断奶仔猪应激期肠道健康及营养调控的研究进展

万 凡，钟儒清，刘 明，侯扶江，张宏福，伊 宝*

（1.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020；2.动物营养学国家重点实验室，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

仔猪早期断奶技术已在养猪生产中广泛应用，可提高母猪年产胎次和繁殖效率，但是早期断奶会导致仔猪出现腹泻、肠道菌群紊乱、免疫力降低、增重缓慢、死亡率升高等断奶应激问题[1]。另外，环境突变对断奶仔猪造成生理应激，进而引发断奶应激，影响因素包括环境温度和混群等[2]。因此，调控仔猪肠道健康对缓解断奶应激、提高营养物质消化率具有重要作用。NRC（2012）给出了断奶仔猪的营养需要参数，但部分参数缺乏试验数据支持，以推算的方式给出了断奶仔猪氨基酸需要量[3]，这也导致了在实际生产中仔猪可能因营养不良而发生断奶应激。在过去四十年间，仔猪断奶应激主要通过添加抗生素、高剂量微量元素等进行调控，在缓解仔猪断奶应激、降低腹泻的同时，也带来了畜产品抗生素残留、肠道微生态失调以及病原菌耐药性增加等问题[4]。近年来，更多学者重点研究饲料中添加益生菌、植物提取物等调控仔猪断奶应激，也取得了较多的科研成果。本文从肠道健康和营养调控两方面综述仔猪断奶应激的调控措施，以期为深入研究仔猪断奶应激和健康养殖提供理论依据和调控思路。

1 仔猪断奶应激对肠道健康的影响

在断奶过渡期，仔猪易发生断奶应激，并激活不同信号通路，改变肠道微生物区系，最终引起肠道炎症，损害肠道健康。

图1 哺乳仔猪和断奶仔猪粪便中微生物群落的组成[8]

1.1 仔猪断奶应激激活不同信号通路对肠道功能的影响断奶应激通过作用于不同信号通路对仔猪的肠道功能产生影响，引起肠道炎症。已验证可能存在的作用机制包括：①断奶仔猪受应激后，下丘脑-肠轴被激活，仔猪释放更多的促肾上腺激素释放因子（CRF）和皮质醇，CRF 受体表达上调，肥大细胞发生增殖和活化，对肠道功能产生影响[5]。②早期断奶引起仔猪肠屏障持续损伤，促炎细胞因子表达上调，c-Jun 氨基酸激酶（JNK）、p38 蛋白磷酸化水平以及细胞外调节蛋白激酶（ERK 1/2）的比例均升高，激活MAPK 信号通路[6]。③早期断奶仔猪易出现应激性腹泻，发生肠炎，巨噬细胞中的核因子-κB（NF-κB）信号通路被激活，NF-κB 基因的mRNA 表达量增高[7]。因此，可通过研究上述信号通路的抑制物以缓解断奶应激对肠道的影响。

1.2 仔猪断奶应激对肠道微生物菌群的影响 Frese 等[8]使用16S rRNA 高通量测序和全基因组测序（WGS）技术探究仔猪从出生到断奶后粪便中微生物区系的差异（图1），发现仔猪断奶后肠杆菌和拟杆菌相对丰度下降，而普雷沃氏菌科、疣微菌科、乳酸菌科、韦荣球菌科相对丰度增加。普雷沃氏菌可将饲粮中非淀粉多糖转化为短链脂肪酸（SCFA），还产生β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶以及木聚糖酶降解饲粮中的非消化多糖[9]，而乳酸菌科具有消耗植物源单糖和双糖能力的细菌，对断奶仔猪利用复杂碳水化合物也发挥关键作用[10]。断奶江香猪具有比杂交断奶仔猪更强的抗腹泻能力，其原因在于江香猪肠道中含有2 种功能性乳酸菌（Lactobacillus.gasseri LA39和Lactobacillus.frumenti），可增加断奶仔猪抗腹泻能力，具体作用机制为乳酸菌分泌的细菌素gassericin A 可以与肠道上皮细胞角蛋白Keratin 19 结合，降低cAMP 和cGMP 的水平，促进小肠上皮的液体吸收量并降低分泌量，以达到抗腹泻的目的[11]，说明肠道微生物和断奶应激之间存在关联，断奶应激可以改变肠道微生物菌群，同时肠道菌群丰度差异也影响仔猪的抗腹泻能力。氧化应激是指活性氧（ROS）的产生与抗氧化防御之间的平衡性出现紊乱。断奶会引起肠道氧化应激，氧化应激可导致断奶仔猪小肠上皮细胞凋亡、细胞周期发生阻滞[12]。研究表明，与哺乳仔猪相比，断奶仔猪粪便微生物宏基因组中与氧化应激相关的基因丰度更高[10]。因此，通过降低氧化应激探究其对肠道微生物的影响也是调控仔猪断奶应激的主要研究方向之一。

