断奶仔猪肠道健康与免疫调控

魏 能 杨玉峰 何 健 周秀琼 敖 翔

（四川铁骑力士集团公司 冯光德实验室，四川 绵阳 621006）

仔猪从出生到断奶后一个阶段的培育状况会直接影响其整个生长育肥阶段的成绩。仔猪断奶后常常出现食欲降低、消化不良、饲料利用率低、免疫力和抗病力下降、腹泻等现象，最终表现为生长抑制，即所谓的“仔猪断奶综合征”。多年来，人们从营养学、免疫学和消化生理学等多方面进行探讨，以便在深入了解仔猪消化器官结构和功能发育的基础上，寻求解决这一问题的途径。

肠道既是动物消化食物、吸收营养的主要场所，也是体内最大的免疫器官。然而，由于断奶后仔猪面临饲料和环境等各种外界因素的应激，使得仔猪常常出现食欲差、消化功能紊乱，从而导致肠道屏障受损，肠绒毛萎缩，隐窝深度加大，进而出现腹泻和生长缓慢的现象。断奶应激是造成肠道受损的主要原因，同时也是实施早期断奶的最大技术障碍。目前，通过研究揭示仔猪肠道的发育规律，并通过维持仔猪肠道健康来缓解仔猪断奶应激造成的负面影响，已成为现代营养学研究的热点。本文从仔猪肠道生理和免疫调控两方面进行综述，期待寻求更好的方法来解决仔猪断奶综合征的难题。

1 断奶仔猪肠道消化生理特点

仔猪断奶时肠道发育不全，同时处在高应激状态，仔猪行为（常规行为和采食行为）、肠道功能（分泌功能、蠕动功能、消化功能、吸收功能、防御功能等）、免疫系统（小肠免疫和常规免疫）等发育不健全。同时，将仔猪与母猪分开对仔猪来说是一个很大的应激，主要是把仔猪从母猪圈舍转移到断奶仔猪圈舍同不同窝别的仔猪混养在一起引起的；综合这些应激因素就足以形成诱发仔猪患病条件。

断奶后，仔猪的日粮性质发生了巨大变化：仔猪从液体母乳转为吃固体干饲料，仔猪消化道酶系统和生理环境等都不适应，对仔猪来说是一个较大的应激。仔猪在应激条件下会产生过敏反应，使得小肠结构和形态发生了功能性变化：隐窝深度增加，绒毛萎缩，小肠消化酶的活性降低，严重影响了小肠吸收、分泌和渗出性功能。

在断奶期间，因仔猪尚未建立稳定的肠道微生态系统，自身抵抗力较低，易受各种病原微生物的侵袭，如肠道病原菌的感染（大肠杆菌：产肠毒素型及致肠病性大肠埃希氏菌）、病毒感染（轮状病毒）等。仔猪由于消化功能尚未完善，采食低，某些日粮的原料中存在抗营养因子（胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素－植物来源、抗原等），大大降低了饲料的消化利用率，这可能是引起仔猪生长受阻甚至腹泻等现象的重要原因。

2 肠道健康

2.1 断奶应激对仔猪肠道生理机能的影响

应激可能是引起断奶仔猪胃肠道功能变化（蠕动和排空、黏液分泌、渗透性和水分吸收）的首要因素。R.Pluske等通过对大白仔猪和长白仔猪的研究数据表明，2周龄或4周龄的断奶仔猪整个胃肠道发育尚不健全。断奶后通过饲喂加工处理过的饲料，随着采食量的增加，仔猪机体器官、消化道器官和辅助消化器官重量增加（除了脾脏外）。14日龄断奶的仔猪，胃、小肠占活体重的相对重量明显增加，盲肠和结肠也有一定程度的增加；但是随着断奶后时间的延长，这种差异有逐渐减小的趋势。

仔猪断奶后突然厌食，目前广泛地认为这是导致断奶仔猪肠道紊乱的主要原因（Thacker P.A.等）。因此，刺激仔猪摄食对加强仔猪肠道结构和功能有好处。脱脂奶粉和乳清粉适口性好并且能量蛋白消化率高，有利于提高采食量和仔猪健康，提高饲料利用率。提供液体饲料，动物蛋白性日粮如初乳、喷雾干燥血浆蛋白粉（SDP）等对断奶仔猪肠道多方面都有好处。Van Dijk A.J.等研究表明，如添加SDP 6%能提高生长27%，大约提高采食量25%。将SDP和其它营养物质一起放入给断奶仔猪饮用，可以降低仔猪腹泻和减少肠道损伤。提高SDP的用量，会有更积极的效果，主要原因可能是SDP中IGF－1因子的促合成代谢活性、特定的免疫球蛋白促糖蛋白和免疫球蛋白的保护作用。SDP会降低促炎性细胞因子（IL－1β、IL－6和TNF－α）在很多组织的基因表达，降低黏膜免疫细胞的密度（Jiang R.等）。

