断奶仔猪氧化应激模型的建立及其营养调控的研究进展

葛雨竹，喻礼怀，董 丽

（扬州大学动物科学与技术学院 ，江苏扬州 225009）

在动物体内，氧化系统与抗氧化系统具有协同作用，自由基生成和消除处于动态平衡状态。当机体处于非健康状态，例如仔猪断奶时，自身的消化和免疫系统的高度生长发育需要大量的营养物质，由于日粮的突然改变，其体内自由基的生成大于消除，从而使氧化和抗氧化系统失衡，导致细胞、组织、器官等损伤，引起氧化应激。生产过程中，氧化应激极大降低了仔猪的消化能力和免疫力，进而引发疾病，给养殖业带来巨大损失。为了更好的研究氧化应激的机制及抗应激措施，建立稳定的氧化应激模型非常重要。

1 断奶仔猪氧化应激的产生

现代化养猪生产为了提高母猪的生产能力，常通过早期断奶的技术手段将仔猪断奶日龄由45～60日龄缩短到21～28日龄，这样不仅增加了母猪年产次，提高了生产能力和栏舍利用率，也减少了母猪与仔猪之间疾病的传播。但早期断奶会使仔猪的断奶应激更加强烈。仔猪断奶离开母体后环境的变化、仔猪的负担、日粮由液态母乳到不同质的固体饲料变化共同构成仔猪的应激来源。这些都可导致仔猪体内产生大量的自由基，引起氧化应激，损坏机体的抗氧化系统，降低仔猪的抗病能力、饲料转化效率。肠道系统的炎症反应通常也会降低动物的抗氧化能力，从而导致某些营养物质的吸收障碍，特别是脂溶性维生素的吸收方面。此外，陈刚（2015）研究发现，断奶后饲粮和环境变化使得神经内分泌系统变化异常，研究证实皮质醇、儿茶酪胺类激素在断奶初期都有增加。儿茶酪胺含量的升高促进了机体能量代谢，导致基础代谢速率的提高，这意味着线粒体有氧代谢的增加，进而增加了自由基的生成量。断奶仔猪产生氧化应激的原因方方面面，要想最大力度的减少减少氧化应激的副作用，提高经济效应，需要对断奶仔猪氧化应激有更深入的研究。

2 断奶仔猪氧化应激的危害

2.1 氧化应激对断奶仔猪生长性能的影响 消化道是仔猪消化、吸收和代谢的主要器官，在氧化应激状态下，细胞内产生大量的自由基，破坏生物膜，影响细胞的正常生理功能，诱发消化道疾病，致使消化道腺体分泌异常、肠道损伤及肠黏膜通透性升高和肠源性感染，仔猪表现出采食量下降，生产性能降低。研究发现，氧化应激通过破坏细胞之间的紧密连接，引起水和大量离子由肠黏膜进入肠腔内，诱发腹泻，显著降低仔猪的平均日采食量和平均日增重。田刚等（2018）在24头断奶仔猪腹腔一次性注射10 mg/kg BW Diquat发现，试验第22～28天仔猪的平均日增重和平均日采食量极显著降低，料重比极显著升高。袁施彬等（2007）发现在日粮中添加POV约为1065.74 meq O2/kg时，仔猪平均日增重降低8.16%，料重比提高9.22%，粗蛋白质表观消化率、表观利用率、干物质和粗脂肪表观消化率均显著下降。

