无抗条件下从肠道健康方面控制断奶仔猪腹泻的策略

龚绍荣，赵加鼎，于治晓

（1.云南省保山市畜牧工作站，云南保山 678000；2.云南省保山市保山猪研究所，云南保山 678000）

断奶给仔猪带来巨大的应激，并伴随着胃肠道生理、微生物学和免疫学的显著变化。由于这些变化，断奶后的一段时间，仔猪肠道紊乱、腹泻和生长性能下降的发生率很高。断奶后仔猪的生长性能差，其原因主要是由环境、营养和心理在内的多种因素造成的。仔猪必须应对母猪突然断奶，并适应不易消化的、含有复杂蛋白质和碳水化合物以及各种抗营养因子的植物性饲料（汤飞飞和赵莹，2015）。因此，仔猪在断奶后会立即大幅减少采食，大约50%的断奶仔猪在断奶后24 h内第一次进食，而大约10%的断奶厌食症会持续48 h以上。在断奶仔猪饲料中，抗生素和矿物质（特别是氧化锌和硫酸铜）经常被高剂量添加，以控制断奶后腹泻，改善生长性能。断奶后腹泻通常与肠毒素性大肠杆菌在胃肠道中增殖有关。饲料中抗生素会使细菌产生耐药性，因此，欧洲联盟于2006年1月全面禁止在畜禽饲料中使用抗生素促生长剂。根据欧盟经验，饲料禁抗后通常伴随着严重的生产后果，如断奶日龄的增加和每头母猪每年断奶仔猪数量的减少。但为了保持养猪业盈利，必须找到相应的策略来替代抗生素，有效降低断奶后出现的消化问题。因此，本文综述目前有关的一些营养策略研究结果，为抗生素替代及解决断奶仔猪肠道健康问题提供理论知识。

1 断奶前后胃肠道的生理代谢变化

1.1 胃 胃的功能包括混合饲料，部分消化饲料和屏障外部环境的功能。为了实现消化功能，胃具有分泌盐酸的胃壁细胞，这有助于保持胃内低的pH，将胃酶原转化为具有活性的胃蛋白酶需要在低pH环境下（徐远溪等，2004）。此外，胃中蛋白消化的最佳pH为3.0，Hedemann等（2004）报道，在不改变脂肪酶活性的情况下，断奶时胃黏膜胃蛋白酶活性下降。断奶还会降低胃动力，如与乳猪相比，断奶后第3天和第14天猪的胃排空率有所下降，同时由于断奶后胃pH较高，发生胃滞留，并通过病原菌的增殖促进仔猪腹泻。有报道称，应激基因皮质激素释放因子受体2在断奶仔猪空肠中的表达上调，该基因的激活与抑制胃动力有关，虽然促肾上腺皮质激素释放因子受体2在断奶仔猪胃中尚未被发现，但研究发现，胃排空率的变化可以通过肠道反馈调节（Moeser等，2007）。影响胃排空率的其他因素包括饲料摄入量和饲料原料组成。断奶后突然从以母乳为基础的饮食转向以小麦为基础的饲料，会导致胃排空速率短暂增加（Boudry等，2004）。

1.2 小肠 断奶后小肠结构和功能发生显著变化，这些变化导致断奶仔猪生长抑制和肠功能紊乱。小肠具有许多生理功能，但作者重点探讨其与营养消化、电解质分泌和吸收有关的功能。

