日粮中添加谷氨酰胺对断奶仔猪小肠形态和木糖吸收影响

C.B.Hsu等著 王 琤，王学文，于学红，王仁华  译

（1.江西省兽药饲料监察所，江西  南昌  330029；2.北京维通利华实验动物技术有限公司  北京  100191；3.江西农业大学动物科学技术学院  江西  南昌  330045）

断奶后营养摄入不足，往往造成肠绒毛损害，最终导致断奶仔猪生产性能的下降（van Beers-Schreurs等，1998）。谷氨酰胺（Gln）是一种非必需氨基酸，是合成肠的蛋白质的前体以及为嘌呤/嘧啶核苷酸提供了主要能源来源。此外，它还可以被用来作为能量来源，以支持肠上皮细胞（Newsholme等，2003；Wu等，1996）和淋巴活化细胞（Wu等，1995）的分化和增殖。谷氨酰胺是发现在动物的血液和母猪乳汁中最丰富的游离氨基酸（Wu和Knabe，1994）。

按照正常摄入量，日粮中的谷氨酰胺在小肠被代谢完全，体内所有谷氨酰胺是通过谷氨酰胺合成酶进行合成的。谷氨酰胺在体内合成的位置为：肺、脂肪组织、肌肉和骨骼，在一定条件下，肝脏中也能合成。脯氨酸是谷氨酰胺在肠道的一种代谢终产物（Wu等，1995）。

以往的研究表明，谷氨酰胺在断奶期间以及应激条件下如损伤和感染时是一种条件性氨基酸（Newsholme，2001）。Yi等（2005）研究表明，谷氨酰胺对维持肌肉谷氨酰胺浓度有利，并能恢复仔猪淋巴细胞对大肠杆菌防御功能。此外，由于谷氨酰胺对全身炎症反应的调节作用，它已被认为具有用于治疗炎症性疾病的可能（Singleton和Wischmeyer，2008）。然而，仅依靠内源性谷氨酰胺是不够的，需在动物日粮中额外添加（Hall等，1996）。本研究的目的是评定日粮中添加谷氨酰胺对断奶仔猪小肠形态，木糖吸收能力以及断奶仔猪生长性能的影响。

1 材料与方法

1.1 动物与日粮

本研究的动物饲养方案被动物管理与使用委员会批准。48头（28±2）日龄的断奶杂交仔猪（长白×约克夏×杜洛克）根据体重和性别被随机分配到3个日粮处理的12栏进行饲养。日粮处理包括：对照组（C）饲喂基础日粮，日粮中添加谷氨酰胺取代相应比例的玉米淀粉形成的1%（1%谷氨酰胺）日粮处理组和2%（2%谷氨酰胺）日粮处理组。基础日粮（表1）是玉米—豆粕型日粮，其消化能（DE）14.49 MJ/kg，粗蛋白（CP）20.3%，赖氨酸1.17%，以上指标均符合NRC（1998年）标准的要求。在试验的21 d内，仔猪被饲养在有漏缝地板的传统保育栏中。自由采食和饮水。每周记录每头仔猪的体重，饲料消耗和饲料转化效率（G/F）。

表1 基础日粮组成      %

表2 基础日粮营养价值 %

1.2 小肠形态学观察

在仔猪断奶后14 d每个日粮处理组中抽取4头仔猪进行屠宰。仔猪通过吸入氟烷进行麻醉。通过肠道切除术切除一定长度的小肠，分别为十二指肠、空肠和回肠的10%、50%、90%的长度。在每个肠段上切取4 cm的组织样本。这些样品先用 0.1mol pH 为 7.2的磷酸缓冲溶液（PBS）进行冲洗，然后在10%的中性甲醛溶液中固定。经过24 h，样品再经冲洗后，切成1 cm2的组织块（每个肠段2个），并存储在新鲜固定液中。石蜡进行包埋后，用切片机切成厚度为6 μm的切片，并用苏木精曙红染色，最后在光镜下检测。根据Yu和Chiou（1997）的测定方法测量每个肠段完整小肠绒毛的高度（VH）和隐窝深度（CD）。取自空肠和回肠的4 cm肠段用电子扫描显微镜进行形态学观察。肠道标本固定在10%中性甲醛缓冲液中，然后用PBS溶液漂洗3次，放置在1%四氧化锇溶液中过夜，然后再用PBS溶液漂洗4次。逐渐增加酒精质量分数从50%到100%对样品进行脱水，喷涂金30 min后放置在扫描电子显微镜（HITACHI S-300）下扫描。

