無抗條件下從腸道健康方面控制斷奶仔豬腹瀉的策略

龔紹榮，趙加鼎，于治曉

（1.云南省保山市畜牧工作站，云南保山 678000；2.云南省保山市保山豬研究所，云南保山 678000）

斷奶給仔豬帶來巨大的應(yīng)激，并伴隨著胃腸道生理、微生物學(xué)和免疫學(xué)的顯著變化。由于這些變化，斷奶后的一段時間，仔豬腸道紊亂、腹瀉和生長性能下降的發(fā)生率很高。斷奶后仔豬的生長性能差，其原因主要是由環(huán)境、營養(yǎng)和心理在內(nèi)的多種因素造成的。仔豬必須應(yīng)對母豬突然斷奶，并適應(yīng)不易消化的、含有復(fù)雜蛋白質(zhì)和碳水化合物以及各種抗?fàn)I養(yǎng)因子的植物性飼料（湯飛飛和趙瑩，2015）。因此，仔豬在斷奶后會立即大幅減少采食，大約50%的斷奶仔豬在斷奶后24 h內(nèi)第一次進(jìn)食，而大約10%的斷奶厭食癥會持續(xù)48 h以上。在斷奶仔豬飼料中，抗生素和礦物質(zhì)（特別是氧化鋅和硫酸銅）經(jīng)常被高劑量添加，以控制斷奶后腹瀉，改善生長性能。斷奶后腹瀉通常與腸毒素性大腸桿菌在胃腸道中增殖有關(guān)。飼料中抗生素會使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，因此，歐洲聯(lián)盟于2006年1月全面禁止在畜禽飼料中使用抗生素促生長劑。根據(jù)歐盟經(jīng)驗，飼料禁抗后通常伴隨著嚴(yán)重的生產(chǎn)后果，如斷奶日齡的增加和每頭母豬每年斷奶仔豬數(shù)量的減少。但為了保持養(yǎng)豬業(yè)盈利，必須找到相應(yīng)的策略來替代抗生素，有效降低斷奶后出現(xiàn)的消化問題。因此，本文綜述目前有關(guān)的一些營養(yǎng)策略研究結(jié)果，為抗生素替代及解決斷奶仔豬腸道健康問題提供理論知識。

1 斷奶前后胃腸道的生理代謝變化

1.1 胃 胃的功能包括混合飼料，部分消化飼料和屏障外部環(huán)境的功能。為了實現(xiàn)消化功能，胃具有分泌鹽酸的胃壁細(xì)胞，這有助于保持胃內(nèi)低的pH，將胃酶原轉(zhuǎn)化為具有活性的胃蛋白酶需要在低pH環(huán)境下（徐遠(yuǎn)溪等，2004）。此外，胃中蛋白消化的最佳pH為3.0，Hedemann等（2004）報道，在不改變脂肪酶活性的情況下，斷奶時胃黏膜胃蛋白酶活性下降。斷奶還會降低胃動力，如與乳豬相比，斷奶后第3天和第14天豬的胃排空率有所下降，同時由于斷奶后胃pH較高，發(fā)生胃滯留，并通過病原菌的增殖促進(jìn)仔豬腹瀉。有報道稱，應(yīng)激基因皮質(zhì)激素釋放因子受體2在斷奶仔豬空腸中的表達(dá)上調(diào)，該基因的激活與抑制胃動力有關(guān)，雖然促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子受體2在斷奶仔豬胃中尚未被發(fā)現(xiàn)，但研究發(fā)現(xiàn)，胃排空率的變化可以通過腸道反饋調(diào)節(jié)（Moeser等，2007）。影響胃排空率的其他因素包括飼料攝入量和飼料原料組成。斷奶后突然從以母乳為基礎(chǔ)的飲食轉(zhuǎn)向以小麥為基礎(chǔ)的飼料，會導(dǎo)致胃排空速率短暫增加（Boudry等，2004）。

1.2 小腸 斷奶后小腸結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生顯著變化，這些變化導(dǎo)致斷奶仔豬生長抑制和腸功能紊亂。小腸具有許多生理功能，但作者重點探討其與營養(yǎng)消化、電解質(zhì)分泌和吸收有關(guān)的功能。

