斷奶仔豬應(yīng)激期腸道健康及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的研究進(jìn)展

萬(wàn) 凡，鐘儒清，劉 明，侯扶江，張宏福，伊 寶*

（1.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅蘭州 730020；2.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

仔豬早期斷奶技術(shù)已在養(yǎng)豬生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，可提高母豬年產(chǎn)胎次和繁殖效率，但是早期斷奶會(huì)導(dǎo)致仔豬出現(xiàn)腹瀉、腸道菌群紊亂、免疫力降低、增重緩慢、死亡率升高等斷奶應(yīng)激問題[1]。另外，環(huán)境突變對(duì)斷奶仔豬造成生理應(yīng)激，進(jìn)而引發(fā)斷奶應(yīng)激，影響因素包括環(huán)境溫度和混群等[2]。因此，調(diào)控仔豬腸道健康對(duì)緩解斷奶應(yīng)激、提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率具有重要作用。NRC（2012）給出了斷奶仔豬的營(yíng)養(yǎng)需要參數(shù)，但部分參數(shù)缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，以推算的方式給出了斷奶仔豬氨基酸需要量[3]，這也導(dǎo)致了在實(shí)際生產(chǎn)中仔豬可能因營(yíng)養(yǎng)不良而發(fā)生斷奶應(yīng)激。在過去四十年間，仔豬斷奶應(yīng)激主要通過添加抗生素、高劑量微量元素等進(jìn)行調(diào)控，在緩解仔豬斷奶應(yīng)激、降低腹瀉的同時(shí)，也帶來了畜產(chǎn)品抗生素殘留、腸道微生態(tài)失調(diào)以及病原菌耐藥性增加等問題[4]。近年來，更多學(xué)者重點(diǎn)研究飼料中添加益生菌、植物提取物等調(diào)控仔豬斷奶應(yīng)激，也取得了較多的科研成果。本文從腸道健康和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控兩方面綜述仔豬斷奶應(yīng)激的調(diào)控措施，以期為深入研究仔豬斷奶應(yīng)激和健康養(yǎng)殖提供理論依據(jù)和調(diào)控思路。

1 仔豬斷奶應(yīng)激對(duì)腸道健康的影響

在斷奶過渡期，仔豬易發(fā)生斷奶應(yīng)激，并激活不同信號(hào)通路，改變腸道微生物區(qū)系，最終引起腸道炎癥，損害腸道健康。

圖1 哺乳仔豬和斷奶仔豬糞便中微生物群落的組成[8]

1.1 仔豬斷奶應(yīng)激激活不同信號(hào)通路對(duì)腸道功能的影響斷奶應(yīng)激通過作用于不同信號(hào)通路對(duì)仔豬的腸道功能產(chǎn)生影響，引起腸道炎癥。已驗(yàn)證可能存在的作用機(jī)制包括：①斷奶仔豬受應(yīng)激后，下丘腦-腸軸被激活，仔豬釋放更多的促腎上腺激素釋放因子（CRF）和皮質(zhì)醇，CRF 受體表達(dá)上調(diào)，肥大細(xì)胞發(fā)生增殖和活化，對(duì)腸道功能產(chǎn)生影響[5]。②早期斷奶引起仔豬腸屏障持續(xù)損傷，促炎細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)，c-Jun 氨基酸激酶（JNK）、p38 蛋白磷酸化水平以及細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK 1/2）的比例均升高，激活MAPK 信號(hào)通路[6]。③早期斷奶仔豬易出現(xiàn)應(yīng)激性腹瀉，發(fā)生腸炎，巨噬細(xì)胞中的核因子-κB（NF-κB）信號(hào)通路被激活，NF-κB 基因的mRNA 表達(dá)量增高[7]。因此，可通過研究上述信號(hào)通路的抑制物以緩解斷奶應(yīng)激對(duì)腸道的影響。