1.3 调控肠道健康缓解断奶应激的措施 研究发现，肠道上皮细胞分泌的免疫球蛋白A（sIgA）可以保护肠黏膜免受病原微生物的入侵[13]。胰高血糖素样肽-2（Glucagon-Like Peptide，GLP-2）是肠道L 细胞释放的一种营养肽，主要功能是促进动物肠道早期发育[14]。给动物注射GLP-2 可以促进动物肠道黏膜生长、细胞跨膜运输以及肠道紧密连接蛋白ZO-1 的表达[15]；另外还可提高肠道中酶的活性，对缓解断奶应激有促进作用[15]。相关研究提出，补充鹅去氧胆酸（60 mg/kg）可以增加断奶仔猪血清中GLP-2 的表达，进一步促进回肠中炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10 mRNA 的表达[14]。另外，在饲粮中添加甘露寡糖（0.2%～0.4%）、鱼油（1%）均可降低仔猪肠道炎症和断奶应激，原因在于甘露寡糖可以降低肠道黏膜促炎细胞因子TNF-α的释放，而鱼油中含有的ω-3 多不饱和脂肪酸是脂质代谢物的前体，具有降低动物肠道炎症的作用[16-17]。

近年来研究发现，在饲粮中添加鸡卵黄免疫球蛋白、益生菌、植物提取物等可以改善断奶仔猪肠道健康，缓解断奶应激。Tan 等[18]研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加鸡卵黄免疫球蛋白（500 mg/kg）使仔猪肠道大肠杆菌数目显著减少，且对肠球菌、乳酸杆菌、梭状芽孢杆菌以及双歧杆菌等有益菌群无影响，而添加抗生素（硫酸粘杆菌素100 mg/kg，恩拉霉素15 mg/kg）组的仔猪肠道乳酸菌含量显著降低。另外，在断奶仔猪饲粮中添加丁酸梭菌（0.1%～0.8%）[19]、丁酸梭菌+枯草芽孢杆菌+地衣芽孢杆菌组成的复合菌制剂[20]、糖皮质激素受体激动剂（0.2 mg/kg）[21]、罗伊氏乳杆菌和植物乳杆菌复合物（0.1%）[22]以及低聚糖（0.2%）和植物乳杆菌（0.5%）的混合物[23]均具有增加肠道益生菌（乳酸杆菌、芽孢杆菌等）的丰度、提高免疫机能以及降低腹泻率的作用。植物提取物因其具有天然、无毒、抗炎、促生长等优势成为替代饲用型抗生素的主要研究方向之一，其在断奶仔猪中的研究应用也呈上升趋势。Wei 等[24]研究发现，饲粮中添加100 mg/kg 香芹酚和百里酚（1:1）可显著增强仔猪清除ROS 的能力、提高空肠中乳酸菌属的丰度、降低肠球菌属和大肠杆菌的丰度。Zhang等[25]研究表明，饲粮中添加绿原酸（1 000 mg/kg）能够增加断奶仔猪十二指肠和空肠的绒毛高度和隐窝深度，增加结肠中乳酸菌的丰度，降低大肠杆菌的丰度，增加结肠中丁酸和丙酸的产生量，对断奶应激具有减缓作用。总之，在断奶仔猪饲粮中添加有益生物制剂可以改善仔猪肠道健康，缓解断奶应激。

