩過度生長和消化酶活性不足等問題,從而導致早期斷奶仔豬出現(xiàn)消化不良、腹瀉和生長受阻等現(xiàn)象。因此,如何減少和及時修復仔豬斷奶時出現(xiàn)的腸絨毛損傷對防治仔豬早期斷奶綜合征具有重要意義。受損絨毛的修復是一個復雜的生理過程,必須在受損絨毛原有毛細血管和(或)微動靜脈的基礎上生成新的毛細血管才能給絨毛的修復和生長提供充足的營養(yǎng)[16-18]。研究表明,F(xiàn)GF2是一種特有的多功能因子[14,19],它不但能參與黏膜血管的生成與重塑,而且還能促進隱窩細胞的分裂增殖,使隱窩細胞不斷發(fā)育成熟并向絨毛遷移,加速絨毛的修復和生長[13,14,20-22]。
本試驗結果表明,哺乳仔豬從7日齡起補飼含12 mg/kg外源精胺的飼糧至28日齡,提高了28日齡仔豬腸道黏膜的FGF2蛋白質(zhì)表達量,該組仔豬的絨毛高度和寬度分別極顯著地大于0 mg/kg外源精胺組,而隱窩深度也大于0 mg/kg外源精胺組,這說明FGF2蛋白質(zhì)表達量的提高確實促進了隱窩細胞的增殖分化,使絨毛向縱向和橫向生長,從而提高了腸道絨毛的高度和寬度。另外,本次試驗是從7日齡起就給哺乳仔豬補飼含外源精胺的飼糧,21日齡斷奶后繼續(xù)采食斷奶前的飼糧,到28日齡結束補飼,補飼外源精胺的時間較長。給仔豬長時間和大劑量補飼外源精胺后,有可能會在某個時間點起抑制FGF2蛋白質(zhì)的表達,從而出現(xiàn)FGF2蛋白質(zhì)表達量下降的現(xiàn)象,這也可能是15 mg/kg外源精胺組仔豬空腸和回腸黏膜的FGF2蛋白質(zhì)表達量分別小于0 mg/kg外源精胺組的原因,但這種推測需在今后進行相關試驗來驗證。盡管15 mg/kg外源精胺組仔豬空腸和回腸黏膜的FGF2蛋白質(zhì)表達量分別小于0 mg/kg外源精胺組,但仔豬空腸和回腸黏膜的絨毛高度、絨毛寬度和隱窩深度卻分別極顯著地大于0 mg/kg外源精胺組,其中的原因可能是某個時間點以前,15 mg/kg外源精胺組仔豬腸道中的FGF2蛋白質(zhì)表達量要大于0 mg/kg外源精胺組,使得絨毛和隱窩的生長發(fā)育快于對照組,而在某個時間點以后,盡管FGF2蛋白質(zhì)的表達量出現(xiàn)下降,但已經(jīng)得到快速生長的絨毛和隱窩卻還未來得及萎縮,因此,出現(xiàn)了某個時間點腸道黏膜FGF2蛋白質(zhì)表達量下降而絨毛高度和隱窩深度卻沒相應下降的現(xiàn)象,同樣,這種推測也需今后開展相關研究來驗證。
腸道的消化能力與消化酶的活性密切相關,而正常情況下,小腸絨毛和隱窩能分泌足量的消化酶來消化食物,但在哺乳仔豬生產(chǎn)中,由于過早斷奶,腸道的發(fā)育還未成熟,斷奶應激又造成絨毛和隱窩的生長發(fā)育出現(xiàn)異常,降低了某些消化酶的分泌量和活性。何余湧等[11]研究發(fā)現(xiàn),從7日齡起給哺乳仔豬補飼外源精胺到28日齡斷奶時結束,添加外源精胺可以提高腸黏膜中蔗糖酶和麥芽糖酶的活性,這二種酶的活性隨外源精胺添加量的增加而增加。本試驗的結果也表明,從7日齡起給哺乳仔豬補飼外源精胺,21日齡斷奶后繼續(xù)補飼斷奶前的飼糧到28日齡結束,也可以不同程度地提高28日齡仔豬黏膜中蔗糖酶和麥芽糖酶的活性,這2種酶的活性也隨外源精胺添加量的增加而增加,其中,15 mg/kg外源精胺對提高28日奶仔豬腸黏膜蔗糖酶和麥芽糖酶活性的效果最好。蔗糖酶和麥芽糖酶活性的提高可以增強仔豬消化固體食物的能力,另外,V/C的提高也有助于提高仔豬消化和吸收食物的能力,從而減少腸道疾病的發(fā)生并提高仔豬的生產(chǎn)性能[8,23-25]。
從7日齡起給哺乳仔豬補飼12 mg/kg的外源精胺能提高28日齡仔豬小腸黏膜FGF2蛋白質(zhì)的表達量,促進了小腸絨毛和隱窩的修復與生長,提高了小腸黏膜中蔗糖酶和麥芽糖酶的活性。
參考文獻:
[1] ZIEGLER T R,EVANS M E,F(xiàn)ERNáNDEZ?ESTíVARIZ C,et al.Trophic and cytoprotective nutri?tion for intestinal adaptation,mucosal repair,and barri?er function[J].Annual Review of Nutrition,2003,23:229-261.
