豬腸道炎癥反應(yīng)發(fā)生的分子機(jī)制及日糧纖維在調(diào)控腸道健康上的應(yīng)用

趙金波 ，趙淑俠 ，趙文江 ，李 偉 ，付 龍 ，高圣玥 ，唐玲玲 ，宋 巖 ，宋雪瑩 ，王佳輝 ，于德剛

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.黑龍江省依安縣三興鎮(zhèn)人民政府鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3. 黑龍江省甘南縣職業(yè)教育中心學(xué)校，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

膳食纖維是豬腸道微生物的重要底物之一，它主要通過(guò)腸道菌群的交互作用，進(jìn)而對(duì)腸道健康產(chǎn)生影響。根據(jù)相關(guān)研究，通過(guò)提高日糧中纖維比例可以增加豬腸道中分解纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素活性的細(xì)菌，同時(shí)促進(jìn)豬腸道中有益菌的數(shù)量上升，有害菌的數(shù)量下降。例如添加純纖維素可以抑制腸道中金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)。蛋白質(zhì)也是腸道微生物的重要發(fā)酵底物之一，其中一部分被降解為支鏈氨基酸和一些有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)大多由細(xì)菌形成如鏈球菌屬和梭菌屬等，另一部分蛋白質(zhì)在腸道中被分解為小肽和氨基酸，所以日糧中的蛋白質(zhì)水平對(duì)腸道微生物有重要影響。研究表明，通過(guò)在日糧中添加酪蛋白可使得腸道內(nèi)乳酸桿菌、雙歧桿菌以及芽孢桿菌區(qū)系得到顯著改善，使腸道菌群的活性得以增加。高通量測(cè)序結(jié)果顯示，用棉籽粕作為主要蛋白來(lái)源飼養(yǎng)豬只，能夠使微生物有益菌比例得到提升。研究表明，不同脂含量還會(huì)對(duì)動(dòng)物的腸道微生物的組成類型和數(shù)目產(chǎn)生影響，熒光定量PCR 結(jié)果表明，高脂日糧飼喂豬的腸道微生物中，擬桿菌屬和腸桿菌屬的數(shù)量有顯著升高的現(xiàn)象，雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量則有顯著降低的現(xiàn)象。低脂高纖維日糧對(duì)有益菌和短鏈脂肪酸的產(chǎn)生存在促進(jìn)作用，特別是丁酸鹽，而高脂低纖維日糧則對(duì)健康有負(fù)面影響的菌群有促進(jìn)作用。不同來(lái)源的脂肪酸也會(huì)影響腸道微生物。研究椰子油、豬油和魚(yú)油對(duì)盲腸的微生物數(shù)量影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，和豬油相比較，椰子油和魚(yú)油可降低盲腸內(nèi)容物中的大腸桿菌數(shù)量，使大腸桿菌對(duì)豬的影響作用減小，并使乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量上升。

在過(guò)去一段時(shí)間里，全國(guó)主要畜產(chǎn)品的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)飼料用量的增長(zhǎng)速度，這是非常大的進(jìn)步。這種進(jìn)步主要是因?yàn)殡S著飼料工業(yè)的發(fā)展與配（混）合飼料喂養(yǎng)技術(shù)的普及，畜禽對(duì)飼料特別是飼料糧轉(zhuǎn)化效率有所提高。然而飼料供不應(yīng)求也變成了現(xiàn)在的主流問(wèn)題，再加上豬的腸道炎癥這一老生常談的問(wèn)題。國(guó)家采取了發(fā)展節(jié)約型畜牧業(yè)的方式來(lái)面對(duì)畜牧業(yè)的這些問(wèn)題，即充分利用牧草、農(nóng)副產(chǎn)品、輕工業(yè)副產(chǎn)品等非糧資源優(yōu)勢(shì)，在達(dá)到高效產(chǎn)出畜牧產(chǎn)品的同時(shí)減少糧食消耗，為未來(lái)畜牧業(yè)的發(fā)展指明了方向。因此，不僅要從根源上弄清楚豬腸道炎癥反應(yīng)產(chǎn)生的分子機(jī)制，更要對(duì)如何用日糧纖維修復(fù)腸道健康這一問(wèn)題做出思考。

