半胱胺螯合锌在营养限制型发育迟缓猪中的应用研究

■ 余成蛟 王浩然 李方方 张 勇

（1.天水市麦积区畜牧局，甘肃天水 741020；2.沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁沈阳 110866）

发育迟缓猪（runt piglet）又被称为“僵猪”，在实际生产中，猪群中的发育迟缓猪由于其生长性能较低、料肉比较高，导致生产成本升高，因此，减少猪群中发育迟缓猪的数量、提高发育迟缓猪的饲料转化率一直是动物营养学研究的热点。疾病、遗传缺陷、内分泌失衡、各种环境因素和营养限制都可能导致发育迟缓猪的产生[1-3]。Quiniou等试验结果表明，母猪每胎仔猪每增加一头，仔猪的平均初生重减少35 g[4]。因此，母猪产仔较多会引起仔猪胎儿期营养不足及仔猪初生重的下降，从而导致营养限制型发育迟缓猪（nutrientlimited runt piglet,NLRP）的产生。目前多以中草药饲料添加剂治疗发育迟缓猪或提高妊娠母猪的营养水平来预防发育迟缓猪的产生[3]。研究表明，半胱胺（Cysteamine，CS）是一种有效的生长抑素（Somatostatin SS）的耗竭剂，而SS是一种脑肠肽，广泛分布于中枢神经系统、胃肠道及淋巴组织中，不仅能抑制脑垂体中生长激素的释放，还能抑制机体的免疫机能[5-7]。在实践生产中，CS一般制作成半胱胺盐酸盐，必须溶于水中再与饲料拌匀饲喂，操作复杂，且存在适口性差、有不良气味等缺点[8]。在饲粮中添加高剂量无机锌虽然可提高仔猪生产性能，但会对动物健康产生不利影响，而且还会加大饲料成本，污染生态环境[9-11]。半胱胺螯合锌（cysteamine chelated zinc，Zn-CS）是近年来开发的新型饲料添加剂，具有化学结构稳定、生物学效价高、适口性好、降低环境污染、不良反应少等优势。在NLRP饲粮中添加Zn-CS能否抑制血液中的SS，提高生长激素（growth hormone,GH）水平，从而提高NLRP的生长性能及免疫机能目前尚未见报道。因此本试验拟以NLRP为试验对象，通过在饲粮中添加不同剂量的Zn-CS以研究其对NLRP生长性能、血液生理生化指标、免疫机能、养分消化率和粪便微生物菌群的影响，为Zn-CS在NLRP中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验地点

本试验在辽宁省德宝农牧集团艾德蒙种猪场进行。将由窝产仔数多引起的仔猪初生重较小且初生重小于1 kg或小于同窝最大仔猪的65%作为判定NLRP的标准[2-3]，选用猪场繁育（42±7）d、体重为（6.26±0.97）kg、非疾病原因导致的大白NLRP。

1.2 试验设计与饲养管理

1.2.1 试验设计

随机将50头NLRP分为5个组，分别为对照组和4个试验组，每组5个重复，每个重复2头猪。对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂在基础饲粮基础上分别添加32、40、48、56 mg/kg Zn-CS，试验期28 d。基础饲粮参照NRC（1998）仔猪营养需要量配制，其基础饲粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平（风干基础）

1.2.2 饲养管理

试验开始前对保育猪舍进行冲洗及消毒，试验仔猪采用高床饲养，自由采食及饮水。免疫和驱虫程序按猪场常规程序进行，随时观察、记录仔猪的采食和腹泻情况以及每天的饲料消耗量。

1.3 试验材料

1.4 样品的采集

试验结束后空腹12 h称重，8:00从每个重复中选取3头与猪群体重相近的NLRP，采用前腔静脉采血法，同一时间进行采血，用抗凝采血管和非抗凝采血管各采5 ml血液。采血完毕后立即进行离心，非抗凝血置于离心机3 000 r/min离心15 min，离心完毕后立即取血清放入-20℃冰箱保存待检；抗凝血采集完毕后立即放入-20℃冰箱中保存待检。