1.2 仔豬斷奶應(yīng)激對(duì)腸道微生物菌群的影響 Frese 等[8]使用16S rRNA 高通量測(cè)序和全基因組測(cè)序（WGS）技術(shù)探究仔豬從出生到斷奶后糞便中微生物區(qū)系的差異（圖1），發(fā)現(xiàn)仔豬斷奶后腸桿菌和擬桿菌相對(duì)豐度下降，而普雷沃氏菌科、疣微菌科、乳酸菌科、韋榮球菌科相對(duì)豐度增加。普雷沃氏菌可將飼糧中非淀粉多糖轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸（SCFA），還產(chǎn)生β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶以及木聚糖酶降解飼糧中的非消化多糖[9]，而乳酸菌科具有消耗植物源單糖和雙糖能力的細(xì)菌，對(duì)斷奶仔豬利用復(fù)雜碳水化合物也發(fā)揮關(guān)鍵作用[10]。斷奶江香豬具有比雜交斷奶仔豬更強(qiáng)的抗腹瀉能力，其原因在于江香豬腸道中含有2 種功能性乳酸菌（Lactobacillus.gasseri LA39和Lactobacillus.frumenti），可增加斷奶仔豬抗腹瀉能力，具體作用機(jī)制為乳酸菌分泌的細(xì)菌素gassericin A 可以與腸道上皮細(xì)胞角蛋白Keratin 19 結(jié)合，降低cAMP 和cGMP 的水平，促進(jìn)小腸上皮的液體吸收量并降低分泌量，以達(dá)到抗腹瀉的目的[11]，說明腸道微生物和斷奶應(yīng)激之間存在關(guān)聯(lián)，斷奶應(yīng)激可以改變腸道微生物菌群，同時(shí)腸道菌群豐度差異也影響仔豬的抗腹瀉能力。氧化應(yīng)激是指活性氧（ROS）的產(chǎn)生與抗氧化防御之間的平衡性出現(xiàn)紊亂。斷奶會(huì)引起腸道氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致斷奶仔豬小腸上皮細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期發(fā)生阻滯[12]。研究表明，與哺乳仔豬相比，斷奶仔豬糞便微生物宏基因組中與氧化應(yīng)激相關(guān)的基因豐度更高[10]。因此，通過降低氧化應(yīng)激探究其對(duì)腸道微生物的影響也是調(diào)控仔豬斷奶應(yīng)激的主要研究方向之一。

1.3 調(diào)控腸道健康緩解斷奶應(yīng)激的措施 研究發(fā)現(xiàn)，腸道上皮細(xì)胞分泌的免疫球蛋白A（sIgA）可以保護(hù)腸黏膜免受病原微生物的入侵[13]。胰高血糖素樣肽-2（Glucagon-Like Peptide，GLP-2）是腸道L 細(xì)胞釋放的一種營(yíng)養(yǎng)肽，主要功能是促進(jìn)動(dòng)物腸道早期發(fā)育[14]。給動(dòng)物注射GLP-2 可以促進(jìn)動(dòng)物腸道黏膜生長(zhǎng)、細(xì)胞跨膜運(yùn)輸以及腸道緊密連接蛋白ZO-1 的表達(dá)[15]；另外還可提高腸道中酶的活性，對(duì)緩解斷奶應(yīng)激有促進(jìn)作用[15]。相關(guān)研究提出，補(bǔ)充鵝去氧膽酸（60 mg/kg）可以增加斷奶仔豬血清中GLP-2 的表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)回腸中炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-6、IL-10 mRNA 的表達(dá)[14]。另外，在飼糧中添加甘露寡糖（0.2%～0.4%）、魚油（1%）均可降低仔豬腸道炎癥和斷奶應(yīng)激，原因在于甘露寡糖可以降低腸道黏膜促炎細(xì)胞因子TNF-α的釋放，而魚油中含有的ω-3 多不飽和脂肪酸是脂質(zhì)代謝物的前體，具有降低動(dòng)物腸道炎癥的作用[16-17]。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加雞卵黃免疫球蛋白、益生菌、植物提取物等可以改善斷奶仔豬腸道健康，緩解斷奶應(yīng)激。Tan 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加雞卵黃免疫球蛋白（500 mg/kg）使仔豬腸道大腸桿菌數(shù)目顯著減少，且對(duì)腸球菌、乳酸桿菌、梭狀芽孢桿菌以及雙歧桿菌等有益菌群無(wú)影響，而添加抗生素（硫酸粘桿菌素100 mg/kg，恩拉霉素15 mg/kg）組的仔豬腸道乳酸菌含量顯著降低。另外，在斷奶仔豬飼糧中添加丁酸梭菌（0.1%～0.8%）[19]、丁酸梭菌+枯草芽孢桿菌+地衣芽孢桿菌組成的復(fù)合菌制劑[20]、糖皮質(zhì)激素受體激動(dòng)劑（0.2 mg/kg）[21]、羅伊氏乳桿菌和植物乳桿菌復(fù)合物（0.1%）[22]以及低聚糖（0.2%）和植物乳桿菌（0.5%）的混合物[23]均具有增加腸道益生菌（乳酸桿菌、芽孢桿菌等）的豐度、提高免疫機(jī)能以及降低腹瀉率的作用。植物提取物因其具有天然、無(wú)毒、抗炎、促生長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)成為替代飼用型抗生素的主要研究方向之一，其在斷奶仔豬中的研究應(yīng)用也呈上升趨勢(shì)。Wei 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加100 mg/kg 香芹酚和百里酚（1:1）可顯著增強(qiáng)仔豬清除ROS 的能力、提高空腸中乳酸菌屬的豐度、降低腸球菌屬和大腸桿菌的豐度。Zhang等[25]研究表明，飼糧中添加綠原酸（1 000 mg/kg）能夠增加斷奶仔豬十二指腸和空腸的絨毛高度和隱窩深度，增加結(jié)腸中乳酸菌的豐度，降低大腸桿菌的豐度，增加結(jié)腸中丁酸和丙酸的產(chǎn)生量，對(duì)斷奶應(yīng)激具有減緩作用?？傊?，在斷奶仔豬飼糧中添加有益生物制劑可以改善仔豬腸道健康，緩解斷奶應(yīng)激。