現(xiàn)如今的科技已經(jīng)證實(shí)，有一種實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的方法可以有效治療斷奶仔豬因體內(nèi)大腸桿菌導(dǎo)致的腸道炎癥，那就是在仔豬日糧中添加一定量的刺五加多糖。在日糧中添加丁酸鈉具有防治腹瀉、抑制腸道炎癥發(fā)生、誘導(dǎo)動(dòng)物采食和促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)等多重功效，在斷奶仔豬生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。由以上信息可知日糧類型是導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)腸道炎癥的一項(xiàng)重要因素，因此如果在養(yǎng)殖動(dòng)物時(shí)使用一種量多且質(zhì)量高的高纖維日糧既能節(jié)約糧食又能夠把豬養(yǎng)好，這也符合現(xiàn)階段節(jié)糧型畜牧業(yè)的要求。

1 豬腸道疾病發(fā)生現(xiàn)狀及原因

常見(jiàn)的豬腸道疾病類型有：豬流行性腹瀉、豬傳染性胃腸炎、豬大腸桿菌病、豬梭菌性腸炎、豬密螺旋體痢疾。腸道是動(dòng)物體內(nèi)微生物種類最豐富、聚集數(shù)量最多的場(chǎng)所，定植在腸道區(qū)域的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌群統(tǒng)稱為腸道菌群。腸道菌群與其宿主會(huì)產(chǎn)生相互作用，一方面動(dòng)物體內(nèi)為腸道菌群提供適宜生存的環(huán)境，并為其提供相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)；另一方面，這些腸道菌群對(duì)動(dòng)物本身有著有益的作用，其中的糖苷水解酶或其他一些無(wú)法解析的酶會(huì)幫助將腸道內(nèi)難以消化的食物分解為多糖形式，且大量研究表明腸道菌群在腸道免疫和疾病中起著至關(guān)重要的作用。腸道作為消化吸收的主要器官，因有大量淋巴細(xì)胞存在于腸道中，腸道還是機(jī)體重要的免疫器官，這些免疫細(xì)胞組成一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)稱為腸道免疫系統(tǒng)，在動(dòng)物體內(nèi)起著腸道正常菌群的免疫監(jiān)視和對(duì)外來(lái)細(xì)菌的防御功能，起到生物屏障作用。

除了生物屏障，腸道還擁有以下三種屏障，分別為免疫屏障、化學(xué)屏障、上皮屏障。腸道健康和腸道上皮屏障的完整性和腸道屏障功能的正常與否有關(guān)，化學(xué)屏障又是維持腸道健康非常重要的屏障，主要包括黏液、抗菌肽、IgA 等；上皮屏障又叫物理屏障，是隔絕內(nèi)外部的屏障，尤為重要。一旦上皮屏障被破壞，外界的大分子物質(zhì)就會(huì)“趁虛而入”，并且上皮屏障修復(fù)時(shí)間極長(zhǎng)。這些屏障功能相互協(xié)作，維持腸道的結(jié)構(gòu)和功能。而在動(dòng)物養(yǎng)殖中，常會(huì)因?yàn)槎喾N問(wèn)題導(dǎo)致這些屏障遭到破壞，常見(jiàn)的有：飼料質(zhì)量問(wèn)題，如飼喂霉變飼料或冰凍飼料；管理問(wèn)題，如豬舍內(nèi)的溫度不穩(wěn)定，通風(fēng)換氣不良，而且相對(duì)濕度又過(guò)大，容易讓各種致病微生物滋生；豬只抵抗力問(wèn)題，由于各方面的誘因，使豬的抗病力下降，細(xì)菌或病毒趁機(jī)進(jìn)入，豬腸道內(nèi)將會(huì)發(fā)生病理變化，導(dǎo)致豬只腹瀉。

2 豬腸道炎癥反應(yīng)產(chǎn)生的分子機(jī)制

2.1 非特異性免疫

豬腸道對(duì)于炎癥的非特異性免疫是上文中的生物屏障（免疫屏障、化學(xué)屏障、上皮屏障）起到作用。在食物進(jìn)入腸道時(shí)，除了各種大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)其中還蘊(yùn)含了病原菌、毒素以及一些應(yīng)激因子，這些非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入腸道后會(huì)破壞整個(gè)腸道系統(tǒng)。腸道通過(guò)各種信號(hào)傳遞產(chǎn)生炎性因子，而大部分的炎性因子又作為信號(hào)，腸道感受到菌群的變化后，外界的抗原以遞呈途徑誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生大量炎性因子，炎性因子又會(huì)引發(fā)自由基的反應(yīng)，在腸道會(huì)導(dǎo)致局部的炎癥，而由于自由基的反應(yīng)是短暫的，所以較容易恢復(fù)。淋巴細(xì)胞持續(xù)大量產(chǎn)生自由基就會(huì)嚴(yán)重破壞腸道，甚至導(dǎo)致上皮細(xì)胞的死亡。炎癥反應(yīng)是非常普遍的，但又有程度之分，嚴(yán)重的腸道炎癥不僅破壞上皮屏障，還會(huì)形成“腸漏”和潰瘍，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致全身性炎癥和感染，波及其他組織和器官。