1.5 检测指标

1.5.1 生长性能指标的测定

试验第1、14、28 d对试验动物个体空腹称重，计算平均日采食量（average daily feed intake,ADFI）、平均日增重（average daily gain,ADG）和料肉比（F/G）。

1.5.2 腹泻率的测定

观察记录仔猪试验全期的腹泻情况并计算腹泻率，计算公式如下：

腹泻率（%）=试验期各试验组累计每天仔猪腹泻总头数/（试验期各重复饲养总头数×试验天数）×100。

1.5.3 血液生化指标的测定

降水预测分析如图6。年降水Hurst指数均小于0.5，呈较强的状态反持续性。未来周期内，新疆、北疆、南疆年降水均呈显著减少趋势。

采用γ-911全自动放免计数仪（中国科技大学实业总公司）测定生长激素（growth hormone,GH）、生长抑制素（somatostatin,SS）、三碘甲状腺原氨酸（T3）、四碘甲状腺原氨酸（T4）、胰岛素（INS）的含量，试剂盒均购自北京华英生物技术研究所。采用日本日立7160全自动生化仪测定血清中总蛋白（total protein,TP）、尿素氮（blood urea nitrogen,BUN）含量。采用比色法测定免疫球蛋白（IgA、IgG和IgM）含量，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.5.4 T-淋巴细胞转化率的测定

取抗凝血3 ml，采用MTT法测定仔猪血液T淋巴细胞转化率[9]。

1.5.5 养分消化率的测定

正式试验期的第28 d，在每个重复中选取生长较好、体况相近的NLRP各3头，收集粪样后，密封后低温运回试验室，对粪样进行概略养分分析。测定饲料和粪便中干物质、粗蛋白质、钙和磷含量，测定均按照饲料常规分析方法进行，用酸不溶灰分（AIA）标记法计算养分消化率[12]。

1.5.6 粪便中微生物菌群的测定

在正式试验期的第28 d选取每个重复中生长较好、体况相近的NLRP各3头，于6:00至8:00间收集粪样，每头猪采集粪样约50 g，即刻运回试验室-4℃保存待测。在超净工作台上取0.5 g粪便放入装有4.5 ml灭菌蒸馏水的试管中，振荡混匀后静置10 min。然后吸取0.5 ml液体加入装有4.5 ml灭菌蒸馏水的试管中，震荡混匀后静置10 min。接着进行逐级稀释，选取三个稀释浓度10-2、10-3和10-4，每个稀释度设三个重复。吸取0.1 ml稀释液滴入相应的培养基中培养。其中大肠杆菌选用EMB培养基，37℃恒温培养，24 h后采用平板涂布法进行观察计数；双歧杆菌数目选用BS培养基、乳酸杆菌选用LSB培养基，37℃厌氧箱中培养72 h后观察计数[13]。结果以菌落形成单位(colony forming unit，CFU)的常用对数值lg（CFU/g）表示。

1.6 数据处理与统计分析

试验数据经Excel处理后采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），差异显著时采用邓肯氏法（Duncan's）进行多重比较，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著，数据结果以“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪生长性能的影响（见表2）

表2 Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪生长性能的影响(n=5)

由表2可知，各试验组与对照组相比，中期重和末重、ADFI差异均不显著（P＞0.05），但随Zn-CS添加量的增加呈现升高的趋势，其中56 mg/kg组的中期重和末重分别比对照组提高了8.08%和18.41%。从ADG来看，56 mg/kg组1～14、15～28 d和1～28 d分别较对照组提高了40.91%、72.73%和56.51%（P＜0.01），而40、48 mg/kg组各试验阶段均显著高于对照组（P＜0.05）。从F/G来看，试验第1～14 d和1～28 d，48、56 mg/kg组显著低于对照组（P＜0.05）；在试验第15～28 d，40、48、56 mg/kg组F/G显著低于对照组（P＜0.05）。各试验组腹泻率均极显著低于对照组（P＜0.01），且均随Zn-CS添加量的增加而降低。总体来看，Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪生长性能的促进作用表现为试验后期优于试验前期。