2.2 断奶应激造成肠道结构和功能变化的分子机制

断奶仔猪的饲料采食量突然下降会导致严重的营养缺乏和生长受阻，从而影响小肠各个方面的结构和机能，导致肠道紊乱和腹泻。Spreeuwenberg M等通过研究发现，仔猪断奶后2 d小肠和小肠黏膜的相应重量要减轻20%～30%，需要5～10 d的再生才能完全恢复。早期断奶仔猪同传统饲养的断奶仔猪在肠道形态上没有明显差异。从断奶前3 d到断奶后9 d，断奶当天绒毛高度最高，第3 d最短，断奶后3～7 d隐窝深度最深，断奶后3～7 d隐窝的细胞分裂增殖活力不断提高；断奶后第3 d,小肠的形态变化最大。Vander Meulen J.等研究发现，中晚期断奶（28 d同49 d相比），对断奶仔猪小肠绒毛高度影响很小，且对隐窝深度没有影响。研究还发现仔猪日龄、重量和性别对绒毛高度、隐窝深度和刷状缘、胰酶活性、麦芽糖酶、葡萄糖淀粉酶、蔗糖酶、胰蛋白酶没有一致性影响。M.S.Hedemann等在小肠的五个部位检测到三种肽酶：氨基肽酶、二肽基肽酶Ⅳ和γ谷氨酰基转肽酶，断奶影响氨基肽酶和二肽基肽酶的活性，这两种酶在仔猪断奶后逐渐降低，第3 d逐渐上升，直到第9 d恢复。

Pierzynowski S.G.等通过研究发现，除了脂肪酶外，仔猪断奶几天后组织中的mRNA和酶的活性逐渐上升和恢复，这可能是仔猪对断奶日粮的适应性反应，断奶仔猪胰腺组织、胰液、胰岛素和淀粉酶活性都显著升高。相反，在断奶后的14 d里，乳糖酶活性不断下降，且差异显著。Nabuurs M.J等报道，小肠具有很多重要功能，如吸收营养，吸收和分泌电解质，分泌黏液素和免疫球蛋白和选择性地阻止有害抗原和病原体。Bach T.A等采用内壁扫描的方法，检测到电解质网状助熔剂穿过肠道黏膜模拟肠道组织微循环。14 d断奶的仔猪基础微循环比7 d未断奶的仔猪微循环降低，且小肠末端微循环也比7 d未断奶的仔猪低。断奶后2～5 d，小肠前端基础微循环升高，而回肠微循环降低；结肠基础微循环2日龄的未断奶的仔猪高于14日龄断奶的仔猪。Marion J等考虑到断奶日龄对小肠结构和功能的影响，研究了7日龄和21日龄断奶仔猪的小肠结构，结果表明7 d断奶仔猪的小肠长度和宽度的结构性变化比21 d断奶的仔猪更显著，胰腺功能的适应性也更慢，结果表明，仔猪14日龄断奶是合理的。但是另外有一些研究表明（Pluske J.R.等），断奶日龄与断奶仔猪的小肠绒毛和隐窝的结构、刷状缘的特定活力和胰酶活性没有一致性的关系。

2.3 日粮对仔猪肠道生理机能的影响

Le Dividich J等研究发现，尽管24 h之内已有50%的断奶仔猪吃第一餐日粮，但是48 h的时候仍然有10%的才吃第一餐。因此刚断奶的仔猪至少需要3 d时间来满足能量的维持需要，8～14 d才能恢复到断奶前的能量摄入水平。

Boudry G等研究结果表明，断奶仔猪日粮的功能性胜过于结构性。饲喂谷物型基础日粮的仔猪碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性高于饲喂以奶为基础饲粮的仔猪，小麦型日粮组的仔猪二肽基肽酶的活性高于其它组，谷物型饲粮组仔猪Na+型葡萄糖吸收是以奶为基础的日粮组仔猪的1.7倍，谷物型饲粮组仔猪诱导血清素和小肠血管活性多肽分泌物增加一倍。断奶期，摄入高营养日粮组保持了小肠的完整性，而低营养日粮摄入组增加了肠壁渗出性和炎症反应，肠绒毛萎缩。跟高营养日粮摄入组相比较，低营养日粮摄入组IL-1β的mRNA表达更高，在空肠中段T细胞的数量相近。断奶仔猪干物质摄入高对小肠绒毛高度是有利的，但对旁细胞运输是不利的。

仔猪日粮摄入过多会影响小肠形态，还会影响pH值（特别是胃）和微生物群。但日粮蛋白原不会影响小肠的pH值和微生物群，对小肠形态也没有影响（除了小肠中段绒毛高度外）。固体颗粒饲料摄入的多少影响了绒毛结构但不影响黏膜对大分子或小分子的渗透性。对比液态和颗粒饲料，日粮的物理形态对断奶仔猪绒毛高度、隐窝深度、IL-8的mRNA的表达没有显著影响。