[2] HEDEMANN M S,DYBKJ?R L,JENSEN B B.Pre?weaning eating activity and morphological parameters in the small and large intestine of piglets[J].Livestock Science,2007,108(1/2/3):128-131.
[3] GUILLOTEAU P,ZABIELSKI R,HAMMON H M,et al.Adverse effects of nutritional programming dur?ing prenatal and early postnatal life,some aspects ofregulation and potential prevention and treatments[J].Journal of Physiology and Pharmacology,2009,60 (Suppl.3):17-35.
[4] PEULEN O,DELOYER P,GRANDFILS C,et al.In?testinal maturation induced by spermine in young ani?mals[J].Livestock Production Science,2000,66(2):109-120.
[5] PEGG A E.The function of spermine[J].IUBMB Life,2014,66(1):8-18.
[6] LORET S P B,BROLET P,PIERZYNOWSKI S,et al.Pancreatic exocrine secretions as a source of lumin?al polyamines in pigs[J].Experimental Physiology,2000,85(3):301-308.
[7] 程志斌.口服精胺對哺乳仔豬腸道成熟的影響[D].博士學位論文.北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2007.
[8] 蘇子峰,程志斌,姚俊,等.口服精胺對哺乳仔豬生長性能的影響[J].飼料博覽,2010(12):19-20.
[9] 王猛,侯永清,丁斌鷹,等.精胺對斷奶仔豬小腸組織形態(tài)的影響[J].動物營養(yǎng)學報,2007,19(4):366-371.
[10] EWTUSHIK A L,BERTOLO R F P,BALL R O.In?testinal development of early?weaned piglets receiving diets supplemented with selected amino acids or poly?amines[J].Canadian Journal of Animal Science,2000,80(4):653-662.
[11] 何余湧,鄒偉,劉曉蘭,等.妊娠后期母豬和仔豬補飼外源精胺對初生和28日齡仔豬腸道形態(tài)結構及二糖酶活性的影響[J].動物營養(yǎng)學報,2012,24(8):1429-1437.
[12] 鄒偉.SPM對初生及哺乳期仔豬胃腸道功能早期發(fā)育影響的研究[D].碩士學位論文.南昌:江西農(nóng)業(yè)大學,2012.
[13] SHIBUYA M.Vascular endothelial growth factor and its receptor system:physiological functions in angio?genesis and pathological roles in various diseases[J].The Journal of Biochemistry,2013,153(1):13-19.
[14] YANCOPOULOS G D,DAVIS S,GALE N W,et a1.Vascular?specific growth factors and blood vessel for?mation[J].Nature,2000,407(6801):242-248.
[15] WU G,MEIER S A,KNABE D A.Dietary glutamine supplementation prevents jejunal atrophy in weaned pigs[J].The Journal of Nutrition,1996,126(10):2578-2584.
[16] SINGER A J,CLARK R A.Cutaneous wound healing [J].The New England Journal of Medicine,1999,341:738-746.
[17] CARMELIET P,JAIN R K.Angiogenesis in cancer and other diseases[J].Nature,2000,407(6801):249-257.