1.2.1 形態(tài)學(xué) 斷奶會導(dǎo)致豬腸結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，小腸上皮具有手指狀突起的絨毛，可以增加腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收面積。此外，小腸黏膜表面有管狀腺體，管狀腺體在絨毛底部向腸腔開放，稱為隱窩，隱窩中含有上皮細(xì)胞再生所需的上皮干細(xì)胞（敖志剛，2008）。但斷奶后腸絨毛會出現(xiàn)短暫的萎縮和隱窩增生，這可能是導(dǎo)致斷奶采食量降低的主要病因，因為斷奶后能量攝入與小腸結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)。除斷奶后采食量減少外，其他因素也可能會造成絨毛萎縮。作者認(rèn)為，斷奶后即使有持續(xù)的營養(yǎng)供應(yīng)，腸道結(jié)構(gòu)也會發(fā)生形態(tài)學(xué)變化。目前關(guān)于這種變化的機制還尚不清楚，但它可能與斷奶應(yīng)激有關(guān)。在仔豬斷奶后的第2～5天，一種與應(yīng)激相關(guān)的激素-胰高血糖素的濃度升高，其作為分解代謝的激素，有助于動員儲存能量底物和隨后轉(zhuǎn)化為葡萄糖。因此，維持能量攝入和減少斷奶應(yīng)激是維持?jǐn)嗄毯笮∧c結(jié)構(gòu)完整性的重要因素。

1.2.2 消化功能 腸細(xì)胞的刷狀緣表面在小腸中起消化作用，腸細(xì)胞分別約占隱窩上皮細(xì)胞和絨毛上皮細(xì)胞的90%和95%左右，它們負(fù)責(zé)分泌消化酶，這些酶主要以黏膜為基礎(chǔ)，可以很容易與主要作用于腸道腔內(nèi)的胰腺酶區(qū)分開來（Adeola和King，2006）。斷奶仔豬的刷狀緣酶活性已被用作小腸成熟和消化能力的指標(biāo)。仔豬斷奶后乳糖酶活性降低，這在一定程度上與刷狀緣乳糖酶活性的下降有關(guān)。但關(guān)于斷奶對其他刷狀緣酶活性影響的報道并不一致。Kelly等（1991）報道，斷奶后第一周蔗糖酶、麥芽酶和淀粉酶活性增加，而Hedemann等（2004）發(fā)現(xiàn)，斷奶使蔗糖酶和麥芽酶活性下降。作者推測相關(guān)研究之間的差異可能與實驗設(shè)計、實驗日糧、動物日齡、分析和統(tǒng)計方法及在斷奶后樣品采集時間不同有關(guān)。

1.2.3 分泌和吸收功能 從隱窩細(xì)胞分泌液體和電解質(zhì)，以及從腸腔吸收營養(yǎng)物質(zhì)是小腸主要功能的一部分。小腸分泌物是一種自然的生理現(xiàn)象，對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收至關(guān)重要。但當(dāng)電解質(zhì)流入腸道腔內(nèi)超過流到血液時就會發(fā)生分泌性腹瀉（Wapnir和 Teichberg，2002）。斷奶導(dǎo)致仔豬小腸對液體和電解質(zhì)凈吸收減少，營養(yǎng)物質(zhì)吸收不良。斷奶后小腸吸收和分泌功能的變化呈階段依賴性，如Boudry等（2004）報道了斷奶仔豬空腸對Na+依賴的葡萄糖吸收增加，而回腸則相反。但作者認(rèn)為，在解釋空腸吸收能力增加時需要注意的是，這一過程同時伴隨著絨毛萎縮和空腸酶活性下降。因此，空腸吸收能力的增加可能很少或沒有生物學(xué)意義，而斷奶后不久回腸吸收能力較低，可增加仔豬后腸營養(yǎng)物質(zhì)的含量，從而導(dǎo)致仔豬高滲性腹瀉的發(fā)生。

1.3 大腸 大腸的3個組成部分分別是盲腸、結(jié)腸和直腸，豬大腸的生理功能包括液體和電解質(zhì)的吸收，以及對微生物入侵提供物理屏障（Williams等，2001），這些功能的改變可能在仔豬腹瀉生理發(fā)病機制中發(fā)揮作用。大腸黏膜表面布滿隱窩，但與小腸不同的是，它沒有絨毛，斷奶降低了仔豬盲腸的隱窩密度，增加了有絲分裂指數(shù)（Castillo等，2007）。小腸中過多的水分流失會在超過大腸吸收能力時才會導(dǎo)致仔豬腹瀉。斷奶對大腸成熟和吸收能力的影響尚未得到廣泛研究，因此，大腸在斷奶仔豬腹瀉發(fā)病中的作用尚不清楚。但根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)顯示，大腸結(jié)構(gòu)和吸收功能的改變可能會增加仔豬腹瀉的發(fā)病率。

2 仔豬腹瀉的發(fā)病機理和因素

斷奶后腹瀉是斷奶仔豬的一種疾病，主要表現(xiàn)是斷奶后前兩周仔豬排出水樣糞便，這一直是養(yǎng)豬業(yè)面臨的一個問題。斷奶后腹瀉是由多種因素引起的，但其具體發(fā)病機制還尚不清楚，因為許多疾?。ㄈ绶窝祝┛赏ㄟ^損害免疫功能導(dǎo)致相同情況（Madec等，2000）。仔豬腹瀉病有時也被稱為斷奶后大腸桿菌病，其他致病性大腸桿菌的非腸毒素性偶爾可能參與腹瀉病的發(fā)生。

