徐運杰 ，胡鳳嬌 ，全麗萍 ，蘇雙良 ，陳學華 ，鄧 敦

（1.山東和美集團有限公司，山東 惠民 251700；2.唐人神集團股份有限公司，湖南 株洲 412000；3.濮陽市動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南 濮陽 457000）

斷奶是仔豬生命過程中應激反應劇烈的時期。在自然情況下，仔豬斷奶周齡通常在10～12 周之間，而且是一個逐漸緩進的過程，此時仔豬的胃腸道接近于成熟；但在商業(yè)養(yǎng)豬場，為了追求利益最大化，斷奶周齡卻在3～4 周之間，而且快速突然發(fā)生，仔豬胃腸道并沒有完全成熟。腸道結(jié)構(gòu)和腸道屏障對所有幼年動物的未來健康和性能至關(guān)重要。仔豬斷奶時，食物由營養(yǎng)豐富的奶水變成了代乳奶粉、顆粒料或粉包?；旌狭希螒B(tài)、氣味和可消化性都發(fā)生了巨大變化，因此仔豬會產(chǎn)生視覺應激、氣味應激、味道應激、形態(tài)應激、營養(yǎng)應激和消化應激；導致其采食量下降或拒食，致使腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和屏障功能發(fā)生改變，從而導致養(yǎng)分吸收率降低和可用能量減少，輕者停止生長或“負生長”，重者腹瀉、消瘦，甚至死亡，嚴重影響了后續(xù)上市時間和經(jīng)濟效益。不幸的是，這種現(xiàn)象發(fā)生在至關(guān)重要的生長時期，特別是斷奶后體重與最終出欄體重高度相關(guān)。在早期斷奶的所有應激源中，母仔分離和飼料變化是兩個最大的應激源，也有心理和社會應激源，包括運輸、混群、打架和建立新的社會等級關(guān)系，或生物和免疫應激源，如疫苗接種和噴霧消毒。與未成熟消化系統(tǒng)相關(guān)的飼料成分從母乳突然改變?yōu)楣虘B(tài)飼料，由于此時仔豬胃酸分泌不良，無法產(chǎn)生足量和適當?shù)南竵硖幚硇碌纳攀吵煞?，會導致其營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收減少，甚至腹瀉。此外，3～4 周也正是仔豬被動免疫能力下降的時期，而此時主動免疫尚未完全建立，因此仔豬機體基本處于“免疫空白期”，恰與商品化生產(chǎn)的斷奶期相吻合，增加了仔豬飼養(yǎng)管理的困難。因此，可以通過營養(yǎng)措施改善斷奶仔豬的腸道健康，減少損失，增加養(yǎng)豬生產(chǎn)的利潤。仔豬腸黏膜經(jīng)常暴露于包括細菌、毒素和病原體在內(nèi)的“硬腔”環(huán)境中，腸道必須有完整的上皮屏障，以保證其底層結(jié)構(gòu)（即固有層）的安全，從而確保健康。除了這種防御作用外，腸黏膜還需要確保水分和電解質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的高效運輸，并從腸腔內(nèi)容物中選擇性地攝取飼料和微生物抗原，以促進黏膜免疫系統(tǒng)的發(fā)育。為了實現(xiàn)這些不同的功能，腸黏膜具有高度專門化的屏障機制。

1 胃腸道屏障

豬只的胃腸道屏障是一個由機械屏障、免疫屏障、化學屏障和生物屏障組成的復雜的多層級組織，充當主機防御。圖1 和圖2 顯示了該屏障所涉及的結(jié)構(gòu)：1）腸黏膜上皮細胞（腸細胞）；2）腸屏障內(nèi)的免疫系統(tǒng)成分；3）調(diào)節(jié)屏障功能的腸神經(jīng)系統(tǒng)。下面簡要概述各屏障組件的形態(tài)功能。