2 仔豬斷奶應(yīng)激的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

近年來，關(guān)于斷奶仔豬營(yíng)養(yǎng)素調(diào)控的研究主要集中在采食量、能量、蛋白質(zhì)、微量元素以及維生素5 個(gè)方面。

2.1 斷奶仔豬采食量的調(diào)控 斷奶環(huán)境、斷奶日齡、飼糧因素以及斷奶仔豬混群密度等都是影響斷奶仔豬采食量的因素。H?tzel 等[26]研究表明，在斷奶初期，仔豬經(jīng)歷斷奶應(yīng)激，采食量降低，隨后應(yīng)激緩解，仔豬采食量逐步恢復(fù)。研究表明，通過適度提高飼糧營(yíng)養(yǎng)水平可提高斷奶仔豬的有效營(yíng)養(yǎng)攝入量，促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)[27]；而斷奶仔豬提前接觸顆粒飼糧能夠降低斷奶仔豬對(duì)顆粒飼糧的新奇和恐懼，提高采食量，促使仔豬胃腸道分泌可以消化顆粒飼糧的消化酶，提高飼糧消化率[1]；同時(shí)在斷奶仔豬飼糧中使用綠原酸、低聚糖等添加劑可以提高仔豬采食量，促進(jìn)其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[19,25,28]。綜上所述，通過在飼糧中添加誘食劑、提早接觸飼糧等措施可以促進(jìn)仔豬采食。

2.2 斷奶仔豬飼糧能量水平的調(diào)控 斷奶仔豬因自身生理應(yīng)激，實(shí)際能量攝入量不足，導(dǎo)致仔豬出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良以及短暫生長(zhǎng)停滯[29]，故在斷奶初期，仔豬通過脂肪酸代謝為機(jī)體供能[30]。研究指出，仔豬斷奶初期實(shí)際代謝能（ME）攝入量只有斷奶前的60%～70%，斷奶2 周后才能恢復(fù)到斷奶前的ME 攝入水平[1]。因此，如何提高仔豬斷奶初期的實(shí)際能量攝入量是解決斷奶應(yīng)激的重點(diǎn)之一。由于缺乏斷奶仔豬回腸真消化率的數(shù)據(jù)，需要確定飼糧中賴氨酸/消化能（Lys/DE）的比值，為斷奶仔豬飼糧配方制作提供參考。但不同Lys/DE 對(duì)斷奶仔豬的增重報(bào)道不一[31-32]。Li 等[33]認(rèn)為，這可能是由于仔豬胃腸道容量限制和不同試驗(yàn)采用不同飼糧原料的影響，飼糧能量增加并不能起到完全補(bǔ)償?shù)淖饔?。從ME 需求角度出發(fā)，斷奶仔豬飼糧ME 由13.40 MJ/kg 提高到13.80 MJ/kg 并未對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能產(chǎn)生影響，但提高了粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的消化率，因此，適度提高M(jìn)E水平也能促進(jìn)斷奶仔豬對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，增加抗應(yīng)激和抗腹瀉能力[34]。另外，飼喂碳水化合物/能量比值高的飼糧可促進(jìn)仔豬對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，仔豬血清中組氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸、酪氨酸以及瓜氨酸濃度均升高，降低仔豬斷奶應(yīng)激[35]。以上研究提示，應(yīng)對(duì)豬只Lys/DE 開展深入研究，關(guān)注飼糧中碳水化合物和能量的比例與仔豬斷奶體重、斷奶日齡的關(guān)系，為斷奶仔豬提供最適能量水平，從多個(gè)方面入手解決斷奶應(yīng)激問題。