1.2.1 形态学 断奶会导致猪肠结构发生巨大变化，小肠上皮具有手指状突起的绒毛，可以增加肠道对营养物质的消化和吸收面积。此外，小肠黏膜表面有管状腺体，管状腺体在绒毛底部向肠腔开放，称为隐窝，隐窝中含有上皮细胞再生所需的上皮干细胞（敖志刚，2008）。但断奶后肠绒毛会出现短暂的萎缩和隐窝增生，这可能是导致断奶采食量降低的主要病因，因为断奶后能量摄入与小肠结构呈正相关。除断奶后采食量减少外，其他因素也可能会造成绒毛萎缩。作者认为，断奶后即使有持续的营养供应，肠道结构也会发生形态学变化。目前关于这种变化的机制还尚不清楚，但它可能与断奶应激有关。在仔猪断奶后的第2～5天，一种与应激相关的激素-胰高血糖素的浓度升高，其作为分解代谢的激素，有助于动员储存能量底物和随后转化为葡萄糖。因此，维持能量摄入和减少断奶应激是维持断奶后小肠结构完整性的重要因素。

1.2.2 消化功能 肠细胞的刷状缘表面在小肠中起消化作用，肠细胞分别约占隐窝上皮细胞和绒毛上皮细胞的90%和95%左右，它们负责分泌消化酶，这些酶主要以黏膜为基础，可以很容易与主要作用于肠道腔内的胰腺酶区分开来（Adeola和King，2006）。断奶仔猪的刷状缘酶活性已被用作小肠成熟和消化能力的指标。仔猪断奶后乳糖酶活性降低，这在一定程度上与刷状缘乳糖酶活性的下降有关。但关于断奶对其他刷状缘酶活性影响的报道并不一致。Kelly等（1991）报道，断奶后第一周蔗糖酶、麦芽酶和淀粉酶活性增加，而Hedemann等（2004）发现，断奶使蔗糖酶和麦芽酶活性下降。作者推测相关研究之间的差异可能与实验设计、实验日粮、动物日龄、分析和统计方法及在断奶后样品采集时间不同有关。

1.2.3 分泌和吸收功能 从隐窝细胞分泌液体和电解质，以及从肠腔吸收营养物质是小肠主要功能的一部分。小肠分泌物是一种自然的生理现象，对营养物质的消化和吸收至关重要。但当电解质流入肠道腔内超过流到血液时就会发生分泌性腹泻（Wapnir和 Teichberg，2002）。断奶导致仔猪小肠对液体和电解质净吸收减少，营养物质吸收不良。断奶后小肠吸收和分泌功能的变化呈阶段依赖性，如Boudry等（2004）报道了断奶仔猪空肠对Na+依赖的葡萄糖吸收增加，而回肠则相反。但作者认为，在解释空肠吸收能力增加时需要注意的是，这一过程同时伴随着绒毛萎缩和空肠酶活性下降。因此，空肠吸收能力的增加可能很少或没有生物学意义，而断奶后不久回肠吸收能力较低，可增加仔猪后肠营养物质的含量，从而导致仔猪高渗性腹泻的发生。

1.3 大肠 大肠的3个组成部分分别是盲肠、结肠和直肠，猪大肠的生理功能包括液体和电解质的吸收，以及对微生物入侵提供物理屏障（Williams等，2001），这些功能的改变可能在仔猪腹泻生理发病机制中发挥作用。大肠黏膜表面布满隐窝，但与小肠不同的是，它没有绒毛，断奶降低了仔猪盲肠的隐窝密度，增加了有丝分裂指数（Castillo等，2007）。小肠中过多的水分流失会在超过大肠吸收能力时才会导致仔猪腹泻。断奶对大肠成熟和吸收能力的影响尚未得到广泛研究，因此，大肠在断奶仔猪腹泻发病中的作用尚不清楚。但根据现有的数据显示，大肠结构和吸收功能的改变可能会增加仔猪腹泻的发病率。

2 仔猪腹泻的发病机理和因素

断奶后腹泻是断奶仔猪的一种疾病，主要表现是断奶后前两周仔猪排出水样粪便，这一直是养猪业面临的一个问题。断奶后腹泻是由多种因素引起的，但其具体发病机制还尚不清楚，因为许多疾病（如肺炎）可通过损害免疫功能导致相同情况（Madec等，2000）。仔猪腹泻病有时也被称为断奶后大肠杆菌病，其他致病性大肠杆菌的非肠毒素性偶尔可能参与腹泻病的发生。

