仔猪的胃肠道健康

何 颖（编译）

（辽宁禾丰牧业股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

“胃肠道健康”是一种使用非常宽泛的术语，是引起了研究人员极大兴趣的课题，但仍然普遍缺乏一个精准而统一的定义或概念。Bischoff（2011）定义了胃肠道健康的5个主要标准，构成了胃肠道健康总体概念的基础：1）食物被有效地消化和吸收；2）没有胃肠道疾病；3）正常和稳定的胃肠道菌群；4）机体有效的免疫状态；5）健康状态良好。Celi等（2017）总体概况了健康胃肠道功能的关键是日粮、胃肠道屏障的有效结构和功能、宿主与胃肠道菌群的互作、饲料的有效消化和吸收、有效的免疫状态。然而，尽管该观点是正确的，但是胃肠道功能超越了采食、消化以及随后的主动和被动吸收、屏障功能相关的过程，因为胃肠道在调控上皮细胞的免疫功能方面发挥着重要作用，这对于胃肠道和机体的正常生理功能及保持稳态至关重要。肠神经系统（enteric nervous system，ENS）和高级神经中枢（副交感神经系统和/或内分泌神经系统）之间的联系也在动物福利、健康、胃肠道结构和功能中起着关键作用（见图1）。

1 与健康胃肠道相关的潜在生物学机制

胃肠道是一个非常复杂的、动态的、时刻发生变化的器官。例如，仔猪在断奶后其胃肠道经历了形态大小、蛋白周转率、微生物群数量和组成以及消化、吸收、屏障和免疫功能的快速显著变化。实际上，胃肠道中发生的营养、胃肠道黏膜（上皮细胞）和微生物群之间的互作是影响肠道健康的关键（见图2）。Bischoff（2011）提出2个主要功能性物质对于保持一个健康的胃肠道系统很重要，这与之前列出的5个标准一致，分别是胃肠道微生物区系和胃肠道屏障功能，以及二者之间的互作。此外，营养物质对于这些功能的影响也是必须要考虑的内容。

有很多种类的产品（例如饲料添加剂）和饲养管理策略可以影响或声称可以影响肠道健康的不同方面。作为促生长抗生素（AGP）替代产品，已经评估出大量的饲料添加剂或饮水添加剂可供猪肉生产商使用，它们一般是针对：1）增强猪免疫反应（例如：免疫球蛋白、ω-3脂肪酸、酵母提取物β-葡聚糖）；2）减少病原菌在猪胃肠道中定殖（例如：有机和无机酸、高水平氧化锌、精油、植物提取物和香料、一些类型的益生元、噬菌体、抗菌肽）；3）促进胃肠道有益菌群的建立（例如：益生菌和一些类型的益生元）；4）促进消化功能（例如：丁酸、葡萄糖酸、乳酸、谷氨酰胺、苏氨酸、半胱氨酸和核苷酸）。这些产品的重要特征不仅仅是它们的作用方式不同，而且还包括当其提供给猪只时的结果存在差异。这种结果差异在某种程度上可能是由于猪所处的饲养管理条件所造成的，而这些不同的饲养管理条件又反过来影响诸如微生物区系组成和黏膜免疫等因素。最后，人们需要考虑采取这些方式来影响胃肠道健康的成本效益。

1.1 胃肠道微生物区系对胃肠道健康的影响

在胃肠道的不同部位和猪生命的不同阶段，微生物群的丰度和多样性也各不相同。Hillman（2004）提出胃肠道微生物区系的组成和多样性重点应该放在最佳微生物区系上，而不是正常微生物区系，因为对于1头猪的大部分生产阶段中，即使没有明显表现疾病，共生菌群和病原菌通常也都是共存的。因此，病原微生物的存在或者缺失不一定预示着疾病的发生，除非病原微生物数量激增到足以覆盖胃肠道中普通微生物群，或者更具体地说覆盖胃肠道中某一特定区域。根据动物生产场所（舍内或舍外）、遗传、饲粮等因素不同，这将发生变化。Hillman（2012）表明对致病性F4大肠杆菌具有抗菌活性的乳酸杆菌在19个苏格兰猪场的猪群体内分布不均，这可能解释了研究人员所观察到的益生菌和其他添加剂功效在不同猪群的差异性。向胃肠道中添加一种抗生素，如果该胃肠道中的细菌种群已经具有较高的耐药性，那么添加这种抗生素的效果较差；如果该胃肠道中的细菌种群不具备耐药性或者耐药性低，那么添加这种抗生素的效果较好。筛选调控猪胃肠道菌群的饲料添加剂，应重点是这些饲料添加剂影响胃肠道健康的活性一致性（例如在不同农场、不同日粮配方和不同季节等条件下均保持有效性）而不是活性程度，目前关于市场上存在的大量抗生素替代品在这方面尚欠佳。可以说，在这方面胃肠道健康的重点应该是支持动物调节胃肠道微生物群落的变化，从而避免快速的微生物种群波动并维持其平衡。