1.1 腸黏膜上皮

胃腸道是外部環(huán)境和機體之間最大的接口。腸黏膜通過腸細胞頂端和基底側(cè)細胞水平的酶和轉(zhuǎn)運蛋白的活性促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，并通過電解質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白、泵和通道負責水的雙向轉(zhuǎn)運。緊密連接調(diào)節(jié)腸道屏障的通透性。這些結(jié)構(gòu)由細胞內(nèi)和頂端細胞間膜蛋白組成，例如，閉鎖小帶（zonula occludens）、封閉蛋白（occludin）和緊密連接蛋白（claudins）。緊密連接蛋白選擇上皮細胞的離子并調(diào)節(jié)孔的大小，通過“門控功能”調(diào)節(jié)上皮細胞的“滲漏”；緊密連接蛋白在建立上皮極性方面也起著關(guān)鍵作用，維持了營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、氨基酸和水）轉(zhuǎn)運所必需的頂端Na+梯度[1-2]。在腸上皮屏障內(nèi)，有一種稱為“杯狀細胞”的特殊類型的上皮細胞（圖1），它與另一種細胞類型“潘氏細胞”一起在腸黏膜上產(chǎn)生黏液層，負責分泌抗菌肽。腸隱窩上皮細胞分泌Cl－和HCO3－離子，為pH 調(diào)節(jié)提供生理緩沖，這是抵抗病原體和腔內(nèi)應激的重要機制[3-4]。最后一種屬于腸上皮屏障的細胞是腸內(nèi)分泌細胞，釋放5-羥色胺和肽YY 等20 多種不同類型的激素。如果把這些內(nèi)分泌細胞堆放在一起，它們的體積會比所有其他的內(nèi)分泌器官（性腺、甲狀腺、腦垂體和腎上腺）加起來都大。5-羥色胺是一種信號分子，它在腸-腦軸的功能中起著至關(guān)重要的作用，參與下丘腦的激素調(diào)節(jié)；肽YY 是神經(jīng)肽，在病原體檢測和食欲代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。腸內(nèi)分泌細胞也表達味覺受體[5-6]。

圖1 腸黏膜上皮細胞（腸細胞）和腸屏障內(nèi)的免疫系統(tǒng)成分

圖2 調(diào)節(jié)屏障功能的神經(jīng)系統(tǒng)

1.2 腸免疫系統(tǒng)

腸內(nèi)的免疫細胞占身體免疫系統(tǒng)的絕大部分。換句話說，大部分的免疫細胞生活在腸道壁內(nèi)，而不是血液循環(huán)或骨髓中。這些細胞集聚在這個特定的部位有著一個合理的原因，那就是因為這些部位接觸到所攝入食物中有許多潛在致病性微生物。上皮內(nèi)淋巴細胞和M 細胞（圖1A）代表腸屏障內(nèi)的免疫細胞。上皮內(nèi)淋巴細胞由一群T 細胞組成，位于腸上皮細胞之間，非?？拷芮画h(huán)境，在那里它們誘導和調(diào)節(jié)免疫反應。仔豬出生時小腸絨毛的T細胞尚未發(fā)育，相反，當產(chǎn)后接觸微生物時卻發(fā)育表現(xiàn)良好，并且在一周或更長時間后（通過斷奶的關(guān)鍵階段）會增強。在生理條件下，上皮內(nèi)淋巴細胞通過清除感染或死亡細胞，在調(diào)節(jié)黏膜上皮細胞的更替過程中起著基礎(chǔ)性的作用，從而促進上皮的修復和替換[7]。

M 細胞是一種特殊的上皮細胞，具有特有的形態(tài)學特征，在形態(tài)學和酶學上與相鄰的腸上皮細胞不同（圖1A），M 細胞充當黏膜免疫系統(tǒng)的 “守門人”角色，不斷地從小腸腔“取樣”，并將抗原輸送到黏膜下淋巴組織進行處理和啟動免疫反應[8]。M 細胞具有獨特的上皮內(nèi)陷或“囊袋”（圖1），包含B 淋巴細胞、T 淋巴細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞，它們是骨髓來源的抗原呈遞細胞[9]。與腸細胞高度組織的刷狀邊緣相反，在M 細胞頂端表面，有短的不規(guī)則的微絨毛。與吸收細胞相關(guān)的通常較厚的糖萼（多糖-蛋白質(zhì)復合物）在M 細胞中并不存在，取而代之的是薄的糖萼，有助于更大程度地獲得腸腔中的抗原。這些細胞缺乏某些腸上皮細胞頂面糖蛋白，如堿性磷酸酶和蔗糖酶-異麥芽糖酶，這是腸上皮細胞刷狀邊界的典型特征，兩者都被用作M 細胞的陰性標記[10]。

1.3 腸神經(jīng)系統(tǒng)