2.2 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪血液指标和激素分泌的影响

2.2.1 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪血清生化指标的影响（见表3）

表3 Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪血液生化指标和激素水平的影响（n=5，μg/ml）

由表3可知，营养限制型发育迟缓猪各试验组血液GH、T3水平均高于对照组，其中56 mg/kg组分别较对照组提高了19.84%和14.29%（P＜0.01）；与对照组相比，40 mg/kg与48 mg/kg组显著提高血液GH、T3水平（P＜0.05）。从SS水平来看，与对照组相比，56和48 mg/kg组极显著降低(P＜0.01)；32 mg/kg和40 mg/kg组SS显著降低（P＜0.05）。与对照组相比，56 mg/kg组极显著提高T4水平（P＜0.01），48 mg/kg组显著提高T4水平（P＜0.05）。各试验组与对照组相比INS差异不显著（P＞0.05）。与对照组相比，56 mg/kg组显著降低BUN水平（P＜0.05）。

2.2.2 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪血液免疫指标的影响(见表4)

表4 Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪血液免疫指标的影响(n=5)

由表4可见，从营养限制型发育迟缓猪血液IgA水平来看，48和56 mg/kg组较对照组极显著提高（P＜0.01），40 mg/kg组显著提高（P＜0.05）。各处理组间IgM水平差异不显著（P＞0.05）。48和56 mg/kg组IgG水平均显著高于对照组（P＜0.05）。从T淋巴细胞转化率来看，40和48 mg/kg组极显著高于对照组（P＜0.01），而 32和 56 mg/kg组显著高于对照组（P＜0.05）。各试验TP水平组均高于对照组，其中48和56 mg/kg组与对照组及32 mg/kg组相比差异均极显著（P＜0.01）。

2.3 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪养分消化率的影响(见表5)

表5 Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪养分消化率的影响(n=5，%)

由表5可见，从营养限制型发育迟缓猪干物质、粗蛋白、粗脂肪表观消化率来看，各试验组均高于对照组，其中48、56 mg/kg组显著高于对照组（P＜0.05）。各试验组与对照组相比Ca和P消化率差异不显著（P＞0.05）。

2.4 饲粮中添加Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪粪中微生物菌群的影响(见表6)

表6 Zn-CS对营养限制型发育迟缓猪粪便中微生物菌群的影响[lg(CFU/g)，n=5]

由表6可知，从营养限制型发育迟缓猪大肠杆菌菌群数来看，各试验组均显著低于对照组（P＜0.05），且随Zn-CS添加量的增加菌群数减少。不同处理组之间乳酸杆菌和双歧杆菌菌群数差异不显著（P＞0.05），均略低于对照组。

3 讨论

3.1 Zn-CS与营养限制型发育迟缓猪生长性能和血液生化指标的关系

本试验用猪均购自美国，为SPF级，已经证实均通过了病原菌检测，NLRP猪的选择为初生重1.2 kg以上，保证在母体中发育正常，仔猪出生后发育迟缓是由于母猪产仔数多，乳量不够造成，因此仔猪发育迟缓的原因是营养因素而非疾病、遗传等因素。有关饲粮中添加CS或锌对NLRP生长性能和血液生长指标影响的研究尚未见报道。本试验结果表明，在饲粮中添加Zn-CS可显著提高NLRP猪的ADG，显著降低F/G，极显著降低腹泻率，极显著提高NLRP血液中GH的水平，极显著降低SS水平，INS也较对照组有所提高，且均以56 mg/kg及48 mg/kg添加量效果较好。SS能抑制脑垂体中GH、促肾上腺皮质激素、促甲状腺素和催乳素的释放，而CS是SS的耗竭剂，能与机体中的SS特异性结合产生耗竭作用，降低机体中SS水平，从而提高机体中GH水平，机体中GH水平的提高可以促进 T3、T4的分泌，进而起到促进生长的作用[8，14-15]，本试验证明，SS浓度随着Zn-CS浓度的递增而降低，GH水平升高，因此Zn-CS中CS与半胱胺盐的作用相同。研究发现，在饲粮中添加高剂量的锌也可以提高仔猪血液中GH水平，在动物饲粮中添加高剂量锌后，血液中的锌可以透过血脑屏障在脑中堆积，提高动物脑中锌的含量，其在大脑中浓度达到一定水平后可以刺激下丘脑释放GRF，间接提高血液中GH水平，促进动物生长[16]。本试验结果表明，添加Zn-CS可使NLRP血液中BUN水平显著下降。血液中BUN水平降低可以减少试验猪体内氨基酸分解作用[17]。分析其原因可能是Zn-CS中的CS含有活泼的巯基，而活泼的巯基与蛋白质的二硫键发生反应，蛋白质中的二硫键得到破环，血液中BUN水平降低[17]。