图1 对照组和谷氨酰胺添加组的绒毛形态 

1.3 木糖吸收能力测定

在仔猪断奶后第7天和第14天，每个日粮处理组中抽取8头仔猪用于测定小肠主动吸收的能力。手术前，仔猪禁食16 h，然后给仔猪灌胃10%的D-木 糖（Sigma Chemical Inc，USA）溶液，剂量为 1 mL/kg。灌胃 1 h 后，通过前腔静脉采集血液样本（6 mL）储存在含有乙二胺四乙酸（EDTA）的抗凝管中。离心分离血浆并储存在－20 ℃的环境中，直至用于D-木糖的测定，测定方法参考Trinder（1975）。通过仔猪灌胃木糖前后血浆中木糖浓度的变化确定其吸收能力。另外12头仔猪在28日龄被随机选取测定木糖吸收能力作为数据参考。

1.4 统计分析

试验数据使用SAS（1999）程序中的一般线性模型（GLM）进行方差分析（ANOVA）。邓肯氏新复极差测验被用于处理间的差异比较。对谷氨酰胺添加效果进行了正交对比比较。当P＜0.05时，表示差异显著，当P＜0.10时，表示有差异趋势。

2 结果

2.1 肠道形态

试验第14天回肠、十二指肠和空肠的形态见表3。结果显示，与对照组相比，谷氨酰胺添加组十二指肠和空肠的绒毛高度显著增加（P＜0.1）。然而，1%和2%谷氨酰胺组间没有显著差异。图1显示了扫描电子显微镜下对照组和谷氨酰胺添加组空肠（图1A，B和C）和回肠（图1D，E和F）的绒毛形态。一般来说，许多猪的绒毛表现为削钝和褶皱（图1B，C，E和F）。在对照组的一些仔猪的肠绒毛顶端，绒毛表面上皮出现侵蚀与损伤（图1A和D）。与对照组相比，谷氨酰胺添加组肠道的形态完整性较好。

2.2 木糖吸收能力

表4显示了3种处理组仔猪血浆中木糖的浓度。断奶时仔猪的血浆木糖平均浓度为 0.17 mmol/L。在仔猪断奶后第7和14天，1%和2%谷氨酰胺组血浆木糖吸收浓度变化分别为由0.78 升至 1.20 mmol/L 和由 0.95 升至1.23 mmol/L，均优于对照组（由 0.86升至 0.97 mmol/L）。

2.3 生产性能

试验仔猪的生产性能见表5。试验表明，各日粮处理组仔猪在平均日增重（ADG）、日采食量和饲料报酬等性能指标上没有显著差异。然而，与对照组相比，1%谷氨酰胺组仔猪在试验的第8至14天和第15至21天的ADG分别提高了30%和8%，2%谷氨酰胺组仔猪在试验的第8至14天和第15至21天的ADG分别提高了20%和30%。总体而言，在21 d的试验期，与比对照组相比，谷氨酰胺添加组仔猪ADG提高21%～28%。

表3 补充谷氨酰胺对断奶仔猪肠道形态的影响

表4 补充谷氨酰胺对断奶仔猪血浆木糖浓度的影响       mmol/L

3 讨论

众所周知，仔猪断奶会引起小肠形态结构的变化，如绒毛萎缩，绒毛高度降低和隐窝深度增加，这将减少肠道吸收面积（van Beers-Schreurs等，1998）。如果肠绒毛萎缩是可以预防的，这将提高断奶仔猪对养分的消化吸收和清除生长障碍（Pluske等，1997）。