2.2 特異性免疫

動(dòng)物體在應(yīng)對(duì)腸道炎癥中，特異性免疫也發(fā)揮著重要作用，如：細(xì)胞免疫、體液免疫還有一些免疫因子 如TNF-α，IL-10、IFN-γ 等，還包括一些免疫球蛋白等。

一些早期的研究資料表明，在種種動(dòng)物機(jī)體特異性免疫之中細(xì)胞免疫是腸道炎癥的重要因素，相關(guān)研究結(jié)果顯示細(xì)胞免疫中的T 細(xì)胞是主要免疫細(xì)胞。由于細(xì)胞免疫通常發(fā)生在腸道，細(xì)胞免疫反應(yīng)的分子機(jī)制也一直被作為腸道炎癥疾病和結(jié)腸腫瘤發(fā)生的治療靶點(diǎn)。有研究表明，T 淋巴細(xì)胞可根據(jù)其表面抗原不同分為兩種細(xì)胞：CD4+細(xì)胞和CD8+細(xì)胞，其中CD4+細(xì)胞是一種輔助型T 細(xì)胞，通過(guò)分泌合成細(xì)胞因子來(lái)協(xié)助免疫作用；CD8+細(xì)胞稱細(xì)胞毒性T 細(xì)胞，可直接對(duì)感染病原體的靶細(xì)胞產(chǎn)生殺傷作用。CD4+與CD8+兩種細(xì)胞數(shù)量上升，有效地緩解了患病動(dòng)物結(jié)腸炎的癥狀。

潰瘍性結(jié)腸炎是一種由輔助型T 細(xì)胞2 介導(dǎo)體液免疫所產(chǎn)生的炎癥，不僅細(xì)胞免疫會(huì)促使炎癥的發(fā)生，體液免疫在豬發(fā)生腸道炎癥反應(yīng)時(shí)也發(fā)揮著重要的作用。研究表明，降低機(jī)體內(nèi)腸道所固有的體液免疫也會(huì)加重腸道炎癥。其致病機(jī)理是腸上皮細(xì)胞的屏障功能減弱或腸通透性增加，腸道菌群刺激上皮細(xì)胞分泌各種炎癥介質(zhì)，引發(fā)免疫細(xì)胞與腸上皮細(xì)胞之間的異常作用，最終導(dǎo)致腸道免疫功能障礙，病原體和毒素侵染腸道細(xì)胞引起腸道炎癥。

動(dòng)物體內(nèi)的各種免疫因子可以說(shuō)是與整體病情變化也存在著一定聯(lián)系。雖然對(duì)于腸道炎癥的真正發(fā)病機(jī)制目前還尚不得知，但是已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)炎癥指標(biāo)和免疫球蛋白水平與患有腸道炎癥的動(dòng)物的腸道菌群分布存在著一定的關(guān)系，如其酶體亞基β1和β2增加，這也表明，通過(guò)對(duì)特定的免疫蛋白的調(diào)節(jié)可以讓腸道癥狀得到改善。免疫蛋白對(duì)改善腸道炎癥的癥狀有著一定的作用。

3 日糧纖維對(duì)腸道健康的作用

3.1 日糧纖維理化特性

日糧纖維，最早被定義為植物細(xì)胞的細(xì)胞壁中的不可被動(dòng)物消化分解的成分，包含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。但是隨著科研的不斷進(jìn)步，研究發(fā)現(xiàn)，日糧纖維的添加比例可能是影響腸道健康的重要因素之一。這與其理化性質(zhì)密不可分，包括其水合作用、黏性和可發(fā)酵性。就水合作用而言，將纖維分為可溶性纖維和不可溶性纖維兩種，前者易被腸道中的微生物分解利用，增加消化液與食糜的接觸時(shí)間促進(jìn)徹底消化；后者不會(huì)被消化，但可以增加消化物通過(guò)率。黏性則主要和纖維的多糖分子量、側(cè)鏈結(jié)構(gòu)及纖維溶解性存在聯(lián)系。至于可發(fā)酵性，由于日糧纖維無(wú)法被單胃動(dòng)物直接利用，其主要依賴腸道微生物群的降解發(fā)酵，所以日糧纖維的可發(fā)酵性對(duì)單胃動(dòng)物是否能夠利用日糧纖維起了決定性作用，纖維木質(zhì)化程度越低，可發(fā)酵性越高，則消化率越高，反之則越低。

