母猪妊娠后期肥胖将加重其围产期代谢紊乱，影响仔猪生产性能和肠道健康

2020-12-11孙义姗编译

猪业科学 2020年7期

孙义姗（编译）

（石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832000）

简单概述，笔者的新发现表明，妊娠109日龄母猪背膘厚度过大会加剧围产期母猪的代谢紊乱，降低活产仔猪的数量和窝重，并对母猪及其后代的肠道健康造成不利影响。此外，研究还为加强母猪繁殖周期的体况控制提供了重要的理论参考。

1 前言

在现代规模化猪场中，母猪妊娠期身体状况的评估和控制是优化其繁殖性能的关键手段。背膘厚度是母猪身体状况的常用指标。越来越多的证据表明，母猪妊娠后期背膘过厚与繁殖障碍密切相关，包括使产仔数减少、窝重增加减少、宫内生长受限的仔猪比例增加。最新研究表明，当长白×大白母猪在妊娠109日龄背膘厚度≥21 mm时，胎盘发育相关基因中较高的m6A修饰可能会限制胎盘血管系统的发育，从而增加仔猪低出生窝重的发生率。因此，在妊娠后期保持适当的背膘厚是最大限度提高母猪繁殖性能的基本保证。

在正常妊娠和哺乳过程中，母性身体表现出显著的代谢和免疫学变化。这些变化被描述为代谢综合征，其包括胰岛素抵抗和妊娠后期全身性促炎细胞因子水平升高。最近，对孕妇的研究表明，怀孕期间超重或肥胖可能会加剧孕妇的代谢综合征。此外，怀孕期间的肥胖也会增加后代在儿童或成年期间肥胖和胰岛素抵抗的风险。此外，其后代也观察到全身和肠道局部炎症增加和免疫发育受损。然而，关于妊娠后期肥胖对母子代影响的研究多见于女性和啮齿动物，其对母猪代谢状况和仔猪免疫系统发育的影响尚不清楚。

最近，笔者的研究表明，围产期母猪的身体也经历了全身性的低度炎症和胰岛素抵抗的增加。此外，围产期肠道通透性增加是导致母猪代谢紊乱的关键机制之一。因此，在上述分析的基础上，我们推测母猪妊娠后期背膘厚度过大可能会增加其围产期肠道的通透性和代谢综合征，损害仔猪的肠道健康和免疫系统发育。研究旨在探讨妊娠后期母猪背膘厚度过大对其围产期代谢状况及仔猪生产性能、肠道健康和免疫系统的影响。

2 材料与方法

该试验方案已经由华中农业大学机构动物保护与利用委员会批准（许可证号：HZAUSW-2018-136）。

2.1 动物与其管理

研究使用的数据库来自广西扬翔股份有限公司研究农场。研究选用经产长白×大白母猪60头，平均胎次3.93窝。妊娠109日龄母猪按背膘厚度分为两组（正常背膘厚度组，=17 mm；过度背膘厚度组，≥21 mm），两组的产次分布相似。在整个妊娠期，所有母猪都喂食相同数量的饲料。整个妊娠期分为妊娠0～30 d、妊娠31～80 d、妊娠81～95 d、妊娠96 d至分娩共4个饲养期，相应的喂食量分别为2.0 kg/d、2.4 kg/d、2.6 kg/d、3.0 kg/d。母猪每天在 7：00和 14：00时饲喂 2次，所有母猪均在泌乳期可随意采食相同的泌乳日粮。母猪妊娠期单栏饲养（2.2×0.7×1.1 m），地面前方实心混凝土1.2～1.6 m，后部漏缝混凝土0.6～1.0 m。在妊娠的第109天，母猪被清洗消毒，然后从妊娠期的隔间移到产房。母猪被单独饲养在产仔板条箱（2.2×1.7 m）中，布置有板条地板和仔猪热垫。随后测定记录母猪背膘厚度。母猪哺乳期饲喂玉米-豆粕基础日粮（代谢能10.36 MJ/kg，粗蛋白18.92%，赖氨酸1.03%）。泌乳日粮2次/d，分别在7：00和16：00供应，以保证母猪自由采食。通过水冷通风系统（大荷兰人公司，Vechta-Calveslage，德国）将产房温度维持在大约20 ℃至22 ℃。在整个试验期间，母猪可以随意获得饮水。