2 仔猪断奶应激的营养调控

近年来，关于断奶仔猪营养素调控的研究主要集中在采食量、能量、蛋白质、微量元素以及维生素5 个方面。

2.1 断奶仔猪采食量的调控 断奶环境、断奶日龄、饲粮因素以及断奶仔猪混群密度等都是影响断奶仔猪采食量的因素。Hötzel 等[26]研究表明，在断奶初期，仔猪经历断奶应激，采食量降低，随后应激缓解，仔猪采食量逐步恢复。研究表明，通过适度提高饲粮营养水平可提高断奶仔猪的有效营养摄入量，促进仔猪生长[27]；而断奶仔猪提前接触颗粒饲粮能够降低断奶仔猪对颗粒饲粮的新奇和恐惧，提高采食量，促使仔猪胃肠道分泌可以消化颗粒饲粮的消化酶，提高饲粮消化率[1]；同时在断奶仔猪饲粮中使用绿原酸、低聚糖等添加剂可以提高仔猪采食量，促进其对营养物质的消化吸收[19,25,28]。综上所述，通过在饲粮中添加诱食剂、提早接触饲粮等措施可以促进仔猪采食。

2.2 断奶仔猪饲粮能量水平的调控 断奶仔猪因自身生理应激，实际能量摄入量不足，导致仔猪出现营养不良以及短暂生长停滞[29]，故在断奶初期，仔猪通过脂肪酸代谢为机体供能[30]。研究指出，仔猪断奶初期实际代谢能（ME）摄入量只有断奶前的60%～70%，断奶2 周后才能恢复到断奶前的ME 摄入水平[1]。因此，如何提高仔猪断奶初期的实际能量摄入量是解决断奶应激的重点之一。由于缺乏断奶仔猪回肠真消化率的数据，需要确定饲粮中赖氨酸/消化能（Lys/DE）的比值，为断奶仔猪饲粮配方制作提供参考。但不同Lys/DE 对断奶仔猪的增重报道不一[31-32]。Li 等[33]认为，这可能是由于仔猪胃肠道容量限制和不同试验采用不同饲粮原料的影响，饲粮能量增加并不能起到完全补偿的作用。从ME 需求角度出发，断奶仔猪饲粮ME 由13.40 MJ/kg 提高到13.80 MJ/kg 并未对断奶仔猪生长性能产生影响，但提高了粗蛋白质和粗脂肪的消化率，因此，适度提高ME水平也能促进断奶仔猪对其他营养物质的消化吸收，增加抗应激和抗腹泻能力[34]。另外，饲喂碳水化合物/能量比值高的饲粮可促进仔猪对营养物质的消化吸收，仔猪血清中组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸、酪氨酸以及瓜氨酸浓度均升高，降低仔猪断奶应激[35]。以上研究提示，应对猪只Lys/DE 开展深入研究，关注饲粮中碳水化合物和能量的比例与仔猪断奶体重、断奶日龄的关系，为断奶仔猪提供最适能量水平，从多个方面入手解决断奶应激问题。

2.3 断奶仔猪饲粮蛋白质水平的调控 研究发现，由于饲料原料抗营养因子的影响，饲粮蛋白质含量过高易导致仔猪腹泻，其原因在于未被消化的植物蛋白原料通过肠道上皮间隙进入血液循环系统，导致断奶仔猪产生过敏反应[36]。因此，不少研究者通过探究低蛋白饲粮补充添加剂对断奶仔猪的影响以解决断奶应激的问题。Wan 等[36]研究发现，低蛋白饲粮补充丙酸盐钙组（15.5%CP+1.8% 丙酸盐钙）断奶仔猪的肠道发育和生长性能与高蛋白组（20% CP）无显著差异，但断奶仔猪的腹泻率显著降低。其原因在于添加丙酸盐钙降低了断奶仔猪结肠中厚壁菌门丰度，大肠杆菌、肠杆菌以及链球菌的数量也明显减少，而拟杆菌和乳酸杆菌的丰度增加，其中，拟杆菌可促使断奶仔猪从复杂多糖中吸收更多能量[37-38]。除此之外，低蛋白饲粮补充风干的橘柑渣[39]、补充限制性氨基酸实现理想氨基酸平衡饲粮[40]，也可降低仔猪腹泻率、节约饲粮成本，降低断奶应激。另外，针对理想氨基酸模式，可通过确定赖氨酸需要量，以固定比例计算其他氨基酸的需要量[41]。以上研究提示，首先从氨基酸平衡、氮能比出发研究蛋白质水平对断奶仔猪应激的影响，其次需围绕低蛋白、氨基酸平衡饲粮开展研究工作。