2.4 蛋白、功能性氨基酸对肠道健康的影响

断奶后，肠道蛋白质合成率提高而肌肉蛋白质合成率下降，肠道蛋白的合成还受蛋白质和色氨酸缺乏的影响（Marion J等）。D.C.Brown等用免疫组织化学的方法量化了大量细胞表达的CD2、CD4、CD172，并用形态学的方法评价了十二指肠、空肠、回肠的杯状细胞分泌的中性黏蛋白、酸性黏蛋白和含硫黏蛋白。发现不同的管理系统对这些参数没有影响，但是日龄、断奶时间和管理体系对免疫细胞和杯状细胞黏液的分泌有交互作用。

仔猪从出生到14日龄肠道重量占体重由2%增加到6%，大量营养物质的摄入贡献最大。但是短暂的断奶厌食导致肠道蛋白和DNA总量下降，特别是小肠前段；肠道营养需要主要由肠道和动脉系统供应，前者一般供应细胞增殖和繁育，跟未断奶期相比，在仔猪断奶期，小肠上皮细胞氨基酸代谢中，谷氨酸、精氨酸和胱氨酸的代谢增强（Burrin D.G等）。Ewtushick A.L等报道，断奶后一周为仔猪日粮提供1%～4%谷氨酰胺和6.5%的谷氨酸会不同程度促进肠道结构发育和饲料利用率。丙氨酸和甘氨酸能促进断奶仔猪抑制分泌因子的产生，从而提高生产性能和降低腹泻率。多胺能促进10日龄以内的仔猪的肠道完善和生长性能，但对日龄大一些的仔猪则有负面作用（Goransson L等）。

断奶后，细胞、组织和器官要经受各种应激，包括热应激，抵抗热应激要借助于热休克蛋白（HSP），热休克蛋白对肠道细胞有保护作用，HSP主要有低中高三种，分别为 HSP27、HSP70、HSP90(Wischmeyer P.E等)。HSP27参与维持细胞结构的肌动蛋白纤维的动力学，HSP70调解耐热性和保护细胞免于凋亡、细胞内毒素、氧化反应、辐射和局部缺血的损害。HSP90则被认为是细胞生长和形成差异化的结构型蛋白(Feder M等)。最近研究表明，通过细胞培养HSP27和HSP70可以促进丁酸盐和谷氨酰胺的保护作用。有趣的是，HSP保护细胞的免疫应答机制包括抑制前驱细胞因子的产生和减少上皮细胞的增殖。

肠道黏蛋白和功能性氨基酸对肠道健康有一定影响作用。黏蛋白跟黏液一起通过润滑、物理化学保护和制止病原菌黏附滋生(Forstner J.F等)。一些氨基酸具有基本的肠道保护和防御的作用：如苏氨酸与黏液，半胱氨酸和谷胱甘肽，色氨酸和组氨酸与5-HT(5-羟色胺)，组氨酸和蛋氨酸与多胺，精氨酸和含氮氧化物等。添加谷氨酰胺有利于断奶仔猪免疫系统发育(Burrin D等)，添加谷氨酰胺不仅能显著改进肠系膜淋巴节免疫细胞，还可以抑制抗原细胞CD4+的增长，在T细胞激活反应后（植物血球凝集素），促进Th-1型细胞因子的反应。在淋巴细胞内保持合适的谷胱胺肽能促使机体保持良好的免疫系统功能。研究还发现细胞内的谷胱甘肽水平即使发生较小的变化，也会对淋巴细胞有很大的影响。在DNA的合成反应中，谷胱甘肽对中级氧化反应有精确的敏感性和高水平的抗氧化功能。仔猪发病期，免疫功能跟半胱氨酸和谷胱甘肽的缺乏有关，提供半胱氨酸有利于免疫力的提高和机体内的储存量。

3 肠道免疫调控

3.1 仔猪免疫系统的早期发育

胎儿在怀孕后17 d即被发现在卵黄液和肝中有中性粒细胞，其中多数为SWC3+，21 d后在胸腺中发现中性粒细胞有增殖，在胎儿胸腺有两个峰值，由胸腺细胞演变为T细胞前体，T淋巴细胞群再分化。而胸腺被证实是合成IgA和IgG的唯一位置并且是多种自身抗体的资源库。H.Stepanova等研究了初生仔猪淋巴群的变化，特别是γδT淋巴细胞在血液、脾脏和淋巴结的变化。在初生仔猪发育过程中，γδT淋巴细胞在脾脏和血液中的含量显著增加，总的含量跟日龄没有明显关系，且γδT淋巴细胞的次级体γδTCR+、CD8+的含量显著增加。作为CD4+淋巴细胞比例下降的补偿，初生仔猪 CD8+、CD3+、CD4+、TCR-增加显著。