2.1 肠道内容物pH 肠道消化液pH可以作为肠道健康和微生物活性的指标，但受许多因素影响，如日粮变化和胃分泌盐酸不足，断奶时仔猪的胃肠道pH很难维持在合适的范围。仔猪在断奶后胃pH往往较高，主要因素有盐酸分泌量降低、日粮原料成分突变、厌食症后暴饮暴食、蛋白水平、电解质平衡、乳糖或乳源性碳水化合物浓度及唾液分泌量低（Pierce等，2005）。胃酸酸化是减少食物源性病原体进入的主要生理防御机制，胃酸酸化失败可增加仔猪腹泻发病率。

2.2 肠道微生物菌落 猪在出生时没有细菌，但在出生后的环境中，从饲料和粪传播中获得的微生物群迅速形成。肠道菌群的建立受肠道pH、底物利用率、黏液分泌、蠕动和沿胃肠道转运时间等因素影响。仔猪胃内的优势菌为乳酸菌、链球菌和幽门螺杆菌，其能耐受低pH环境。与大肠等其他肠段相比，胃和小肠上部细菌数量更少，因为前一肠段的快速运输使细菌难以粘附和增殖。另一方面，由于消化时间较慢，大肠含有大量微生物。大肠中以严格的厌氧菌为主，包括拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌、丙酸杆菌和梭菌。在最初定植后，肠道微生物群保持相对稳定，直到断奶，断奶后母猪不再产奶，影响肠道菌群总数和多样性的最重要因素之一是日粮组成，如Jeaurond等（2008）发现，饲喂高发酵性碳水化合物（甜菜粕）使猪大肠梭状芽孢杆菌数量降低，且随着可发酵蛋白水平的增加，大肠梭状芽孢杆菌数量趋于增加。但日粮蛋白水平介于160～200 g/kg时，对回肠芽孢杆菌、大肠杆菌就和乳酸杆菌含量无显著影响。与此相反，当日粮蛋白质水平介于130～230 g/kg时，乳酸杆菌与大肠杆菌的比例会增加。

3 抗生素替代品对断奶仔猪腹泻的控制作用

长期以来抗生素生长促进剂在养猪业不仅用于消除或减少致病菌，而且用于促进生长。虽然抗生素的作用机制尚未完全阐明，但抗生素可以调节肠道功能或肠道微生物群的活动，包括致病性和共生细菌，后者与宿主动物争夺营养。事实上，生长性能的提高可能是与肠道微生物数量和有害细菌减少有关。

3.1 氧化锌 锌是动物生长的必需微量元素，日粮缺锌会导致仔猪生长迟缓，组织中整体酶活性耗尽，但有时这种缺乏很难诊断。锌是金属酶的组成部分，如DNA和RNA合成酶，转移酶和许多消化酶。此外，锌在脂质、蛋白质和碳水化合物代谢中起至关重要的作用（Li等，2006）。断奶仔猪日粮推荐的锌添加水平为100 mg/kg，而3000 mg/kg锌（药理水平）已被用作改善和预防仔猪腹泻。仔猪采食氧化锌添加水平较高的日粮后，肠道乳酸菌数量会降低，而大肠杆菌和粪肠球菌数量增加，作者推测，氧化锌对胃肠道菌群的影响类似于某些促生长抗生素的作用机制，即它们可以抑制革兰氏阳性菌，而不是对致病性革兰氏阴性菌具有潜在的抑制效果。Hojberg等（2005）建议，减少胃肠道前段发酵的可消化养分可能使更多的能量用于宿主动物，促进高水平日粮氧化锌的促生长效应。因此，药理学水平的氧化锌可以作为控制断奶仔猪腹泻的一种策略，但随着人们对环境污染问题的关注，高锌在很多国家已经受到限制。