據(jù)相關(guān)的研究，發(fā)現(xiàn)在豬飼糧中添加日糧纖維能夠通過(guò)影響腸道微生物群的組成，從而使有益菌與潛在致病微生物的比例得到改變，使腸道環(huán)境的pH 降低，加強(qiáng)黏膜屏障，最終達(dá)到改善豬腸道健康，并加強(qiáng)其免疫性能的作用。然而不同來(lái)源和理化性質(zhì)的日糧纖維對(duì)腸道健康的影響及作用機(jī)理并不一致。以前的觀點(diǎn)主要認(rèn)為日糧纖維在豬飼糧上的應(yīng)用會(huì)對(duì)包括腸道微生物群落組成和發(fā)酵終產(chǎn)物的生成產(chǎn)生決定影響，從而影響豬后腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，會(huì)降低其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，降低攝入能量等，從而使豬的飼料利用率下降。然而，并不是所有的纖維都具有這種負(fù)面作用。來(lái)源不同、含量水平不同的纖維由于其自身理化性質(zhì)的差異，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率及能量攝取的影響也存在一些差異?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中含有羧基、羥基類側(cè)鏈基團(tuán)的日糧纖維可產(chǎn)生類似弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，能夠與陽(yáng)離子，尤其是有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行交換，且交換可逆。纖維對(duì)陽(yáng)離子的可逆交換會(huì)對(duì)消化道的滲透壓以及氧化還原電位等產(chǎn)生影響，并形成有利于消化吸收的環(huán)境。日糧纖維在動(dòng)物腸道內(nèi)被腸道微生物群發(fā)酵利用，從而提供部分單胃動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育所需的能量。日糧纖維具有非常強(qiáng)的持水性，因此可增加排便速度和糞便體積，并對(duì)直腸以及泌尿系統(tǒng)釋壓。

3.2 豬腸道健康的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

腸道是動(dòng)物體重要的消化器官，其不僅讓食物與動(dòng)物機(jī)體的內(nèi)環(huán)境分開(kāi)，在機(jī)體有效地消化、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)又阻止有害物質(zhì)進(jìn)入腸腔。所以腸道健康決定了整體的機(jī)能和生產(chǎn)力水平，對(duì)生產(chǎn)和科研有至關(guān)重要的作用。腸道健康與腸道微生物組成、代謝物底物和腸道的結(jié)構(gòu)發(fā)育有關(guān)。

3.3 日糧調(diào)控豬腸道健康的作用機(jī)制

通過(guò)有關(guān)資料可知，由于我國(guó)過(guò)去長(zhǎng)期依賴“玉米-豆粕”型日糧而導(dǎo)致飼料短缺。新型非糧型飼料中多含有豐富的植物纖維，傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)觀念認(rèn)為，豬的日糧中若是含有太多纖維，將不利于日糧的消化吸收，這是因?yàn)閱挝竸?dòng)物無(wú)法消化其豐富的纖維成分，從而不利于養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。但是通過(guò)現(xiàn)代科技的發(fā)展，日糧纖維可以幫助豬只維持正常的腸道形態(tài)、調(diào)節(jié)腸道菌群、增強(qiáng)腸道免疫力已經(jīng)得到證明。日糧纖維對(duì)豬腸道的調(diào)控可謂是多個(gè)方面的，首先日糧纖維可以影響單胃動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收。豬的腸道沒(méi)有消化纖維的消化酶，日糧纖維包裹營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能與相應(yīng)的消化酶接觸，導(dǎo)致相應(yīng)的消化酶無(wú)法分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，消化率下降。但有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示豬體對(duì)麥麩類纖維利用效果更好，對(duì)機(jī)體養(yǎng)分消化率的維持效果更佳。研究表明，日糧纖維對(duì)豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量的表觀消化率有負(fù)面作用，但是添加日糧纖維可對(duì)母豬的行為福利、繁殖性能的提高產(chǎn)生積極作用。除了消化率，日糧纖維還可通過(guò)調(diào)節(jié)仔豬體內(nèi)的菌群來(lái)防止腹瀉，從而提高了仔豬的存活率。而畜牧業(yè)中為保證母豬正常的繁殖性能常常利用飼料中的纖維來(lái)維持母豬孕期體重，從而減少哺乳期體重?fù)p失，為下一個(gè)周期的配種妊娠奠定基礎(chǔ)。日糧纖維經(jīng)微生物發(fā)酵可產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，如乙酸、丁酸、丙酸等，從而導(dǎo)致腸道內(nèi)pH下降，有利于對(duì)腸道內(nèi)正常的酸性環(huán)境的維持，對(duì)有益菌乳酸菌、雙歧桿菌增殖和對(duì)腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的維持有一定作用。因此，單胃動(dòng)物依賴腸道微生物也可以充分利用日糧纖維。最后，日糧纖維還可以調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)的生物屏障，對(duì)于豬腸道非特異性免疫對(duì)抗腸道炎癥也有很大的幫助。