1.2 胃肠道微生物分布和断奶后腹泻

仔猪断奶后阶段肠道健康的讨论，包括肠毒素大肠杆菌菌株相关的感染和疾病（例如断奶后大肠杆菌病或断奶后腹泻，PWD）的潜在影响，以及阻止或调控PWD的方法。在影响断奶过渡的生理和胃肠道因素中，胃肠道中微生物群落的破坏可能是导致PWD的关键因素。在断奶过渡期间进行的大部分研究表明，PWD发生与乳酸杆菌属菌群的数量减少，微生物多样性降低，而梭菌属、普氏菌属和碱性厌氧菌包括大肠杆菌数量增加有关。断奶后，仔猪经历了从母乳到固态饲料的日粮组分和形态变化，这无疑在引发断奶后腹泻中起着重要作用。此外，饲料中或饮水中的抗生素也会引起胃肠道菌群在断奶后发生变化，因为它们活性的广谱性导致它们能够同时杀死病原菌和有益菌或阻止它们生长。过度使用AGP可能会使微生物多样性变得更低，这增加了病原微生物定殖和触发疾病的几率。

商品生产条件下断奶与微生物区系破坏或稳态失调有关。Dou等（2017）表示腹泻或健康仔猪（断奶后是否患有PWD）在出生后7 d（PWD发生前4周）就可识别出来，并强调了在哺乳期，早期微生物多样性和组成差别可能是PWD易感性的一种标记。

仔猪断奶后胃肠道的一个特点是发生炎性反应。Zeng等（2017）在胃肠道炎症相关的疾病中观察到微生物菌群波动，炎症微环境有利于肠杆菌的过度生长，抑制其他共生菌生长繁殖。胃肠道炎性宿主应答机制可产生活性物质，例如一氧化氮，当其释放进入肠腔中时快速转化成硝酸盐。富含硝酸盐的环境有利于一些大肠杆菌株的生长，它们具有硝酸还原酶基因，而梭状芽胞杆菌和拟杆菌则没有硝酸还原酶基因。Wei等（2017）报道断奶后7 d肠道中活性氧浓度提高对应着大肠杆菌群的扩增。评估胃肠道抗氧化状态并利用复合物来减轻活性氧对肠道健康的损伤引起了科学家们广泛的研究兴趣。

2 胃肠道的屏障功能和黏膜免疫

影响微生物群和宿主的关键所在是上皮屏障功能和黏膜免疫系统，而很多类型的细胞例如树突状细胞、淋巴细胞（获得性免疫系统）、巨噬细胞和细胞因子（固有免疫系统）在调控胃肠道微生物和胃肠道免疫系统之间的互作时发挥重要作用。Moeser等（2017）报道肠道上皮细胞作为免疫守卫细胞来识别病原菌信号分子并分泌具有重要免疫调控作用的白细胞介素和生长因子。这种原位免疫细胞和胃肠道相关淋巴组织构成了机体最大的免疫器官。考虑到肠腔环境中的大量抗原和持续分泌的肠腔产物，胃肠道免疫系统受到许多分子机制的紧密调控，来阻止这些因素造成的胃肠道免疫系统过度激活和炎性应答。相反对于任何屏障功能损伤或者病原菌/抗原感染，胃肠道免疫系统必须做出快速强烈的应答，动员固有免疫反应和获得性免疫反应，这对于阻止感染和炎症的系统传播具有重要作用。

仔猪胃肠道上皮细胞屏障功能在断奶后立即减弱，此时断奶引发小肠渗透性过高。胃肠道炎症与渗透性增加有关，这可能导致毒素、过敏原、病毒甚至细菌在肠腔中的移位。如果细菌穿透机体防御的第一道防线到达肠固有层，细菌的代谢产物和从上皮细胞释放的调控因子可能引发炎性反应，在这种情况下人们测定促炎性细胞因子水平可部分评估局部炎症程度。因此，断奶本身尤其是在断奶后采食量立即下降这个阶段，会引发炎症反应进而破坏胃肠道健康。在这种情况下，就仅仅帮助仔猪在断奶后采食更多饲料，是能够帮助仔猪缓解这些炎症的反应程度。