3.2 Zn-CS与营养限制型发育迟缓猪血液免疫性能的关系

在动物机体免疫中以体液免疫和细胞免疫为主，其通过免疫球蛋白IgA、IgG、IgM和T淋巴细胞转化率反映机体免疫机能[18]。本试验结果表明，在饲粮中添加Zn-CS能极显著提高NLRP血液中T淋巴转化率，显著提高IgA、IgG水平，显著升高血液中TP水平，其中以56 mg/kg及48 mg/kg添加效果较好。Fukuhara等[18]试验结果显示，CS能够与大鼠体内的SS特异性结合，破坏其二硫键，改变SS的结构，使其丧失对大鼠机体生长抑制和免疫抑制活性，从而提高大鼠血液中GH水平，而GH等含量的提高促进葡萄糖和氨基酸小分子进入淋巴细胞中进而促进免疫球蛋白的合成，因此，CS对机体中免疫球蛋白的合成具有间接促进作用[18]。此外，淋巴细胞可以表达SS受体，SS会通过与其受体结合抑制淋巴细胞的增殖，加速细胞凋亡，CS通过消耗体内SS，从而降低SS对淋巴细胞增殖的抑制作用[18]。动物缺锌会导致机体免疫力下降，锌在动物机体中作用于淋巴结和淋巴细胞，促进动物生长，免疫器官的生长发育，因此，高剂量的锌能提高机体免疫力[11]。

3.3 Zn-CS与营养限制型发育迟缓猪养分消化率的关系

本研究发现，在饲粮中添加48 mg/kg和56 mg/kg的Zn-CS均可显著提高NLRP干物质、粗蛋白和粗脂肪的表观消化率。研究表明，CS对动物体内的SS有耗竭作用，降低其免疫抑制活性和生长抑制活性，提高体内GH、INS等激素的水平，从而解除了其对于各类消化酶的抑制，促进胃肠道中胃液和消化酶的合成与分泌，进而加速机体对于蛋白质、钙、磷的消化吸收[19-20]。

3.4 Zn-CS与营养限制型发育迟缓猪粪中微生物菌群的关系

本试验结果表明，饲粮中添加不同水平的Zn-CS均能显著降低NLRP粪中大肠杆菌的数量。腹泻常与肠道中有害菌如病原性大肠杆菌有关，而锌具有较高的表面能、极强的电子得失能力和氧化还原性，这些特性增强了Zn-CS与细菌的亲和力，使其通过抑制细菌电子传递链中酶的活性等方式达到抗菌和减少腹泻的目的[21]，但同时也可能使有益菌数量略有下降。

4 结论

①饲粮中添加Zn-CS可提高营养限制型发育迟缓猪的ADG，降低F/G，极显著降低腹泻率及血液中的SS水平，极显著提高血液中GH的水平，显著降低血液中BUN的水平，改善血液中INS水平，进而提高营养限制型发育迟缓猪的生长性能；可以显著提高营养限制型发育迟缓猪干物质、粗蛋白和粗脂肪的表观消化率，促进养分的消化吸收。

②饲粮中添加Zn-CS可极显著提高营养限制型发育迟缓猪血液T淋巴细胞转化率，显著提高血液中IgA和IgG水平，提高其免疫性能；可显著降低营养限制型发育迟缓猪粪中大肠杆菌数量，改善胃肠道微生物环境。

③营养限制型发育迟缓猪饲粮中较适宜的Zn-CS添加剂量为56 mg/kg。