母猪初乳分泌的调控
2022-04-29徐运杰刘加娥苏双良
徐运杰 ,刘加娥 ,苏双良 ,邓 敦
(1.山东和美集团有限公司,山东 惠民 251700;2.德州和美饲料有限公司,山东 德州 253500;3.唐人神集团股份有限公司,湖南 株洲 412000)
初乳是新生仔猪生命的“仙丹”。如果催乳素分泌的产前高峰被抑制,从而阻止泌乳的发生,仔猪无疑会死亡。平均大小的新生仔猪(体重1.4 kg)在出生后的最初24 h内必须摄入至少250 g初乳,以获得免疫保护和维持身体生长。然而,并不是所有的母猪有足够的初乳。据估计,大约有三分之一的母猪不能产生足够的初乳来完全支持它们的仔猪生长。此外,初乳产量不受窝产仔数的影响,产仔数非常高的母猪,初乳产量不一定会更大。因此,必须设法提高高产母猪的仔猪可获得的初乳量。影响母猪初乳产量和成分的因素很多,包括品种、管理、营养和内分泌因素。文章综合论述了初乳分泌的发生和持续时间的调控,对在围产期母猪中开发新的管理策略,以最大限度地提高新生仔猪的初乳摄入量和利用率具有重要意义。
1 乳汁成分随时间的变化
初乳之所以对仔猪特别重要,是因为母猪产仔后乳汁的成分会很快发生剧烈变化(见表1)。初乳是产后24 h内的乳腺分泌物,富含蛋白质、免疫球蛋白、一些微量矿物质、维生素、激素和生长因子。然后会有一个过渡期(直到产后72 h),在此期间,蛋白质和免疫球蛋白的浓度与初乳相比明显降低,但脂肪、能量和乳糖的含量增加。常乳的成分在哺乳期的剩余时间内相对稳定,与初乳相比,免疫球蛋白浓度非常低,乳糖和脂肪含量较高。
表1 初乳、过渡乳和常乳的成分
2 初乳的正常开始
哺乳动物的泌乳启动分为两个阶段。第一个阶段是分泌分化阶段,发生在妊娠晚期,此时乳腺上皮细胞分化为乳细胞,乳细胞具有合成独特乳成分的能力,如乳糖和酪蛋白,但是,这些成分的分泌量有限。第二阶段是分泌激活阶段,发生在分娩后几天,其特征是分泌大量的乳汁,伴随着许多乳汁成分的浓度发生重大变化。初乳生成过程包括乳特异性成分的合成和免疫球蛋白G转移到乳汁分泌物中,因此发生在分化期开始之后,并在分泌激活期之前停止。对于猪只来说,第一个乳脂滴在妊娠第105天左右可见,乳糖的合成大约在分娩前4 d开始。
3 妊娠晚期激素变化
人们普遍认为,泌乳的发生受内分泌调节,生殖激素雌激素、孕酮和催乳素以及一些代谢激素,特别是糖皮质激素和胰岛素,起着关键作用。在猪身上,DeHoff等的经典研究描述了在乳腺发育和泌乳过程中大量激素的时间变化,总雌激素浓度在妊娠第60~75天开始升高,在妊娠第110~112天达到峰值,然后在产仔时急剧下降;孕酮浓度在妊娠第45天最高,到第60天开始下降,然后保持在大约25 ng/mL,直到产前快速下降;在整个妊娠期间,催乳素的浓度一直稳定在15 ng/mL左右,直到妊娠第110天左右的产前快速上升;生长激素的循环浓度在临产前增加一倍,之后又下降。Kensinger等进一步证明,母猪在妊娠晚期乳腺代谢活动的显著增加与来自胎儿的雌激素浓度增加有关;妊娠第110天的乳腺DNA量与循环雌激素浓度有关。