2.1 腸道內(nèi)容物pH 腸道消化液pH可以作為腸道健康和微生物活性的指標(biāo)，但受許多因素影響，如日糧變化和胃分泌鹽酸不足，斷奶時仔豬的胃腸道pH很難維持在合適的范圍。仔豬在斷奶后胃pH往往較高，主要因素有鹽酸分泌量降低、日糧原料成分突變、厭食癥后暴飲暴食、蛋白水平、電解質(zhì)平衡、乳糖或乳源性碳水化合物濃度及唾液分泌量低（Pierce等，2005）。胃酸酸化是減少食物源性病原體進(jìn)入的主要生理防御機制，胃酸酸化失敗可增加仔豬腹瀉發(fā)病率。

2.2 腸道微生物菌落 豬在出生時沒有細(xì)菌，但在出生后的環(huán)境中，從飼料和糞傳播中獲得的微生物群迅速形成。腸道菌群的建立受腸道pH、底物利用率、黏液分泌、蠕動和沿胃腸道轉(zhuǎn)運時間等因素影響。仔豬胃內(nèi)的優(yōu)勢菌為乳酸菌、鏈球菌和幽門螺桿菌，其能耐受低pH環(huán)境。與大腸等其他腸段相比，胃和小腸上部細(xì)菌數(shù)量更少，因為前一腸段的快速運輸使細(xì)菌難以粘附和增殖。另一方面，由于消化時間較慢，大腸含有大量微生物。大腸中以嚴(yán)格的厭氧菌為主，包括擬桿菌、真桿菌、雙歧桿菌、丙酸桿菌和梭菌。在最初定植后，腸道微生物群保持相對穩(wěn)定，直到斷奶，斷奶后母豬不再產(chǎn)奶，影響腸道菌群總數(shù)和多樣性的最重要因素之一是日糧組成，如Jeaurond等（2008）發(fā)現(xiàn)，飼喂高發(fā)酵性碳水化合物（甜菜粕）使豬大腸梭狀芽孢桿菌數(shù)量降低，且隨著可發(fā)酵蛋白水平的增加，大腸梭狀芽孢桿菌數(shù)量趨于增加。但日糧蛋白水平介于160～200 g/kg時，對回腸芽孢桿菌、大腸桿菌就和乳酸桿菌含量無顯著影響。與此相反，當(dāng)日糧蛋白質(zhì)水平介于130～230 g/kg時，乳酸桿菌與大腸桿菌的比例會增加。

3 抗生素替代品對斷奶仔豬腹瀉的控制作用

長期以來抗生素生長促進(jìn)劑在養(yǎng)豬業(yè)不僅用于消除或減少致病菌，而且用于促進(jìn)生長。雖然抗生素的作用機制尚未完全闡明，但抗生素可以調(diào)節(jié)腸道功能或腸道微生物群的活動，包括致病性和共生細(xì)菌，后者與宿主動物爭奪營養(yǎng)。事實上，生長性能的提高可能是與腸道微生物數(shù)量和有害細(xì)菌減少有關(guān)。

3.1 氧化鋅 鋅是動物生長的必需微量元素，日糧缺鋅會導(dǎo)致仔豬生長遲緩，組織中整體酶活性耗盡，但有時這種缺乏很難診斷。鋅是金屬酶的組成部分，如DNA和RNA合成酶，轉(zhuǎn)移酶和許多消化酶。此外，鋅在脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和碳水化合物代謝中起至關(guān)重要的作用（Li等，2006）。斷奶仔豬日糧推薦的鋅添加水平為100 mg/kg，而3000 mg/kg鋅（藥理水平）已被用作改善和預(yù)防仔豬腹瀉。仔豬采食氧化鋅添加水平較高的日糧后，腸道乳酸菌數(shù)量會降低，而大腸桿菌和糞腸球菌數(shù)量增加，作者推測，氧化鋅對胃腸道菌群的影響類似于某些促生長抗生素的作用機制，即它們可以抑制革蘭氏陽性菌，而不是對致病性革蘭氏陰性菌具有潛在的抑制效果。Hojberg等（2005）建議，減少胃腸道前段發(fā)酵的可消化養(yǎng)分可能使更多的能量用于宿主動物，促進(jìn)高水平日糧氧化鋅的促生長效應(yīng)。因此，藥理學(xué)水平的氧化鋅可以作為控制斷奶仔豬腹瀉的一種策略，但隨著人們對環(huán)境污染問題的關(guān)注，高鋅在很多國家已經(jīng)受到限制。