2.2 氧化应激对断奶仔猪胃肠道发育的影响初生仔猪胃底腺不发达，只分泌少量盐酸，一般从20日龄开始出现游离盐酸，以后随日龄增加而逐渐增加。仔猪胃酸分泌能力不够，使得断奶后仔猪肠道pH快速升高，大肠杆菌数量增加，乳酸杆菌数量减少，肠道遭到致病菌感染的机会增多。断奶后，T细胞、B细胞及巨噬细胞等受到抑制，仔猪免疫细胞增殖下降，导致体液免疫、细胞免疫水平显著降低，肠道的非特异性免疫遭到损害。应激时，胃肠道最早发生缺血缺氧，又最迟得到恢复，所以易受损或衰竭，且胃肠道健康直接影响到仔猪的生长性能，需得到重视。辛向荣（2014）通过腹腔注射8 mg/kg BW Diquat诱导氧化应激，试验发现空肠中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、总超氧化物歧化酶 （T-SOD）活力和总抗氧化能力 （TAOC）极显著下降（P ＜ 0.01），丙二醛（MDA）含量极显著上升（P ＜ 0.01），过氧化氢酶（CAT）活力显著下降（P＜0.05）。空肠绒毛高度以及空肠绒毛高度与隐窝深度的比值极显著降低，肠上皮细胞变性坏死，肠绒毛显著变短，毛细血管有充血现象。

2.3 氧化应激对断奶仔猪免疫功能的影响 仔猪从母乳当中获得的被动免疫水平在7日龄时会达到高峰，之后下降，而到4～5周时仔猪自身免疫才开始作用，因此3周龄左右是仔猪免疫力最低的时段，仔猪对病原体的抵抗力极差，此时断奶会降低循环抗体水平，抑制细胞免疫能力，使仔猪产生一些不良反应，进而影响仔猪的健康。在氧化应激状态下，自由基会促使炎性因子过度表达，引起炎症反应和组织损伤，从而降低断奶仔猪的免疫能力。氧化应激会对机体的体液免疫和细胞免疫造成影响。李永义（2018）通过腹腔注射Diquat诱导断奶仔猪氧化应激，试验发现，血液中IgG、I-gA、IgM的合成和分泌减少，仔猪的细胞免疫和体液免疫功能受到抑制。同时氧化应激还会对仔猪的脾脏、肝脏和淋臣结等免疫器官造成损伤，最终降低仔猪的免疫能力。辛向荣（2014）通过Diquat诱导氧化应激，试验发现仔猪血清中GSH-Px、TSOD和T-AOC活力极显著降低。

3 氧化应激模型的建立

3.1 氧化鱼油诱导应激仔猪模型 植物油脂和一些动物油脂如鱼油等富含多不饱和脂肪酸（PUFA），在饲料储存过程中，因氧气、光照、湿度、温度、铜、铁、霉菌等因素的作用，会形成大量脂质过氧化产物。这些产物不但会影响饲料脂质利用效率，还会造成畜禽氧化应激。因此，若能成功构建食源性的可复制的氧化应激动物模型将具有非常重要的价值。袁施彬（2007）制作不同过氧化物值（POV）的氧化鱼油，按照3%的比例加入到饲料中，拟构建食源性的氧化应激模型。结果发现，不同POV值的氧化鱼油可提高仔猪的腹泻指数，降低生产性能和养分利用率。其中，以POV值约为l000 meq O2／kg的氧化鱼油作用效果最明显。黄琳等（2011）在新生仔猪饲粮中添加氧化鱼油，试验时间为21 d，新生仔猪肠道T-SOD、肌酸激酶（CK）活性、T-AOC以及MDA含量有显著变化，说明试验添加氧化鱼油组成功建立了新生仔猪肠道氧化应激模型。黄琳等（2012）发现，饲喂氧化鱼油显著降低了新生仔猪末重和平均日增重，显著提高了仔猪料重比和腹泻率，降低了十二指肠绒毛高度，极显著提高了空肠系膜中MDA含量，显著降低了空肠系膜中T-SOD活性，显著提高了空肠黏膜中氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量，引起了仔猪肠道氧化应激。