3.2 益生菌 益生菌是一种含有活的微生物的饲料添加剂。根据Schrezenmeir和de Vrese（2001）的定义，益生菌是“含有足够数量的活的已明确的微生物制剂或产品，这些微生物在宿主中可以改变微生物群，并对宿主产生有益作用”。作为益生菌的微生物必需满足一定的条件，如在胃酸环境和胆盐中存活，常作为益生菌使用的微生物菌群有芽孢杆菌、酵母和产乳酸细菌，如乳酸菌、双歧杆菌和肠球菌。评价益生菌有效性的动物实验结果存在差异。如以产乳酸菌对生长性能指标产生促进作用，并控制断奶仔猪腹泻（Taras等，2006）。Bontempo等（2006）发现，在断奶仔猪日粮中加入酵母培养物对肠道健康和生长性能指标无显著影响。结果的差异可能是因于益生菌的剂量、类型、卫生环境和日粮类型有关，因此，后续的研究重点应集中在确定益生菌品种及能持续促进仔猪断奶后肠道健康和性能的剂量。

3.3 益生元 益生元是一种具有选择发酵成分的物质，它可以改变胃肠道微生物群的组成，促进微生物活动发生特殊变化，从而给宿主健康带来好处。根据益生元选择标准来看，只有果寡糖和半乳糖才可以成为益生元，即抵抗胃酸、抗哺乳动物酶水解、不被动物肠道消化吸收；有利于肠道微生物群发酵；选择性刺激与肠道健康相关细菌的生长和活性。此外，也有人提出膳食纤维和抗性淀粉的潜在益生元作用，如添加非淀粉多糖的发酵饲料可降低大肠杆菌K88对仔猪肠炎的影响程度（Kiarie等，2008）。同样，Bhandari等（2009）发现，饲喂含有生马铃薯淀粉的猪与饲喂添加抗生素的猪的粪便得分相似。

3.4 有机酸 在断奶时，由于消化系统的不成熟和日粮由母乳突然转变为固体饲料，胃盐酸分泌酸化程度降低，哺乳仔猪和断奶仔猪胃的pH为2.6 ～ 5.0（Ravindran 和 Kornegay，1993）。但哺乳仔猪通过微生物发酵将乳糖转化为乳酸来降低胃酸pH，仔猪胃低pH对促进营养物质消化，防止病原体过度生长非常重要。Roselli等（2005）研究发现，日粮添加乳酸、甲酸、柠檬酸、富马酸等有机酸可以显著改善生长性能和健康状况，因为它们降低胃内容物的pH，同时有杀菌效果，这可能与降低胃pH可以改善营养物质的消化，改变胃和肠道其他部分微生物群有关。但有机酸对断奶仔猪养分消化作用的报道结果不一致，作者认为，日粮的缓冲能力、动物年龄、有机酸种类、水平等因素会影响日粮酸化剂对动物生长和肠道健康的效果。

4 结论

断奶仔猪生长抑制和腹泻在内的肠道疾病是断奶后的主要问题，严重影响养猪业收入。同时，随着人们对抗生素药残和耐药性问题的广泛关注，寻找有效的抗生素替代品成为饲料业急需解决的问题。为提高仔猪断奶后生长性能、控制腹泻，人们提出了多种营养策略。在断奶后立即饲喂低蛋白日粮同时补充必需氨基酸可以改善仔猪肠道健康指标。但日粮蛋白水平对生长性能的影响还远没有定论。因此，有必要进一步研究氨基酸低蛋白日粮对实际生产条件下的仔猪生长性能和健康的影响。虽然补充氧化锌可以大幅度提高仔猪生长性能，但由于补充高剂量氧化锌造成的环境污染也应予以考虑。日粮有机酸对仔猪健康和生长性能有促进作用，但很难评估不同酸化剂的组合作用。因此，今后的研究有必要确定添加氨基酸、益生菌、益生元和有机酸的低蛋白饲料在增强仔猪肠道健康方面的潜在作用机制。