总之,与内分泌状态改变相关的是母猪乳腺经历了主要的组织学变化。妊娠75~112 d,脂肪和间质组织被小叶腺泡组织广泛替代。在妊娠期的最后三分之一时间里,乳腺成分从高脂肪含量向高蛋白质含量转变。从母猪乳腺组织的组织学变化和DNA浓度的差异可以看出,在妊娠的第75~90天,上皮细胞分裂增加,在大约第90天出现最大细胞浓度。然后,在第90~105天,与上皮细胞功能分化相关的细胞器增多,腺泡内大量的分泌物积累,表明泌乳过程开始。催乳素不仅参与了泌乳的发生,而且还参与了妊娠晚期乳腺的发育。从妊娠第90~109天,每天3次给母猪饲喂10 mg多巴胺激动剂溴隐亭(溴麦角环肽),在妊娠第110天,乳腺总的实质质量减少了46%。
4 内分泌状态与初乳发生
1945年,Nordskog和Clark首次证明了怀孕母猪晚期食用麦角化大麦会导致无乳症。这是由于细菌内毒素减少了产后母猪催乳素的分泌,催乳素浓度降低,产奶量降低,并显著抑制新生仔猪的生长。Kopinski等用高粱麦角饲喂围产期母猪进一步证实了内毒素和催乳素之间的这种关系,研究发现高粱麦角降低了母猪催乳素浓度和产奶量。Fmarmer等研究发现,母猪围产期口服多巴胺激动剂溴隐亭抑制了产奶量,导致无乳症,原因是溴隐亭抑制了催乳素分泌的产前高峰,这说明了催乳素在母猪泌乳开始阶段的重要作用和初乳分泌需要催乳素的产前高峰。
其他激素也被证明参与母猪初乳发生过程。孕酮在分娩前后的循环浓度与常乳或初乳中乳糖含量呈负相关关系,与孕酮浓度较低的母猪相比,分娩后体内孕酮浓度较高的母猪的仔猪生长速度降低,新生仔猪死亡率增加;此外,产前孕酮浓度下降和催乳素浓度增加延迟与初乳产量低有关,表现为母猪乳腺上皮渗漏和乳糖合成减少。有迹象表明,胰岛素样生长因子-1(IGF-1)也可能在初乳发生过程中发挥作用,如高产母猪在分娩前和分娩期间初乳产量与血浆IGF-1浓度呈正相关。其他生殖激素,如雌激素和糖皮质激素,对母猪初乳生产的具体作用尚不清楚,需要进一步研究,以阐明激素状况对母猪初乳产量和初乳持续时间的影响。
5 代谢状态与初乳发生
众所周知,母猪在哺乳期会进行分解代谢,因为乳汁合成需要大量的营养物质。对于哺乳母猪来说,产奶是首要任务,如果营养供应不足,就会以牺牲它们的身体状况和未来的繁殖性能为代价来满足当下产乳需求。然而,关于初乳发生和初乳产量对母猪代谢状况的影响知之甚少。与奶牛不同,围产期母猪一般不会患酮症,尽管日粮脂肪来源可以影响血浆酮体的浓度,但母猪酮体的浓度远低于奶牛。考虑到多产母猪需要生产更多初乳,猪场将采取特别措施提高初乳产量,因此研究提高母猪初乳产量对其代谢的潜在影响可能很重要。虽然,初乳的发生在泌乳初期只持续很短的时间,初乳产量也远小于常乳,初乳产量的增加似乎不太可能对母猪以后的繁殖产生不利影响,但是,如果初乳产量在多个胎次上增加,潜在的有害影响可能会更加明显,因此要引起重视,并进行进一步研究。
6 不同时期激素处理对初乳分泌的影响
6.1 青春期
青春期前母猪催乳素浓度的增加刺激了乳房发育,但也会导致过早的泌乳,并可以观察到乳汁分泌。用2 mg/d猪催乳素对体重75 kg小母猪连续进行皮下注射29 d,试验结束后屠宰,发现乳腺组织内有乳汁分泌物。然而,这种过早泌乳对未来初乳产量的影响尚不清楚。母猪从90 d到183 d每天饲喂2.3 g植物雌激素金雀异黄酮,其乳腺发育增强,但与催乳素研究相比,没有观察到乳汁分泌物。然而,雌二醇的循环浓度并未受到影响,因此不能排除其可能参与早期泌乳。
6.2 妊娠晚期