3.2 Diquat诱导氧化应激仔猪模型 Diquat是二吡啶基除草剂，有研究表明，Diquat能利用分子氧产生O2-和H2O2，其诱导产生氧化应激程度取决于剂量和次数，易于操作和控制，可作为构建氧化应激的诱导物。刘通等（2016）通过一次性腹腔注射10 mg/kg Diquat溶液可有效诱导仔猪发生氧化应激，建立稳定的氧化应激模型，试验中，仔猪在注射 Diquat后的3周内均处于氧化应激状态，说明应激效应时间可持续21 d以上。袁施彬等（2007）研究发现，给仔猪一次性腹腔注射12 mg/kg Diquat溶液后第49天，血清抗氧化酶活力及免疫指标仍显著低于对照组，表明应激持续了49 d。郑萍等（2009）根据断奶仔猪体重大小腹腔注射Diquat溶液诱导氧化应激 （10 mg/kg BW），结果表明断奶仔猪的生产性能和血浆抗氧化酶活性显著降低。徐静等（2008）对生长猪按照8 mg/kg体重剂量一次性腹腔注射Diquat溶液，诱导生长猪氧化应激发现，生长猪血清谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性受到抑制，丙二醇含量显著提高，其氧化应激效应持续28 d。

3.3 H2O2诱导氧化应激 H2O2是一种重要的外源性活性氧，可与细胞膜中不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应，其代谢产物会破坏细胞膜的结构与功能，从而导致细胞凋亡，其损伤程度取决于细胞的种类、密度、H2O2的浓度和作用时间。氧化应激是心肌细胞发生凋亡的重要原因，H2O2是细胞内氧化代谢的中间产物，黄小芳等（2014）将2%血清心肌细胞培养液培养24 h后加入浓度100 μmol/L的H2O2作用30 min，试验发现心肌细胞活力显著下降，凋亡率显著升高。金鹿等（2014）利用H2O2作为刺激源置于细胞培养液中，以细胞存活率及抗氧化指标为判断指标，建立奶牛乳腺上皮细胞（BMEC）的氧化损伤模型，试验发现H2O2作用浓度为 600μmol/L、作用时间为 6 h，使BMEC产生了明显的氧化应激，可作为建立细胞氧化损伤模型时的适宜条件。Zhu等（2012）研究证实，在仔猪断奶等生理过程中存在着过氧化氢升高的情况，因此，利用H2O2构建细胞氧化应激模型不仅稳定，更具有现实依据。

4 断奶仔猪氧化应激的营养调控

4.1 添加中草药添加剂 仔猪在断奶以后，体内易受应激影响形成大量自由基，造成氧化应激，许多中草药添加剂都具有清除体内自由基作用，且与化学合成药物相比，中草药添加剂具有安全高效、无残留及毒副作用，发展前景良好。毛平等（2008）用小鼠试验发现，大剂量牛膝多糖能显著延长血浆凝血酶原时间（PT），小剂量亦有延长PT趋势。杨兵等（2017）试验表明，牛膝多糖能够显著改善断奶仔猪氧化应激反应及免疫力，改善仔猪健康状态。研究结果表明，饲料中添加止痢草植物提取物28 d后能有效促进断奶仔猪的生长和提高断奶仔猪的日增重。史东辉等（2016）分别用止痢草提取物代替需使用的一半和全部的抗生素，研究发现断奶后各组仔猪血清TSOD、CAT活性均呈下降趋势，但添加止痢草提取物组始终高于对照组，结果表明断奶应激导致机体的抗氧化能力降低，而添加止痢草提取物在一定程度上能够改善抗氧化酶活性的降低。可见止痢草提取物可增强仔猪的抗氧化能力，具有改善仔猪生产性能的趋势。马玉芳等（2007）选用黄芪、金银花、茯苓、山楂等组成配方，经提取加工制成中草药饲料添加剂，添加在不含抗生素和化学合成药物的基础日粮中，从7日龄开始饲喂仔猪，直至断奶后的4周，检测仔猪血清中的抗氧化酶活性升高，丙二醛含量降低，证明添加中草药添加剂可以增强机体的抗氧化能力，缓解仔猪断奶应激。胡健等（2018）发现添加复合中草药添加剂，可显著提高断奶仔猪的平均日增重和平均日采食量，且和抗生素组相比差异显著，这说明该中草药的添加，有利于提高仔猪采食量，提高增重和饲料转化效率，且0.3%～0.5%的添加量效果最佳。