人们为了发现新的作用靶标和管理干预措施，来促进最适的仔猪胃肠道发育和更长期的胃肠道健康，需要更好地理解和认识早期生命应激因素和感染因素（比如断奶）是怎样来长期调节上皮细胞功能、免疫功能和ENS（肠道自主神经系统）功能的。就这一点而言，色甘酸钠，一种肥大细胞稳定剂，可能会有利于促进断奶后肠道的屏障功能和仔猪的生长性能（见表1）。

表1 仔猪断奶后0.5 h、8 h和16 h腹腔内注射对生理盐水（对照组）或20 mg/kg体重色苷酸钠的生长性能

3 仔猪断奶前、后营养对其断奶后胃肠道健康的影响

饲养管理和营养、动物福利、生物安全和疾病防控是决定仔猪胃肠道健康和生长性能的重要因素。在养猪中减少AGP使用或者不使用AGP和锌、铜等矿物元素的实施方案中，采取高水平饲养方式是至关重要的。

3.1 对哺乳期仔猪的补充饲喂，提高其断奶后胃肠道健康

在仔猪哺乳期提供教槽由来已久，是给仔猪提供一种固体日粮（教槽料）。传统上，哺乳母猪这种产房饲料放置在产床的一个隔间（教槽区域），以供母猪采食；但现在教槽料仅仅用于仔猪哺乳期采食。哺乳期给仔猪提供固体教槽料，通过刺激仔猪胃肠道与碳水化合物和蛋白质消化相关的消化酶活性，强化其对断奶后饲喂日粮中各种抗原的耐受力，有助于提高仔猪断奶时体重和断奶后生长性能。有研究者提出随着仔猪断奶日龄临近，教槽料饲喂越来越重要。因为随着仔猪生长，它们对营养的需求也在增长，逐渐超过了母猪能够给它们提供的母乳营养，因为母猪产奶量在产后3周达到高峰随后逐渐降低。English等（1980）表示每头仔猪应该在断奶前平均消耗600 g教槽料，为断奶过程做好准备，并缓解断奶后生长抑制。在目前多数仔猪断奶日龄中，这个水平的个体采食量显然是无法到达的。

因此，考虑到教槽料饲喂对仔猪断奶后胃肠道结构和功能以及生长性能的潜在影响，教槽料饲喂和管理这一领域引起了人们大量的研究和开发。然而，人们关于仔猪哺乳期教槽料饲喂是为断奶后胃肠道挑战做好准备，这一个观点是有争议的。Chapple等（2019）报道仔猪胰腺中淀粉酶活性的差异更多是由母猪造成的，而不是由仔猪哺乳期和断奶后立即采食固体饲料所造成的。Lindemann等（1986）和de Passille等（1989）发现仔猪胃肠道中胰蛋白酶和麦芽糖酶活性与断奶重以及哺乳期饲喂教槽料时间长短无关。Bruininx等（2004）报道断奶前采食教槽料和断奶后5 d肠道结构之间缺乏任何联系。出现这些研究结果的一个可能原因是，当时仔猪吸吮母猪母乳时通常所消耗的干物质很少。

然而，将仔猪分类为采食教槽料和不采食教槽料的研究，为教槽料对仔猪断奶后胃肠道健康的价值提供了一些新的观点。这些研究普遍表明：在饲喂教槽料的仔猪窝群中仅有一部分仔猪（大约45%～65%）会明确地采食教槽料，而这些仔猪相较于那些窝群中不采食教槽料的仔猪能够更好地启动断奶后探索行为、更高的采食量和表现出高的生长性能。提高窝群中采食教槽料的仔猪比例，可能会对保育期间生长性能具有正向效应。因此，找到可以提高全窝群中采食教槽料仔猪数量的影响因素很重要。然而，Carstensen等（2005）报道哺乳期仔猪教槽料采食量低导致断奶后采食量降低，进而减少肠道中大肠杆菌O149的增殖。