2.4 断奶仔猪饲粮中锌（Zn）和铜（Cu）水平的调控 由于断奶仔猪小肠上皮绒毛结构发生改变、胃酸分泌不足以及消化酶活性降低导致肠道对微量元素的吸收率降低[42]。因此，需要提高断奶仔猪对微量元素的吸收以满足其维生素需要量[43]。欧盟委员会规定，体重11～25 kg的断奶仔猪，Zn 的提供量为140～150 mg/kg，Cu 的提供量为170 mg/kg[44]。我国新版《猪的饲养标准》规定断奶仔猪（5～10 kg）Zn 的需要量为104 mg/kg，Cu 的需要量为6.3 mg/kg，且随着体重的增高呈下降趋势，另外，对《饲料添加剂安全使用规范》进行修订时规定，中华人民共和国农业部第2625 号文件公告对《饲料添加剂安全使用规范》进行修订时规定，仔猪（≤25 kg）配合饲粮中Zn的最高限量为110 mg/kg，但在仔猪断奶后的前2 周，可在上述基础上添加氧化锌或碱式氯化锌至1 600 mg/kg（以Zn 元素计）。NRC（2012）推荐的断奶仔猪Zn 的需要量为100 mg/kg，Cu 的需要量为6 mg/kg[3]，但在实际生产中，配合饲粮中Cu 实际含量为100～200 mg/kg[45]，远高于饲养标准推荐值。添加高剂量的微量元素具有促进动物肠道健康、抑制肠道有害菌繁殖、降低腹泻率等作用，但也会造成环境污染，因此，研究者们考虑利用有机元素替代无机元素，复合物替代单一元素，从利于动物吸收利用角度出发，降低添加量的同时提高吸收率以降低断奶仔猪的腹泻和应激，保障猪只健康。报道指出，在断奶仔猪饲粮中添加ZnO 纳米粒子（400 mg/kg）效果优于ZnO，可以维持小肠细胞的完整性，减少病原菌的入侵，降低细胞因子诱导的炎症[46]。另外，在断奶仔猪饲粮中添加有机铜（Cu 和氨基酸混合物）和ZnO，断奶仔猪日增重和饲料转化率明显提高[47]。Espinosa 等[48]研究结果显示，与添加CuSO4相比，饲粮中添加羟基氯化铜可显著提高断奶仔猪的日增重和饲料转化率，降低腹泻率和断奶应激。Espinosa 等[48]认为羟基氯化物中Cu2+更能改善仔猪肠道健康，促进肠道发育，改变肠道微生物区系，最终提高仔猪对营养物质的消化吸收。总之，添加微量元素Zn 和Cu，需要首先考虑仔猪的需要量，其次以复合制剂、有机元素替代无机元素为研究要点。

2.5 断奶仔猪饲粮维生素A 和维生素E 水平的调控 维生素是辅酶的组成成分，维生素缺乏会影响辅酶的合成，导致猪只代谢紊乱，影响猪只健康和畜产品质量。研究发现，腹泻导致断奶仔猪血液中维生素A 和维生素E含量均低于健康猪[49]。Buchet 等[49]认为，由于断奶仔猪肠道中脂肪酶和胆汁酸含量下降，导致仔猪对维生素A 和维生素E 的吸收减少。调节饲粮中维生素含量也可降低仔猪断奶应激。Kim 等[50]研究发现，随着维生素E 含量（50、100、200 IU/kg）提高，断奶仔猪血液中维生素E 和回肠隐窝深度均显著增加，说明增加维生素E 可促进仔猪肠道对营养物质的消化吸收，降低断奶应激。另外，维生素E 受机体亲氧分子中和、采食量降低、应激反应等不利因素影响，断奶仔猪对维生素E 的实际吸收量本身就比较低[51]。因此，应从断奶应激和仔猪自身需求出发，更深入研究断奶仔猪对维生素的最适需要水平。

3 总结

针对仔猪断奶应激问题，近年来科研工作者围绕如何降低断奶应激，在仔猪肠道健康和营养调控两方面开展了大量工作，证实使用添加剂、调控饲粮营养等措施可以降低断奶应激。因此，未来可以重点关注以下研究方向：第一，中草药和植物提取物作为饲粮添加剂具有很大的应用前景，可作为替代饲用型抗生素的选择之一，发挥调控肠道健康，缓解断奶应激，降低腹泻率，改善肠道菌群紊乱等作用；第二，从饲粮营养角度出发，深入研究饲粮原料组成对断奶应激的影响，配制针对断奶应激的专用饲粮，达到缓解断奶应激的目的。