4.2 添加复合抗氧化剂 复合抗氧化剂是由多种能清除机体自由基和提高机体抗疲劳、抗氧化能力的物质组成，各个成分之间又能发挥较好的协同增效作用，所以优于其他单一抗氧化剂。许丛丛等（2012）以硫辛酸、维生素C、维生素E、茶多酚和微生物源抗氧化剂按一定比例配合成的复合抗氧化剂，可改善肠道结构与功能，增强早期断奶仔猪肠道乳酸杆菌的增殖和降低大肠杆菌的繁殖，肠道中大肠杆菌数量的减少，乳酸杆菌等有益菌数量尽快恢复正常，有利于促进仔猪肠道健康。赵珂立等（2011）在基础日粮中添加复合抗氧化剂（每千克复合抗氧化剂含有200 mg维生素C、100 mg维生素E、450 mg茶多酚和5 g微生物抗氧化剂），以自由基H2O2、NO和肠道绒毛与肠胰蛋白酶的活性为肠道损伤与修复的主要生物标志物，试验发现使用复合抗氧化剂能够显著提高仔猪抵抗氧化应激的能力，减轻肠道损伤，是有效的干预断奶应激的方法。单一抗氧化剂使用也较普遍，但复合添加剂由于各成分之间的协同作用，作用效果更加显著，优势明显。

4.3 补充矿物元素 仔猪断奶后的消化系统和免疫系统的高速生长发育需要大量的营养物质，由于日粮的突然改变易造成应激引起仔猪采食量减少，仔猪机体处于氧化与抗氧化的不平衡状态，需要消耗大量的抗氧化酶来抵抗氧化应激。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分，因而导致机体对硒的需要量上升。袁施彬等（2008）将所有试验猪腹腔注射10 mg/kg的Diquat诱导慢性氧化应激，饲喂基础日粮和0.2、0.4、0.6 mg/kg的硒添加日粮，试验21 d采血后，颈部皮下注射猪瘟兔化弱毒疫苗（2头份/头），试验发现，添加硒可促进氧化应激仔猪生长和增强免疫功能，其中，以0.6 mg/kg组效果最为突出，表现为全期日增重提高，料肉比降低；IgG、IgA和IgM提高，证明硒可提高氧化应激仔猪细胞免疫和体液免疫能力，提高试猪生产性能。与亚硒酸钠比较，酵母硒能增加生长猪肌肉中硒含量。王晓秋等（2009）饲喂断奶仔猪正常剂量氧化锌日粮（100 mg/kg氧化锌，对照组），药理剂量氧化锌日粮（3000 mg/kg氧化锌，处理组），试验发现药理剂量氧化锌断奶仔猪肠道细胞中还原型与氧化型谷胱甘肽比值显著提高，谷胱甘肽硫转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性显著降低，证明药理剂量氧化锌可在一定程度上减缓断奶所引起的仔猪肠道细胞的氧化应激，但目前国家禁止高锌高铜饲喂，因此，方法有待改进。

5 小结

氧化应激动物模型的成功构建是系统研究氧化应激危害效应、机制及抗氧化的基础，目前主要是以试验动物作疾病性的氧化应激模型，在畜禽氧化应激模型的研究上相对较少。断奶仔猪的氧化应激后果较严重，会影响仔猪的生长性能、消化及免疫功能，严重会导致死亡，降低经济效益。因此建立氧化应激仔猪模型极其重要，今后，应更充分地认识和关注氧化应激发生的原因、机理和危害，深入研究自由基的种类和不同水平下对动物机能表达的影响，针对不同的氧化应激类型，在动物生产中合理使用抗氧化剂以减少疾病发生、提高畜禽生产性能和保证动物源性食品安全。就目前集约化养殖现状来说，通过营养调控来缓解断奶仔猪的氧化应激尤为重要。其中，中草药添加剂由于其种类多、副作用小、无耐药性、成本低，在养殖过程中的应用越来越广泛，在断奶仔猪中使用不影响其生长发育，并且能有效预防氧化应激，减少经济损失。