3.4 豬腸道炎癥反應(yīng)與日糧纖維調(diào)控腸道健康的互作關(guān)系

經(jīng)多種資料證實(shí)，日糧纖維在對(duì)抗豬腸道炎癥的反應(yīng)中有著不可或缺的作用。豬只能通過(guò)腸道微生物來(lái)利用日糧纖維，而日糧纖維發(fā)揮著益生元的作用，通過(guò)調(diào)節(jié)豬腸道內(nèi)環(huán)境，如生成有機(jī)酸降低腸道內(nèi)pH 改善內(nèi)環(huán)境，對(duì)病原菌滋生產(chǎn)生抑制作用的同時(shí)促進(jìn)豬腸道內(nèi)有益菌的數(shù)量增長(zhǎng)，而豬腸道對(duì)于外來(lái)入侵細(xì)菌的防衛(wèi)功能正是依靠這些微生物構(gòu)成的生物屏障來(lái)完成的。生物屏障是腸道的非特異免疫的一道防線，防止外來(lái)病原體“趁虛而入”，日糧纖維就是通過(guò)調(diào)控腸道屏障功能來(lái)維持腸道健康豬腸道內(nèi)的正常的免疫功能。據(jù)相關(guān)的研究，在豬飼糧中的添加足夠的日糧纖維改變豬腸道內(nèi)微生物比例，確實(shí)可以加強(qiáng)黏膜屏障并最終達(dá)到改善豬腸道健康，并加強(qiáng)其免疫性能的作用。而對(duì)于特異性免疫而言，日糧纖維也可以通過(guò)提高動(dòng)物體內(nèi)T 淋巴細(xì)胞的比例來(lái)起到緩解腸炎病癥的作用；此外，日糧纖維還可以通過(guò)調(diào)控促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子等有關(guān)炎癥細(xì)胞因子的釋放來(lái)增強(qiáng)豬腸道對(duì)于炎癥的免疫功能。

炎癥產(chǎn)生也包括飼料因素，豬只胃腸道難以適應(yīng)變更速度過(guò)快的飼料，例如秋季新玉米收獲后未經(jīng)熟化就用來(lái)飼喂，抗性淀粉含量高難以完全消化會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)性腹瀉的發(fā)生。但日糧纖維可以通過(guò)水合作用，降解利用可溶性纖維，大大增加了消化液與食物殘?jiān)慕佑|空間，促進(jìn)徹底消化。不可溶性纖維則會(huì)增強(qiáng)食物的通過(guò)率，防止有害物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間留在體內(nèi)，保護(hù)豬腸道內(nèi)環(huán)境不被破壞。

總之，作為畜禽飼糧中不可或缺的重要成分之一的日糧纖維，充分發(fā)揮著加強(qiáng)腸道免疫功能，調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)濃度，促進(jìn)消化等重要作用。

4 小結(jié)

日糧纖維可以使有益菌的數(shù)量增加，使有害菌的數(shù)量降低，從而對(duì)腸道微生物環(huán)境進(jìn)行改善；還可以對(duì)免疫力的提高產(chǎn)生促進(jìn)作用，保護(hù)生物屏障防止細(xì)菌進(jìn)入，提高T 淋巴細(xì)胞的數(shù)量；日糧纖維還可以加快腸道消化，避免因飼料變更過(guò)快所導(dǎo)致的胃腸道難以完全消化問(wèn)題，所以日糧纖維對(duì)于調(diào)控腸道炎癥有著非常重要的作用。