[18] HARRIS L K.Review:Trophoblast?vascular cell inter?actions in early pregnancy:how to remodel a vessel [J].Placenta,2010,31(Suppl.):S93-S98.
[19] STEILING H,WERNER S.Fibroblast growth factors:key players in epithelial morphogenesis,repair and cy?toprotection[J].Current Opinion in Biotechnology,2003,14(5):533-537.
[20] 趙真,王凱,錢禎,等.胎盤血管形成相關研究進展[J].醫(yī)學綜述,2011,17(13):1933-1935.
[21] EKLUND L,SAHARINEN P.Angiopoietin signaling in the vasculature[J].Experimental Cell Research,2013,319(9):1271-1280.
[22] HANAHAN D.Signaling vascular morphogenesis and maintenance[J].Science,1997,277(5322):48-50.
[23] 顧憲紅,張宏福,余銳萍,等.斷奶日齡對仔豬腸粘膜形態(tài)的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報,2001,32(4):306-313.
[24] 楊倩,毛衛(wèi)華,趙如茜,等.太湖豬與大白豬小腸發(fā)育及其免疫功能形態(tài)學比較[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報,2001,24(4):75-78.
[25] 趙宏濤.外源精胺在飼料中的穩(wěn)定性及其對哺乳和早期斷奶仔豬生長發(fā)育的影響[D].碩士學位論文.南昌:江西農(nóng)業(yè)大學,2014.
(責任編輯 武海龍)
Effects of Exogenous Spermine on Small Intestine Mucous Fibroblast Growth Factor?2 Protein Expression and Small Intestinal Development of Weaner Piglets
HE Yuyong ZHAO Hongtao?LU Wei??
(Jiangxi Province Key Lab of Animal Nutrition,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China)
?Contributed equally
??Corresponding author,professor,E?mail:lw20030508@163.com
Abstract:This experiment was conducted to investigate the effects of exogenous spermine on small intestine mucous fibroblast growth factor?2(FGF2)protein expression and small intestinal development of weaner pig?lets.Nine litters of“Duroc×Landrace×Large White”crossbred piglets were randomly divided into three groups with 3 litters in each group,and piglets in the same group received a diet supplemented with exogenous sperm?ine at a level of 0,12 and 15 mg/kg from 7 to 28 days of age.Two piglets with the average body weight from each litter were slaughtered and small intestinal samples were collected for the determination of FGF2 protein expression and small intestinal development.The results showed as follows:1)the small intestine mucous FGF2 protein expression of piglets in 12 mg/kg exogenous spermine groups was higher than that in 0 and 15 mg/kg exogenous spermine groups,respectively.However,there was no significant difference on small in?testine mucous FGF2 protein expression of piglets among 3 exogenous spermine groups(P>0.05).2)The vil?lous height and width of piglets in 12 and 15 mg/kg exogenous spermine groups were significantly higher than that in 0 mg/kg exogenous spermine group(P<0.01),the villus height/crypt depth(V/C)in duodenum and jejunum of piglets in 12 mg/kg exogenous spermine group were significantly higher than that in 0 mg/kg exog?enous spermine group(P<0.01),respectively.3)The activities of sucrase and maltase in small intestine mu?cous of piglets at 28 days of age increased with the addition of exogenous spermine increased.In conclusion,dietary continuity supplemented with exogenous spermine of piglets at 7 to 28 days of age can increase small in?testine mucous FGF2 protein expression,V/C and disaccharidase activity of piglets at 28 days of age.[Chinese Journal of Animal Nutrition,2015,27(2):503?509]
Key words:exogenous spermine;small intestine;FGF2 protein expression;morphology;disaccharidase;pig?lets
作者簡介:何余湧(1969—),男,江西贛州人,研究員,博士,從事動物營養(yǎng)與飼料研究。E?mail:wlkh1012@163.com
基金項目:江西省科技廳項目(2010JX00135,2008GZN0018)
收稿日期:2014-09-09
doi:10.3969/j.issn.1006?267x.2015.02.021
文章編號:1006?267X(2015)02?0503?07
文獻標識碼:A
中圖分類號:S828