在本研究中，结果显示，补充谷氨酰胺对断奶期间14日龄的仔猪十二指肠和空肠的绒毛高度有提高的趋势（P＜0.1）和提高木糖吸收的能力。该结果与先前的研究结果一致，在全肠外营养（TPN）中补充谷氨酰胺或谷氨酰胺二肽可阻止人类和大鼠肠道萎缩（Schroder等，1995）。Liu 等（2002）研究表明，在仔猪断奶后第1周补充1.0%谷氨酰胺可阻止空肠萎缩。Yu等（2002）同样指出，日粮中添加1.0% 的 谷 氨 酰 胺 和 1 000 mg/kg 的核苷酸可提高采食量和肠绒毛的高度。其原因是谷氨酰胺促进细胞存活和肠黏膜细胞增殖，而且由谷氨酰胺合成谷胱甘肽进而保持黏膜的完整性和防御能力。另一种解释可能是谷氨酰胺对肠上皮细胞形成紧密连接的屏障和Caco - 2 细 胞 形 成 单 层 有 促 进 作 用（Liu等，2002；Wu等，1996）。这种机制也同样涉及到动物和人类体内谷氨酰胺介导肠屏障功能的调节（Li等，2004；DeMarco等，2003）。此外，谷氨酰胺能刺激肠道黏膜蛋白质合成和维护肠上皮细胞屏障通透性（Coeffier等，2003；Le Bacquer 等，2003），这将有助于维持上皮屏障功能。我们的研究表明，对照组仔猪肠绒毛一定程度上遭到破坏可能是由于营养摄入不足，它可能会导致细胞的更新率增加以及绒毛高度降低。目前的研究表明，在仔猪断奶后第7至14天，与对照组相比，谷氨酰胺添加组仔猪肠道对木糖的吸收能力提高。因此，补充谷氨酰胺可提供对肠细胞增殖的有利环境，预防肠道萎缩和活化吸收功能。

研究表明，谷氨酰胺对提高仔猪生产性能无显著影响；然而，与对照组相比，在21 d的实验期间，谷氨酰胺添加组仔猪的ADG提高21%～28%。Zou等（2006）发现仔猪日粮中补充1%谷氨酰胺可在断奶后前10 d降低料/肉比12%，并在断奶后11～20 d增加仔猪ADG日增重27.8%以上。Wu等（1996）报告指出，日粮中添加0.2%至1.0%的谷氨酰胺对断奶后一周仔猪的采食量、日增重和饲料报酬没有显著影响，但1%谷氨酰胺添加组仔猪在断奶后一周较对照组仔猪的饲料报酬高25%。Lee等（2003）同样指出：在断奶后21 d，日粮中添加1.5%谷氨酰胺对采食量、日增重和饲料报酬没有影响，但对小肠发育和胆汁免疫球蛋白A（IgA抗体）的产生有所改善。类似的结果也出现在Bartell和Batal（2007）对鸡的研究中，其结果表明：1%谷氨酰胺可以提高鸡的生产性能，促进胃肠道健康，并增加血清抗体IgG和IgA的浓度。Yi等（2005）研究表明，在17日龄断奶仔猪日粮中添加2.0%的谷氨酰胺在11 d的饲喂期内对仔猪的生长性能没有影响，但是谷氨酰胺通过维持肠道形态和功能对大肠杆菌K88的生长有抑制作用。Zou等（2006）阐述了谷氨酰胺对肠能源的重要性，它是蛋白质和DNA合成的必要先导物质，并阐述了谷氨酰胺代谢物的生物调节功能。最近，分子学研究的结果显示日粮中补充谷氨酰胺会增加肠道的基因表达（120%～140%），这对细胞生长和氧化剂清除非常必要（Wang等，2008）。然而，谷氨酰胺的添加产生并没有对生长性能产生直接影响，原因可能是生产性能不会单独受到谷氨酰胺的影响，可能与其他不确定的环境因素有关。因此，从以上结果可知，谷氨酰胺的添加对断奶仔猪的生产性能似乎没有显著的提高影响，但对提高肠绒毛形态的改善具有积极的作用。

总之，日粮中补充谷氨酰胺可能有利于改善小肠绒毛形态，木糖的吸收能力，并有助于断奶仔猪平均日增重的趋势。

略）