分娩时，记录活产仔猪的数量。每头仔猪在出生后12 h分别称重。然后，在母猪同一背膘处理组中，将每窝产仔数调整为11～12头。在仔猪出生的头3 d内，给它们补充铁质，并断掉它们的犬齿和尾巴。在哺乳期间，仔猪没有用代乳料喂养，因此依赖母猪奶作为它们唯一的营养来源。仔猪不能获得益生菌和抗生素。

2.2 数据收集和测量

研究小组在该试验场工人的帮助下进行了数据测量和收集。用超声波（PIGLOG105，SFAK-Technology，A型扫描仪，SFK Technology A/S Helver，丹麦，SFK Technology A/S Helver）测量母猪最后1根肋骨（P2点；距最后1根肋骨中线6.5 cm）的背膘厚度，并由同一员工按照Sulabo等人的方法在整个试验过程中进行操作。分别在仔猪出生当天、调整每窝饲养头数后、哺乳期第7、14、21天记录仔猪体重，计算窝重和日增重（ADG）。以窝为统计单位。

2.3 样本收集

于妊娠第109天和哺乳第3天饲喂前（7：00），每组随机抽取10头母猪，从耳缘静脉采集空腹血样，装在添加肝素的离心管（5 mL）中。空腹血液样品在4 ℃下以3 000 g离心10 min，然后从上清液中提取血清样品，保存在-80 ℃环境中准备下一步分析。分别在妊娠第109天和哺乳期第3天从上述母猪身上采集新鲜粪便样品，放入无菌20 mL离心管中（不经任何处理），然后保存在-80 ℃环境中准备下一步分析。在分娩开始后4 h左右，从上述母猪的第3～5对乳腺中采集初乳样本（20 mL）。于母猪哺乳期第3天，耳后肌肉注射催产素5 IU，取母猪第3～5对乳腺乳样(20 mL)。初乳和常乳样本立即在-20 ℃环境下冷冻，准备分析。在哺乳期第14天，每窝选择1头体重接近窝仔平均体重的仔猪采集粪便和血样。从仔猪的颈静脉采集血样，装入添加肝素的试管（5 mL）中。然后通过离心血样获得血清样本，并将其储存在-80 ℃环境中直到进行分析。用10 mL无菌离心管（未经任何处理）分别从仔猪身上采集新鲜粪便样本，然后将其保存在-80 ℃环境中准备进行分析。

2.4 初乳及常乳成分分析

分析前，初乳和常乳在4 ℃条件下经3 000 g离心20 min脱脂。用Milk-ScanTM MARS（Foss Electric，Hillerod，丹麦）近红外反射光谱仪测定了初乳和常乳的化学成分。用猪商业试剂盒（生物沼泽生命科学，中国武汉）按相应的说明书测定初乳和常乳中白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素 -10（IL-10）、IgA 和IgM的浓度。

2.5 代谢和免疫生物标志物分析

研究测定了仔猪粪便和血浆中与胰岛素敏感性、全身炎症、氧化应激、肠道通透性、局部肠道炎症和免疫系统相关的几种生物标志物。这些生物标志物如下：1）胰岛素敏感性指标包括饲喂前血糖、胰岛素水平和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）值；2）全身炎症指标包括血浆中IL-6、TNF-α和IL-10水平；3）全身氧化应激指标包括血浆硫代巴比妥酸反应物质（TBARs）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和总超氧化物歧化酶（T-SOD）浓度；4）肠道局部炎症指标包括粪便脂钙蛋白-2和粪便炎症；5）肠道通透性指标包括血浆透明带蛋白；6）仔猪免疫系统发育指标、粪便β-防御素-2和分泌型免疫球蛋白A（SIgA）、血浆免疫球蛋白M水平。