尽管固体教槽料、断奶重和断奶后胃肠道健康之间缺乏正向关联，有明确的研究结果表明，在仔猪断奶前和断奶后提供液体或者粥状补充料提高仔猪哺乳期干物质摄入量，增加了断奶重，并缓解断奶后生长受阻。Pluske等（1997）清楚地证实给刚断奶仔猪提供液态奶日粮，能够在断奶后立即维持胃肠道结构和功能，与断奶前吸吮母乳时的胃肠道结构相比，绒毛和隐窝结构和功能基本没有差异。但是，如果给仔猪提供与液态奶日粮相同摄入水平的固态断奶日粮，会导致这些仔猪的胃肠道上皮结构萎缩。这些仔猪胃肠道结构改变可以视作其胃肠道健康受损，但是尽管发生了这些形态学变化，仔猪在相同能量摄入水平下的生长性能相近（见表2）。这些数据强调了关于胃肠道健康讨论中的一些模棱两可之处，即断奶后仔猪生长良好，其肠道结构和功能却受到负向影响。

3.2 配制仔猪断奶后商品日粮，使胃肠道健康达到最佳

为了使这个综述更为完整，尝试阐述怎样配制断奶仔猪日粮使其胃肠道健康达到最佳，大家视情况进行参考。鉴于过去和现在的大量文献，以及着眼于商业生产实践，在没有AGP情况下，断奶后阶段提高仔猪胃肠道健康的日粮可能包含（并不限于）了以下特点：

1）蛋白质/氨基酸管理

①断奶后尽可能降低蛋白水平（以不增加饲料成本、不降低生长性能为限），平衡必需氨基酸，使用高可消化蛋白原料；

②考虑使用木聚糖酶和超剂量植酸酶，提高蛋白质消化率；

③提高含硫氨基酸与赖氨酸比值达到60%～65%，色氨酸与赖氨酸比值达到21%～22%，苏氨酸与赖氨酸比值达到70%；

④最大限度提高色氨酸与大量中性氨基酸比值，以增加血清素水平；

⑤在适当情况下，使用血浆蛋白原料。

2）碳水化合物管理

①最大限度降低可溶性非淀粉多糖（NSP）含量，使用加工过的淀粉原料，如果有条件，使谷物类原料粉碎粒度稍粗而不是更细；

②添加不溶性非淀粉多糖（NSP）原料（例如麦麸、燕麦壳、大麦壳、木质纤维素）；

③使用碳水化合物酶（木聚糖酶、β-葡糖酶），适当情况下提高短链脂肪酸的体内利用率。

3）脂肪/脂肪酸管理

①最大限度减少n-6∶n-3多不饱和脂肪酸（PUFA）比值，以不增加饲料成本为限；

②考虑使用中链甘油三酯/脂肪酸。

4）微量元素管理

①减少10%～20%钙水平〔以降低胃缓冲能力，确保内源性（胰蛋白酶）和外源性（植酸酶）酶活〕；

②如果法律法规允许，在适当情况下使用药理剂量水平的锌和铜。

5）添加150～200 IU维生素E和其他抗氧化添加剂（例如具有抗氧化能力的精油和植物促生长因子）；

表2 仔猪饲喂理论水平、2.5倍理论水平、自由采食水平的液态牛奶或者固态开口料对28日龄断奶和断奶后5 d的生长性能影响

6）考虑其他具有减轻炎症和免疫功能的添加剂，例如乙酰水杨酸。

4 总结

断奶后仔猪状态不佳，在此阶段最好采取一系列日粮或饲养管理干预措施来改善仔猪的状态，这些干预措施可能对仔猪胃肠道健康具有有益作用，尤其是在减少/禁止ADP或重金属使用的情况下。参考生理学、形态学、微生物组学和局部免疫系统为基础的机制研究，以及它们与营养和饲养管理之间的互作研究，使得我们对这一领域的理解在一个相对较短的时期内取得了重大进展。从这方面来看，评估仔猪胃肠道健康的标准包括：1）对食物的有效消化吸收和废物排泄；2）具有功能性和保护性的肠道屏障；3）稳定和适宜的微生物群；4）胃肠道免疫系统的有效功能状态；5）对应激/神经通路的最小刺激；6）无疾病。综上所述，上述标准应该考虑到胃肠道最佳功能状态，并伴随着最佳生产性能。然而，一些关于胃肠道健康的研究检测了在没有任何明显疾病的情况下这些标准（指标）的变化，这些变化有些含糊不清；这使得总体推荐（例如日粮、饲养管理）变得更加困难。此外，应运而生了一些提高断奶后仔猪胃肠道健康的思想，例如刺激/消除胃肠道中特殊细菌群来调控胃肠道环境，保护上皮屏障功能，调控日粮成分（例如蛋白类型和水平），仔细关注饲养管理程序。从更广义上来讲，仔猪胃肠道健康代表了胃肠道试图维持稳态的结果，反映了胃肠道对所遭遇的威胁和感染的应答和适应能力。