2.3 斷奶仔豬飼糧蛋白質(zhì)水平的調(diào)控 研究發(fā)現(xiàn)，由于飼料原料抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，飼糧蛋白質(zhì)含量過高易導(dǎo)致仔豬腹瀉，其原因在于未被消化的植物蛋白原料通過腸道上皮間隙進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致斷奶仔豬產(chǎn)生過敏反應(yīng)[36]。因此，不少研究者通過探究低蛋白飼糧補(bǔ)充添加劑對(duì)斷奶仔豬的影響以解決斷奶應(yīng)激的問題。Wan 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，低蛋白飼糧補(bǔ)充丙酸鹽鈣組（15.5%CP+1.8% 丙酸鹽鈣）斷奶仔豬的腸道發(fā)育和生長(zhǎng)性能與高蛋白組（20% CP）無(wú)顯著差異，但斷奶仔豬的腹瀉率顯著降低。其原因在于添加丙酸鹽鈣降低了斷奶仔豬結(jié)腸中厚壁菌門豐度，大腸桿菌、腸桿菌以及鏈球菌的數(shù)量也明顯減少，而擬桿菌和乳酸桿菌的豐度增加，其中，擬桿菌可促使斷奶仔豬從復(fù)雜多糖中吸收更多能量[37-38]。除此之外，低蛋白飼糧補(bǔ)充風(fēng)干的橘柑渣[39]、補(bǔ)充限制性氨基酸實(shí)現(xiàn)理想氨基酸平衡飼糧[40]，也可降低仔豬腹瀉率、節(jié)約飼糧成本，降低斷奶應(yīng)激。另外，針對(duì)理想氨基酸模式，可通過確定賴氨酸需要量，以固定比例計(jì)算其他氨基酸的需要量[41]。以上研究提示，首先從氨基酸平衡、氮能比出發(fā)研究蛋白質(zhì)水平對(duì)斷奶仔豬應(yīng)激的影響，其次需圍繞低蛋白、氨基酸平衡飼糧開展研究工作。