粪便匀浆用10%磷酸缓冲液（10%wt：VOL）溶解得到，然后储存在-80 ℃环境中进行下一步分析。用中国武汉生物沼泽生命科学商业试剂盒检测粪便或血浆中带状蛋白、脂钙素-2、β-防御素-2、白细胞介素-6、白细胞介素-10、肿瘤坏死因子-α、sIgA和IgM的浓度。血糖、胰岛素、总胆红素（TBARS）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、总超氧化物歧化酶（T-SOD）水平测定采用南京建成生物工程研究所（南京，江苏，中国）购买的商用试剂盒。

HOMA-IR公式为：

HOMA-IR=[（空腹胰岛素值，MIU/L)×（空腹血糖值，mmol/L）]/22.5

每个样品都是一式两份重复测定。

2.6 统计分析

统计分析使用SAS 9.4（SAS Inst.美国北卡罗来纳州卡里市)。数据的正态分布采用Kolmogorov-Smirnov检验。数据用均值±SEM。P＜0.05被认为对所有分析都有意义。

3 结果

3.1 仔猪的生长性能

表1总结了母猪背膘厚度、胎次和哺乳仔猪生长性能的描述性统计结果。背膘过厚组(≥21 mm)母猪的总产仔数和活产仔数显著低于正常背膘厚组（=17 mm）（P＜ 0.05）。背膘过厚组仔猪第1周平均日增重显著高于背膘厚度正常组（P＜0.05）；但在第2周、第3周及整个泌乳期，两组的日增重差异不显著（P＞0.05）。仔猪平均体重差异不显著（P＞0.05）。

3.2 母猪围产期代谢综合征

为了评估妊娠后期母猪背膘对代谢综合征的影响，试验检测了胰岛素敏感性和全身炎症相关的生物标志物。图1所示结果表明，与母猪正常背膘厚组相比，背膘过厚组围产期母猪的空腹血糖水平和HOMA-IR值显著升高（P＜0.05）。值得注意的是，过厚背膘母猪血浆促炎细胞因子IL-6和TNF-α浓度升高（P＜0.05），而抗炎细胞因子IL-10浓度降低（P＜0.05）。

3.3 母猪围产期的氧化应激状态

妊娠后期母猪背膘对围产期氧化应激状态的影响如图2所示。与正常背膘厚组围产期母猪相比，背膘过厚组母猪血浆TBARS水平显著升高（P＜0.05），而血浆T-SOD水平显著降低（P＜0.05）。围产期母猪血浆谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）水平差异不显著（P＞0.05）。

表1 妊娠后期母猪背膘厚度对仔猪生长性能的影响1.2

3.4 围产期母猪肠道炎症与肠道通透性

图3显示了妊娠后期母猪过厚的背膘对围产期母猪肠道炎症和肠道通透性生物标志物的影响。带状蛋白是一种参与消化道壁细胞间紧密连接的蛋白质，已被证明能反映肠道通透性。同时，脂钙素-2，人们最初认为其在中性粒细胞中高度丰富，是粪便中肠道炎症的一个常用的敏感指标。结果表明，与母猪正常背膘厚组相比，背膘过厚组围产期母猪血浆带状蛋白和粪便Lipocalin-2水平显著升高（P＜0.05）。

3.5 母猪初乳和常乳的化学成分及免疫因子

妊娠后期母猪背膘厚度过大对母猪初乳和乳中化学成分和免疫因子的影响如表2所示。母猪背膘厚度对初乳和常乳中化学成分的影响差异不显著（P＞0.05）。而背膘过厚母猪乳中IL-10浓度显著低于背膘正常母猪（P＜0.05）。初乳和乳中IgA、IgM和IL-6水平差异不显著（P＞0.05）。

表2 妊娠后期母猪背膘厚度对初乳和乳化学成分及免疫因子的影响

3.6 哺乳仔猪肠道炎症与肠道通透性的研究

妊娠后期母猪背膘对仔猪肠道炎症和肠道通透性生物标志物的影响如图4所示。结果表明，在仔猪哺乳的第14天，与正常背膘厚母猪相比，母猪背膘过厚组仔猪粪便中肿瘤坏死因子-α水平显著升高（P＜0.05），而IL-10水平显著降低（P＜0.05）。两组仔猪血浆带状蛋白、粪便脂钙素-2和IL-6水平差异不显著（P＞0.05）。

