過量鐵對仔豬健康的影響

王德剛， 李嘉慧

(浙江省臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 臺州 317000)

鐵是動物體最重要的微量元素之一，參與眾多生理生化過程[1]。由于有氧環(huán)境的存在，鐵常以三價態(tài)穩(wěn)定存在，而三價鐵溶解度低，機體利用效率低，容易產(chǎn)生鐵缺乏癥，進而影響眾多生命活動過程[2]。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，缺鐵性貧血是長期困擾仔豬養(yǎng)殖的嚴重疾病，引起諸如生產(chǎn)率降低等問題，極大地影響生豬養(yǎng)殖效益[3]。仔豬缺鐵性貧血的原因主要在于體內(nèi)鐵供需不平衡，仔豬處于快速增長階段鐵需求量大，而母乳中鐵水平不足以支持其快速生長的需求[4， 5]；同時仔豬機體鐵代謝系統(tǒng)發(fā)育尚未完善，如腸道二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白(divalent metal transporter 1，DMT1)以及膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白(ferroportin，F(xiàn)PN)表達水平低，進一步限制了仔豬的鐵吸收[6]；加之仔豬自身鐵儲備不足[7]。在多重因素的綜合作用下，仔豬易發(fā)生缺鐵性貧血。新生仔豬體內(nèi)鐵儲存量為35～50 mg[7]。隨著仔豬的生長，血液容積變大，仔豬鐵需求量約7 mg/天[8]，而母乳中的鐵水平僅為1 mg[9]，因此仔豬出生3～5天便會出現(xiàn)缺鐵癥狀。通常 3日齡仔豬血紅蛋白水平僅6～7 g/dL[6]，當哺乳仔豬血紅蛋白水平低于8 g/dL即認為患有貧血癥[10， 11]。為了預防缺鐵性貧血帶來的不利影響，目前主要通過口服或注射鐵制劑對仔豬進行外源補鐵[12， 13]。仔豬通過補鐵已被證實有改善貧血、提高生長效率的作用[14， 15]。但是實際應用中，往往容易出現(xiàn)仔豬補鐵過量的情況，影響仔豬健康。如斷奶仔豬鐵需要量為100 mg/kg 飼料(干重)，但是實際飼料添加遠超此水平。一方面與飼料中添加鐵制劑過量相關(guān)；另一方面與一些含鐵飼料原料相關(guān)，如血粉(Fe 900 mg/kg)、石粉(Fe 2 000 mg/kg)[16]?，F(xiàn)將過量鐵對仔豬健康的影響及優(yōu)化補鐵方案介紹如下，供參考。

1 過量飼料鐵對仔豬腸道形態(tài)學的影響

腸道作為消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要部位，極易受飼料鐵水平的影響。飼料鐵經(jīng)口服進入消化道，由于口服鐵吸收效率有限，造成消化道過量鐵堆積[6， 17]。過量的鐵會改變腸道形態(tài)及其通透性，影響腸道正常功能。方升林[18]發(fā)現(xiàn)，含F(xiàn)e 400 mg/kg飼料在短期內(nèi)對仔豬生產(chǎn)無顯著影響，但是腸道和肝臟處于氧化應激狀態(tài)，提示該飼料對生豬養(yǎng)殖存在潛在危害性。Lee S H等[19]發(fā)現(xiàn)，飼喂斷奶仔豬250 mg/kg Fe飼料，仔豬日增重顯著下降，腹瀉發(fā)生率與鐵水平呈線性正相關(guān)。Li Y等[20]發(fā)現(xiàn)，飼喂高鐵日糧的仔豬十二指腸黏膜發(fā)紅充血，絨毛高度降低，腸道通透性增加，中性粒細胞浸潤，十二指腸炎癥。Porres J M等[21]發(fā)現(xiàn)，飼喂含F(xiàn)e 750 mg/kg飼料的豬結(jié)腸黏膜脂質(zhì)過氧化指標顯著升高，提示結(jié)腸處于氧化應激狀態(tài)。

2 過量飼料鐵對仔豬腸道微生物菌群的影響

腸道中有豐富的微生物菌群定植，而鐵作為基礎能量代謝的重要營養(yǎng)因子影響微生物繁殖。腸道中諸如沙門氏菌、病原性大腸桿菌等革蘭氏陰性菌有著較強的鐵需求[22]，而諸如乳酸桿菌等維系腸道健康的細菌幾乎不需要鐵[23]。因此，過量的鐵會影響腸道菌群結(jié)構(gòu)，容易引發(fā)仔豬腹瀉。Lee S H等[19]發(fā)現(xiàn)，高鐵飼喂的仔豬容易發(fā)生腹瀉，糞便中雙歧桿菌、乳酸菌水平顯著下降，而大腸桿菌水平顯著升高，提示高鐵會增加大腸桿菌在腸道的定植。