当初产母猪从妊娠第102天到断奶期间每天两次肌肉注射15 mg猪催乳素时,母猪血浆中的乳糖浓度在妊娠第105天急剧增加(试验组和对照组分别为32.4和6.2 mg/L)。这与早期发生的泌乳有关,在妊娠第110天进行活检时观察到乳汁分泌。因此,母猪血浆乳糖的增加是由于乳腺上皮细胞合成乳糖并参与到循环中。初乳的组成也受到影响,与对照母猪相比,经过处理的母猪的初乳中脂肪含量更多,蛋白质含量更少。另一方面,从妊娠第108天活检获得的乳腺组织中的DNA或RNA浓度没有变化,表明对乳房发育没有影响。Crenshaw等研究发现,从妊娠第107天到分娩,每天肌肉注射30 mg猪催乳素,然后在产后2 d每天注射60 mg,注射后4 h循环催乳素从妊娠第110天的21 ng/mL增加到75 ng/mL,哺乳第1天从98 ng/mL增加到167 ng/mL,但对仔猪的生长没有影响。因此,在妊娠第90~110天使用多巴胺颉颃剂多潘立酮引起高催乳素血症时,母猪体内的催乳素循环浓度从大约20 ng/mL增加到70 ng/mL,对乳腺组织分泌活性和乳腺上皮细胞分化有明显的促进作用,仔猪的生长速度没有受到阻碍。最近的研究结果表明,在妊娠晚期用多潘立酮治疗小母猪,即使催乳素浓度没有达到药理学水平,也会引起早期泌乳。
生长激素是另一种影响哺乳动物泌乳的激素,但它在猪体内的促乳作用尚不清楚。最近的研究结果表明,从妊娠第90~109天,每天给母猪注射5 mg猪生长激素Reporcin,第110天屠宰,发现乳腺组织中没有乳汁分泌,但IGF-1浓度增加4倍,会大大刺激妊娠晚期母猪的乳腺发育,而对泌乳没有任何影响。
6.3 产仔诱导
当在妊娠113 d用前列腺素类似物诱导分娩时(即平均分娩日期前1天),即使在产前24 h观察到催乳素和皮质醇浓度的短暂增加,初乳产量也不受影响;另一方面,与对照母猪相比,被诱导母猪在分娩开始时初乳中的乳糖浓度更高,这可能表明其初乳发生的时间更早。然而,值得注意的是,乳腺上皮的通透性不受处理的影响,产仔诱导母猪在哺乳期第1~21天的仔猪平均日增重较低,这很可能是由于出生体重较小导致的。在另一项研究中,单独使用前列腺素或与催产素样分子(carbetocin,卡贝托星)联合使用(24 h后)在妊娠第114天诱导分娩,发现同时使用前列腺素和催产素样分子时,初乳产量降低。原因可能是由于子宫收缩延长,对新生仔猪产生不利影响。因此,为了获得最佳的仔猪生产性能,不建议为分娩前的母猪提供催产素。
7 初乳分泌的调控
7.1 孕激素
从妊娠109 d到112 d或113 d给母猪口服孕激素四烯雌酮(20 mg/d),以观察孕酮增加对初乳分泌的潜在影响。有趣的是,该处理并未影响泌乳的开始时间,因为分娩的延迟也延迟了分娩时主要激素变化的开始,而不影响它们的相对时间。因此,初乳分泌量没有降低。四烯雌酮不能在分娩后较长时间内保持乳腺紧密连接状态的开放,这可能是由于与内源性孕酮相比,四烯雌酮对乳腺组织缺乏充分的生物学作用。直到妊娠第113天(而不是第112天)给予四烯雌酮后,IgG向初乳的转移也有减少的趋势,这被认为是由于雌二醇浓度降低所致。
7.2 共轭亚油酸