3.2 仔猪免疫调控

3.2.1 肠道细胞的免疫功能

仔猪肠道细胞在肠道免疫系统中主要有四种功能：第一，固有免疫机制中，上皮细胞作为物理性屏障，这种功能主要通过紧密连接、黏着连接和在上皮细胞顶端的胞桥连接作用而维持细胞的有序性和机构的稳定性。一些物理或化学的因素会引起紧密连接，内在的因素如：激素类、神经传导物、蛋白酶、细胞因子等；外在的因素如：日粮污染、细菌毒素、霉菌毒素和生物外源性物质。第二，黏液层的保护作用。第三，分泌防御素和其它的抗菌肽。第四，分泌趋化因子和细胞因子。

3.2.2 肠道免疫系统的炎症反应机制

近来的研究表明局部炎症反应的先兆包括：免疫细胞的渗入和炎症先驱性，细胞因子基因表达的增加；通过提高热休克蛋白来保护细胞；还有些迹象如，由于蛋白酶（基质降解因子）而促使组织发生变化最后导致黏膜吸收和分泌矿物质的功能紊乱和渗透性增加。断奶是仔猪保育的关键时期，由于肠道紊乱、传染病和腹泻会增加仔猪易感性，导致断奶仔猪小肠绒毛和隐窝形态的变化、刷状缘酶活性的变化和肠道病原的侵入，而小肠组织损伤被认为是由于超免介导反应的开始。

肠道变化和断奶仔猪腹泻开始被认为是仔猪肠道对日粮蛋白免疫应激反应的结果，断奶仔猪突然的厌食症是由于肠道炎症反应还是日粮抗原做出的反应尚未被证实。Pie S等在断奶仔猪肠道炎症研究中表明，仔猪断奶后2 d血清IL-1浓度出现短暂上升，断奶后的前2 d，当小肠绒毛高度、隐窝深度和消化酶活性急剧下降的时候,炎症反应的细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α基因表达却在增加；除了TNF-α外，基因表达重回到断奶前的水平。Konstantinov S.R等研究发现，断奶后的前2 d，IL-8在空肠的基因表达下降，在结肠前端的表达上升，在其他肠段没有显著的变化，在十二指肠、回肠和结肠前端IL-12P40 mRNA的水平也下降。

J R McDermott等在小白鼠上的实验研究了关于采食的免疫调控，调控小肠内分泌细胞。小肠炎症发生后，由于提高了CCK水平，所以会导致动物采食量减少；随着感染的继续，动物的采食和CCK的表达会受到CD4+T淋巴细胞凭借IL-4和IL-13而进行特殊的调控。在人和鼠的实验中均发现，B淋巴细胞的增殖对常规免疫系统的功能也是很重要的，而小肠黏膜集合淋巴结在肠道系统中有着非常重要的防御和免疫调控的作用。

3.2.3 肠道黏膜免疫系统的调控

Frank heller等在研究肠道微生物和黏膜免疫反应的实验中发现，在仔猪机体内有大量的B淋巴细胞，IgA是体内产生的免疫球蛋白，分泌进入肠道，直接作用于细菌和细菌的组成部分，阻止微生物黏附在黏膜细胞上并且能中和毒素。同时，大量IgA的产生也是与肠道细菌密切相关的，无菌动物只含有很少的淋巴液和IgA。还发现黏膜免疫系统的特有功能，即使有大量的抗原也不会引起炎症免疫反应，T细胞产生IL-10/TGF-β等消除其他T细胞的免疫抑制功能。Ian R.Sanderson等研究了短链脂肪酸通过肠道上皮细胞调控信使基因的表达，结果表明，肠道内短链脂肪酸的浓度随日粮发生显著性变化，日粮发生大的变化对黏膜免疫系统影响很大，特别是在仔猪患有局部性回肠炎和结肠坏死症等疾病中。

目前，欧洲正在建立一种适宜的可持续的生猪生产体系，不运用任何促生长添加剂和化学药物，只通过生理机能来抵御病原菌，主要通过提高机体抵抗力和肠道免疫系统中的共生菌微生态平衡。我们在养猪生产管理中，一定要考虑到断奶仔猪发育不全，处于高应激状态的情况。因此仔猪一出生就应吃到更多的初乳，在教槽阶段应该尽量提供营养高、易消化、可口的饲粮，给仔猪提供温暖舒服的环境和清新的空气也很重要，当然保健和疫苗在现代养猪业中也是必不可少。总之，仔猪断奶就是要给仔猪提供一个温暖舒适的“新家”，要重视“保育”的作用，让仔猪健康快乐地成长。

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