3.7 哺乳仔猪免疫系统发育的生物标志物

图5显示了妊娠后期母猪背膘厚度对两周龄哺乳仔猪免疫系统发育的影响。测定了与免疫系统发育相关的3个生物标志物。具体地说，粪便β-防御素-2和sIgA以及血浆IgM值分别用于反映天然免疫系统、获得性免疫系统和系统免疫系统。结果表明，不同背膘母猪的仔猪间粪便中β-防御素-2和sIgA水平差异不显著（P＞0.05）。而背膘过厚母猪的仔猪间血浆IgM浓度显著低于正常背膘厚母猪(P＜0.05)。

4 讨论

在养猪业生产中，保持母猪最佳的身体状况是获得最佳繁殖效率的重要因素。背膘厚度已被证明是反映母猪身体状况的一个客观、方便、准确的指标。研究结果表明，妊娠第109日龄长白×大白母猪背膘厚度(≥为21 mm)过大，降低了活产仔猪总数和窝重。与研究结果相似的是周元飞等人观察到妊娠第109日龄大白母猪背膘厚度的增加与活产仔猪窝重呈凸二次关系。Torres-Rovira等结果表明，背膘厚度过大母猪的仔猪低出生体重比例在20%以上。提高的低出生体重率会降低仔猪初生窝重。此外，Catalano等报告说，孕妇在怀孕后期肥胖也增加了死产和新生儿死亡的发生率。一些研究表明，胎盘功能障碍可能是妊娠期母亲肥胖的决定因素，从而导致胎儿发育异常。在之前的研究中，笔者发现，当母猪在怀孕第109天的背膘≥21 mm时，与胎盘发育相关的基因中显示的较高的m6A修饰限制了胎盘血管的发育，从而增加了仔猪低出生体重的发生率。综上所述，研究的结果支持对母猪妊娠期身体状况评估的必要性，以优化繁殖性能。

研究发现母猪妊娠后期背膘过厚会加重母猪围产期的代谢紊乱，包括胰岛素抵抗、全身炎症和氧化应激。与此项研究一致的是，Nicholas等报告称，孕妇怀孕期间肥胖加剧了她们自身的胰岛素抵抗。Pendeloski等还表明，妊娠期间肥胖个体的血清C反应蛋白（CRP）水平显著升高，CRP是全身炎症的生物标志物。此外，Maltital还发现肥胖孕妇血浆TBARS水平升高，全身T-SOD活性显著降低。在此项研究中，围产期母猪背膘厚度过大时，血浆带状蛋白和粪便脂钙素-2的水平显著增加。以前的研究表明，肠黏膜完整性受损可能会增加血液中带状蛋白的水平。此外，据报道，富含中性粒细胞的脂钙素-2在肠道炎症中也有升高。提示过厚背膘母猪的肠道通透性和肠炎症反应显著增加。以前的研究证实，肠道微生物区系紊乱导致的肠道通透性增加是围产期胰岛素抵抗和母猪全身炎症的潜在机制。因此，这些结果表明，母猪怀孕后期的肥胖也可能导致母猪肠道微生物区系失调，这在肥胖孕妇中已经得到证实。

母体肥胖对哺乳仔猪肠道屏障功能和免疫系统的影响尚未见报道。在此项研究中，发现母猪妊娠后期背膘过厚会加重仔猪肠道炎症（粪便中肿瘤坏死因子-α水平升高，而白介素-10水平降低），降低仔猪的循环免疫防御能力，这与人类和啮齿动物的报道相一致。Wilson等人研究表明，怀孕期间肥胖引起的代谢紊乱不仅会导致后代全身炎症的发生，还会阻碍免疫系统的成熟。此项研究中观察到过厚背膘母猪哺乳第3天正常乳中IL-10水平显著下降。因此，改变乳汁中免疫因子传递给后代可能是重要途径之一，但具体机制有待进一步研究。