初乳的分泌一般持续到产仔后24 h左右。猪乳腺转录谱的最新研究数据显示,母猪产后1 d,与酪蛋白和乳清酸性蛋白的合成以及乳腺对亮氨酸的吸收有关的基因显著上调,表明初乳分泌停止。 Vadmand等研究了母猪和窝产仔特性与初乳分泌停止和大量常乳分泌开始时间之间的潜在关系,结果表明,母猪分泌大量常乳的起始时间在母猪之间差异很大,但它发生在产后31 h左右,并且更强壮的仔猪给予了母猪更激烈地吮吸刺激会使乳汁分泌开始得更快。Krogh等研究了共轭亚油酸(CLA)对母猪初乳产量和成分以及常乳分泌开始时间的影响,从妊娠第108天到断奶期间,喂食添加CLA的日粮的母猪,初乳产量较少,但初乳中含有更多的脂肪;乳汁总固形物减少,新生仔猪的死亡率增加;两组母猪的常乳分泌开始时间均未发生改变,均维持在第1头仔猪出生后的34 h,但喂食CLA组母猪的常乳产量增加。因为新生仔猪体内的糖原库储备很差,初乳是仔猪分娩后至少17~18 h内必不可少的能量来源,初乳摄入量对新生仔猪特别重要,所以不建议在母猪日粮中添加CLA。就仔猪的存活率而言,尝试延长初乳期更为有利。
7.3 催产素
乳腺上皮细胞之间的紧密连接状态是初乳到过渡乳成分变化的主要影响因素,因为它影响免疫球蛋白和生物活性化合物从乳房血液循环被动转移到乳汁的通道。母猪分娩后,随着初乳产生的时间越久,乳腺紧密连接处的通透性变得越差,直到它们关闭,初乳的产生被终止,同时常乳的分泌量急剧增加。乳中Na/K比值反映了乳腺紧密连接的渗漏,当Na/K比值较高时,渗透性更强。母猪产后内分泌状态的调控可以改变乳腺紧密连接的通透性,影响初乳停止的时间。
高剂量的外源性催产素可以改变山羊、啮齿动物、牛和猪乳腺紧密连接的通透性。Farmer等研究了产后注射催产素对母猪乳腺紧密连接的影响,母猪从最后1头仔猪出生后16.0±2.4 h开始,每天注射两次催产素,每次75 IU,总共注射4次。发现在第1次注射后的8 h内,处理组和对照组母猪的乳汁成分已经发生变化,与对照母猪相比,处理组母猪的奶水中蛋白质含量增加29%,IgA增加51%,IgG增加184%,IGF-1增加110%,能量增加17%,固形物质增加14%,Na/K比增加71%。目前尚不清楚能量含量的增加是否主要是由于免疫球蛋白浓度增加所致。较大的Na/K比值表明乳腺紧密连接的通透性增加。另外,在第1次注射催产素后8 h采集的乳汁样本中,处理组母猪的乳汁中抗卵清蛋白抗体效价比对照母猪提高了264%。综合来看,试验结果清楚地表明,在母猪产后早期,只要注射1次超生理剂量的催产素,免疫球蛋白、生长因子和激素从母猪血液循环到乳汁的被动转移时间就延长了。有趣的是,最后3次注射催产素对乳腺紧密连接没有影响,奶水中类似的Na/K比率表明了这一点。因此,很明显,存在一个特定的时间框架,在此期间,激素操作可以用来延长初乳的持续时间。
8 总结
初乳的摄取量是影响新生仔猪存活和生长的重要因素。长期以来,人们已经认识到许多因素可以影响母猪分泌初乳的发生和持续时间。很明显,激素处理可以影响初乳发生过程的开始和停止。早在青春期,用催乳素刺激,乳腺细胞就开始分泌乳汁。然而,这种早期乳汁分泌物对未来初乳分泌的影响尚不清楚。妊娠晚期增加催乳素浓度也会诱导早期泌乳,对仔猪生长的影响与催乳素浓度有关,当催乳素浓度达到药理学水平时,生长速度受到抑制。通过外源性催产素可以改变初乳分泌的持续时间。在最后1头仔猪出生后16 h注射超生理剂量的催产素(75 IU)能够改变乳腺紧密连接的通透性,乳汁中的Na/K比率更高,从而延迟这些紧密连接“被拧紧”的发生,并导致免疫球蛋白和生物活性成分进一步从乳房血液循环被动转移到乳汁中。初乳期的延长有利于提高新生仔猪的存活率,可以一定程度上弥补其天生的免疫缺陷及贫乏的能量储备。