3.2 益生菌 益生菌是一種含有活的微生物的飼料添加劑。根據(jù)Schrezenmeir和de Vrese（2001）的定義，益生菌是“含有足夠數(shù)量的活的已明確的微生物制劑或產(chǎn)品，這些微生物在宿主中可以改變微生物群，并對宿主產(chǎn)生有益作用”。作為益生菌的微生物必需滿足一定的條件，如在胃酸環(huán)境和膽鹽中存活，常作為益生菌使用的微生物菌群有芽孢桿菌、酵母和產(chǎn)乳酸細(xì)菌，如乳酸菌、雙歧桿菌和腸球菌。評價益生菌有效性的動物實驗結(jié)果存在差異。如以產(chǎn)乳酸菌對生長性能指標(biāo)產(chǎn)生促進(jìn)作用，并控制斷奶仔豬腹瀉（Taras等，2006）。Bontempo等（2006）發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中加入酵母培養(yǎng)物對腸道健康和生長性能指標(biāo)無顯著影響。結(jié)果的差異可能是因于益生菌的劑量、類型、衛(wèi)生環(huán)境和日糧類型有關(guān)，因此，后續(xù)的研究重點應(yīng)集中在確定益生菌品種及能持續(xù)促進(jìn)仔豬斷奶后腸道健康和性能的劑量。

3.3 益生元 益生元是一種具有選擇發(fā)酵成分的物質(zhì)，它可以改變胃腸道微生物群的組成，促進(jìn)微生物活動發(fā)生特殊變化，從而給宿主健康帶來好處。根據(jù)益生元選擇標(biāo)準(zhǔn)來看，只有果寡糖和半乳糖才可以成為益生元，即抵抗胃酸、抗哺乳動物酶水解、不被動物腸道消化吸收；有利于腸道微生物群發(fā)酵；選擇性刺激與腸道健康相關(guān)細(xì)菌的生長和活性。此外，也有人提出膳食纖維和抗性淀粉的潛在益生元作用，如添加非淀粉多糖的發(fā)酵飼料可降低大腸桿菌K88對仔豬腸炎的影響程度（Kiarie等，2008）。同樣，Bhandari等（2009）發(fā)現(xiàn)，飼喂含有生馬鈴薯淀粉的豬與飼喂添加抗生素的豬的糞便得分相似。

3.4 有機酸 在斷奶時，由于消化系統(tǒng)的不成熟和日糧由母乳突然轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w飼料，胃鹽酸分泌酸化程度降低，哺乳仔豬和斷奶仔豬胃的pH為2.6 ～ 5.0（Ravindran 和 Kornegay，1993）。但哺乳仔豬通過微生物發(fā)酵將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸來降低胃酸pH，仔豬胃低pH對促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化，防止病原體過度生長非常重要。Roselli等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加乳酸、甲酸、檸檬酸、富馬酸等有機酸可以顯著改善生長性能和健康狀況，因為它們降低胃內(nèi)容物的pH，同時有殺菌效果，這可能與降低胃pH可以改善營養(yǎng)物質(zhì)的消化，改變胃和腸道其他部分微生物群有關(guān)。但有機酸對斷奶仔豬養(yǎng)分消化作用的報道結(jié)果不一致，作者認(rèn)為，日糧的緩沖能力、動物年齡、有機酸種類、水平等因素會影響日糧酸化劑對動物生長和腸道健康的效果。

4 結(jié)論

斷奶仔豬生長抑制和腹瀉在內(nèi)的腸道疾病是斷奶后的主要問題，嚴(yán)重影響?zhàn)B豬業(yè)收入。同時，隨著人們對抗生素藥殘和耐藥性問題的廣泛關(guān)注，尋找有效的抗生素替代品成為飼料業(yè)急需解決的問題。為提高仔豬斷奶后生長性能、控制腹瀉，人們提出了多種營養(yǎng)策略。在斷奶后立即飼喂低蛋白日糧同時補充必需氨基酸可以改善仔豬腸道健康指標(biāo)。但日糧蛋白水平對生長性能的影響還遠(yuǎn)沒有定論。因此，有必要進(jìn)一步研究氨基酸低蛋白日糧對實際生產(chǎn)條件下的仔豬生長性能和健康的影響。雖然補充氧化鋅可以大幅度提高仔豬生長性能，但由于補充高劑量氧化鋅造成的環(huán)境污染也應(yīng)予以考慮。日糧有機酸對仔豬健康和生長性能有促進(jìn)作用，但很難評估不同酸化劑的組合作用。因此，今后的研究有必要確定添加氨基酸、益生菌、益生元和有機酸的低蛋白飼料在增強仔豬腸道健康方面的潛在作用機制。