3 過量鐵注射劑對仔豬健康的影響

仔豬的消化以及吸收系統(tǒng)發(fā)育尚未健全，胃酸分泌少，胃腸道蠕動弱，仔豬口服鐵制劑的補鐵敏感性低，補鐵效果有限[6， 17]。通常仔豬在出生第3天就開始缺鐵[6]，因此養(yǎng)殖過程中常在仔豬出生2～3天內(nèi)肌肉注射右旋糖酐鐵。研究表明，注射含F(xiàn)e 180 mg 的右旋糖酐鐵可以改善仔豬貧血[14]。然而當鐵補充水平超過血清鐵的結(jié)合能力時，會影響機體鐵代謝，造成機體鐵代謝紊亂。研究表明，仔豬注射含F(xiàn)e 450 mg的右旋糖酐鐵會引起機體鐵沉積水平以及鐵調(diào)素(hepcidin)水平升高[24]。過量hepcidin的表達反過來會限制腸道對日糧中鐵的吸收，降低機體鐵輸出蛋白(FPN)水平，使得大量鐵沉積在細胞內(nèi)。進而過量的鐵沉積損傷網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細胞，影響系統(tǒng)鐵回收[25]。此外，過量鐵沉積于各組織器官中，將通過芬頓(Fenton)反應誘導氧化應激，催化活性氧(ROS)生成，造成線粒體DNA損傷，脂質(zhì)過氧化，干擾細胞自噬，誘導鐵死亡敏感性細胞死亡[26～28]。

值得注意的是，斷奶仔豬階段的豬群正處于母乳喂養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)轱暳衔桂B(yǎng)階段，無法由母乳獲得免疫因子，腸道發(fā)育不完善，消化機能差，腸道內(nèi)菌群改變，加之母子分離的心理落差，多重應激作用下極易暴發(fā)腹瀉癥[6， 17， 19]。如果此時進行大量補鐵極有可能會加重仔豬腹瀉甚至死亡。Erichsen K等[29]發(fā)現(xiàn)，過量補鐵會加重仔豬腹瀉。陳群等[30]發(fā)現(xiàn)，過量鐵會加重腸炎斷奶仔豬腸道黏膜損傷，增加腸道通透性，破壞腸道屏障。

4 預防仔豬補鐵過量的措施

4.1 預防過量注射補鐵生產(chǎn)中以往多采用單次高劑量注射補鐵(通常注射含F(xiàn)e 200 mg的右旋糖酐鐵)是1種簡單有效的補鐵方式，但高劑量的鐵并不能被仔豬有效地代謝，大量沉積在機體的鐵存在鐵毒性。因此，如何優(yōu)化補鐵方案顯得尤為重要。眾多研究表明，通過多次低劑量注射鐵制劑可以緩解仔豬缺鐵性貧血，同時避免機體鐵過量沉積而引起的毒副作用[31～33]。Starzyński R R等[25]發(fā)現(xiàn)，仔豬出生后第3天以及第14天注射Fe 37.5 mg/kg可以緩解仔豬缺鐵性貧血，同時維持血液hepcidin處于低水平狀態(tài)。hepcidin是調(diào)節(jié)機體鐵代謝的激素，當系統(tǒng)鐵水平較高時，肝臟會分泌hepcidin限制腸道對食物鐵的攝取，并促進各組織器官對鐵的攝取、降低鐵的輸出[34]。因此，仔豬低水平的hepcidin表達提示機體不存在過量鐵沉積的情況。 Chen X等[35]發(fā)現(xiàn)，相同總補鐵量，分2次補鐵可以提高仔豬體重，降低腹瀉率，促進腸道發(fā)育，提高鐵生物利用率。出于人工成本、減少仔豬應激等方面考慮，生產(chǎn)中2次注射補鐵更為合適。通過計算養(yǎng)殖成本后發(fā)現(xiàn)，2次注射補鐵帶來的養(yǎng)殖效益遠大于其產(chǎn)生的鐵劑成本、人工成本。生產(chǎn)中，工人1天可以注射200頭仔豬，2次注射鐵劑成本以及人工成本總計約為1.3元/頭，2次補鐵仔豬增重帶來的效益為8.8元/頭[36]。

4.2 預防過量口服補鐵口服補鐵不能完全解決仔豬缺鐵問題，但是口服補鐵可以成為注射補鐵的補充。需要注意的是，口服補鐵應避免飼料鐵在腸道的大量殘留。因此，可以通過改善仔豬腸道屏障，提高機體對飼料鐵的消化利用率。研究表明，丁酸鈉、抗菌肽等可以改善腸道通透性，提高腸道抗氧化能力，修復腸道屏障，促進腸道發(fā)育，緩解腹瀉[37～39]。此外，可以開發(fā)新型口服補鐵劑，提高鐵生物利用率。研究表明，氨基酸螯合鐵、酵母鐵、乳鐵蛋白等新型補鐵劑可以提高機體鐵生物利用率，改善仔豬缺鐵狀況，促進仔豬生長以及免疫器官的發(fā)育[37～39]。此外，母豬代服補鐵也可以作為仔豬補鐵的一個補充。由于母豬產(chǎn)仔出血、高強度產(chǎn)奶等原因，母豬自身鐵水平較低，轉(zhuǎn)移給乳腺組織的鐵量本身就偏少。因此，通過飼喂母豬高鐵飼料，增加其自身鐵儲備，進而增加母乳中的鐵水平為仔豬補鐵。研究發(fā)現(xiàn)，母豬飼料中添加蘇氨酸螯合鐵可以達到仔豬補鐵目的[37～39]。

5 小結(jié)

仔豬易發(fā)生缺鐵性貧血癥，需要外源補鐵。生產(chǎn)中極容易發(fā)生仔豬補鐵過量的問題，影響豬群健康。在外源補鐵時，應對仔豬進行合理補鐵，提高豬群健康水平，進而提高養(yǎng)殖效益。