2.4 斷奶仔豬飼糧中鋅（Zn）和銅（Cu）水平的調(diào)控 由于斷奶仔豬小腸上皮絨毛結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、胃酸分泌不足以及消化酶活性降低導(dǎo)致腸道對(duì)微量元素的吸收率降低[42]。因此，需要提高斷奶仔豬對(duì)微量元素的吸收以滿足其維生素需要量[43]。歐盟委員會(huì)規(guī)定，體重11～25 kg的斷奶仔豬，Zn 的提供量為140～150 mg/kg，Cu 的提供量為170 mg/kg[44]。我國(guó)新版《豬的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定斷奶仔豬（5～10 kg）Zn 的需要量為104 mg/kg，Cu 的需要量為6.3 mg/kg，且隨著體重的增高呈下降趨勢(shì)，另外，對(duì)《飼料添加劑安全使用規(guī)范》進(jìn)行修訂時(shí)規(guī)定，中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部第2625 號(hào)文件公告對(duì)《飼料添加劑安全使用規(guī)范》進(jìn)行修訂時(shí)規(guī)定，仔豬（≤25 kg）配合飼糧中Zn的最高限量為110 mg/kg，但在仔豬斷奶后的前2 周，可在上述基礎(chǔ)上添加氧化鋅或堿式氯化鋅至1 600 mg/kg（以Zn 元素計(jì)）。NRC（2012）推薦的斷奶仔豬Zn 的需要量為100 mg/kg，Cu 的需要量為6 mg/kg[3]，但在實(shí)際生產(chǎn)中，配合飼糧中Cu 實(shí)際含量為100～200 mg/kg[45]，遠(yuǎn)高于飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)推薦值。添加高劑量的微量元素具有促進(jìn)動(dòng)物腸道健康、抑制腸道有害菌繁殖、降低腹瀉率等作用，但也會(huì)造成環(huán)境污染，因此，研究者們考慮利用有機(jī)元素替代無(wú)機(jī)元素，復(fù)合物替代單一元素，從利于動(dòng)物吸收利用角度出發(fā)，降低添加量的同時(shí)提高吸收率以降低斷奶仔豬的腹瀉和應(yīng)激，保障豬只健康。報(bào)道指出，在斷奶仔豬飼糧中添加ZnO 納米粒子（400 mg/kg）效果優(yōu)于ZnO，可以維持小腸細(xì)胞的完整性，減少病原菌的入侵，降低細(xì)胞因子誘導(dǎo)的炎癥[46]。另外，在斷奶仔豬飼糧中添加有機(jī)銅（Cu 和氨基酸混合物）和ZnO，斷奶仔豬日增重和飼料轉(zhuǎn)化率明顯提高[47]。Espinosa 等[48]研究結(jié)果顯示，與添加CuSO4相比，飼糧中添加羥基氯化銅可顯著提高斷奶仔豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，降低腹瀉率和斷奶應(yīng)激。Espinosa 等[48]認(rèn)為羥基氯化物中Cu2+更能改善仔豬腸道健康，促進(jìn)腸道發(fā)育，改變腸道微生物區(qū)系，最終提高仔豬對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。總之，添加微量元素Zn 和Cu，需要首先考慮仔豬的需要量，其次以復(fù)合制劑、有機(jī)元素替代無(wú)機(jī)元素為研究要點(diǎn)。

2.5 斷奶仔豬飼糧維生素A 和維生素E 水平的調(diào)控 維生素是輔酶的組成成分，維生素缺乏會(huì)影響輔酶的合成，導(dǎo)致豬只代謝紊亂，影響豬只健康和畜產(chǎn)品質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，腹瀉導(dǎo)致斷奶仔豬血液中維生素A 和維生素E含量均低于健康豬[49]。Buchet 等[49]認(rèn)為，由于斷奶仔豬腸道中脂肪酶和膽汁酸含量下降，導(dǎo)致仔豬對(duì)維生素A 和維生素E 的吸收減少。調(diào)節(jié)飼糧中維生素含量也可降低仔豬斷奶應(yīng)激。Kim 等[50]研究發(fā)現(xiàn)，隨著維生素E 含量（50、100、200 IU/kg）提高，斷奶仔豬血液中維生素E 和回腸隱窩深度均顯著增加，說明增加維生素E 可促進(jìn)仔豬腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，降低斷奶應(yīng)激。另外，維生素E 受機(jī)體親氧分子中和、采食量降低、應(yīng)激反應(yīng)等不利因素影響，斷奶仔豬對(duì)維生素E 的實(shí)際吸收量本身就比較低[51]。因此，應(yīng)從斷奶應(yīng)激和仔豬自身需求出發(fā)，更深入研究斷奶仔豬對(duì)維生素的最適需要水平。

3 總結(jié)

針對(duì)仔豬斷奶應(yīng)激問題，近年來科研工作者圍繞如何降低斷奶應(yīng)激，在仔豬腸道健康和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控兩方面開展了大量工作，證實(shí)使用添加劑、調(diào)控飼糧營(yíng)養(yǎng)等措施可以降低斷奶應(yīng)激。因此，未來可以重點(diǎn)關(guān)注以下研究方向：第一，中草藥和植物提取物作為飼糧添加劑具有很大的應(yīng)用前景，可作為替代飼用型抗生素的選擇之一，發(fā)揮調(diào)控腸道健康，緩解斷奶應(yīng)激，降低腹瀉率，改善腸道菌群紊亂等作用；第二，從飼糧營(yíng)養(yǎng)角度出發(fā)，深入研究飼糧原料組成對(duì)斷奶應(yīng)激的影響，配制針對(duì)斷奶應(yīng)激的專用飼糧，達(dá)到緩解斷奶應(yīng)激的目的。