腸道的某些能力完勝所有其他器官，甚至可與大腦媲美。它有自己獨立的神經(jīng)系統(tǒng)，即腸神經(jīng)系統(tǒng)。腸神經(jīng)系統(tǒng)是準自主的，經(jīng)常被稱為“第二大腦”，其功能包括控制運動功能、局部血流、黏膜運輸和分泌、調(diào)節(jié)免疫和內(nèi)分泌功能的神經(jīng)回路。具體地說，豬只腸神經(jīng)系統(tǒng)由位于肌肉層（MP：肌間神經(jīng)叢或奧爾巴赫神經(jīng)叢）和黏膜下層（SP：黏膜下神經(jīng)叢或邁斯納神經(jīng)叢）的兩個主要神經(jīng)神經(jīng)節(jié)組成，它們通過不斷釋放神經(jīng)化學物質(zhì)來控制腸道運動、蠕動、黏膜分泌和上皮吸收功能（圖2）。神經(jīng)系統(tǒng)通過神經(jīng)免疫突觸和細菌毒素檢測或黏附的調(diào)節(jié)，充當胃腸道免疫反應的調(diào)節(jié)器[11]。研究發(fā)現(xiàn)，應激性神經(jīng)內(nèi)分泌介質(zhì)兒茶酚胺和促腎上腺皮質(zhì)激素可影響豬只腸道致病菌與腸黏膜的結(jié)合和黏附[12]。仔豬早期斷奶，由于斷奶應激綜合征，腸道神經(jīng)系統(tǒng)表型和功能發(fā)生了顯著變化，如腸肥大細胞與腸神經(jīng)的高共定位，這與功能性胃腸道屏障障礙有關(guān)。

腸道通過大量的神經(jīng)束與大腦連接，信號通過神經(jīng)束信號通道可以進行雙向傳遞。腸道還可以利用血液循環(huán)的信號通道與大腦聯(lián)絡，激素和炎癥信號分子可由腸道產(chǎn)生并傳遞給大腦，也可以由大腦產(chǎn)生傳遞給腸道中的各種細胞，例如平滑肌細胞、神經(jīng)細胞和免疫細胞等，通過信號傳遞改變其功能。到達大腦的很多腸道信號，不僅會產(chǎn)生腸道感官反應，同時也會觸發(fā)大腦反應，輸出信號返回到腸道，產(chǎn)生不同的腸道反應，如飽腹感和饑餓感。同時大腦也不會忘記這些感覺，會將這些腸道感覺的大量數(shù)據(jù)儲存起來，以備將來在大腦做決策時進行調(diào)用，如決定進食和飲水。

2 斷奶對腸道屏障的影響

腸道是動物的 “第二大腦”，95%的營養(yǎng)供給靠腸道來吸收，而85%的代謝物從腸道排出，80%的免疫結(jié)構(gòu)在腸道周圍。腸道是“機體應激的中心器官”。在斷奶期間，胃腸道發(fā)生了許多形態(tài)和功能的變化，這些變化導致腸上皮屏障功能衰竭，通透性增加，如果仔豬過早斷奶，通透性會更明顯。通透性的增加伴隨著絨毛的改變，絨毛高度在斷奶后至少3 d 內(nèi)下降。斷奶對腸隱窩上皮細胞的增殖也有負面影響。當上皮屏障功能改變時，產(chǎn)生了大量的細胞因子，胃腸道免疫系統(tǒng)被激活。Medland 等研究發(fā)現(xiàn)，仔豬早期斷奶會導致腸道膽堿能系統(tǒng)持續(xù)上調(diào)，觸發(fā)與斷奶應激相關(guān)的致病機制，從而增加仔豬疾病易感性[13-14]。有研究表明，早期斷奶仔豬的胃腸道屏障、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的紊亂一直會持續(xù)到其成年[15]。

3 營養(yǎng)對腸道屏障的調(diào)控

為了改善腸道健康并且最大限度地提高斷奶仔豬產(chǎn)量，許多營養(yǎng)策略（功能性氨基酸、植物化學物質(zhì)和有機酸）被采用，以實現(xiàn)以下目的：1）改善營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收效率；2）調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系，以獲得更有利的細菌種類；3）調(diào)節(jié)仔豬免疫系統(tǒng)，增強抗病能力。

3.1 功能性氨基酸

目前，功能性氨基酸—谷氨酰胺和谷氨酸廣泛應用于養(yǎng)豬業(yè)。谷氨酰胺和谷氨酸是腸上皮細胞的首選氧化底物和糖異生碳原子的重要來源。因此，它們被認為是腸上皮細胞增殖和完整性修復的重要燃料[16]。谷氨酸和谷氨酰胺通常被歸類為非必需氨基酸，因為它們可以由機體自身合成。然而，一些研究已經(jīng)將谷氨酰胺重新定義為一種“條件必需”氨基酸，因為在某些情況下，自身合成不足以滿足身體的需要，尤其是仔豬在與長期饑餓相關(guān)的、需要高強度代謝的斷奶期。日糧中添加L-谷氨酰胺可防止胃腸道屏障萎縮，增加十二指腸、空腸和回腸遠端絨毛高度，降低隱窩深度和提高絨毛高度與隱窩深度的比例，從而改善斷奶后仔豬的生長性能和飼料利用率[17]。在細胞水平，給予純谷氨酰胺或谷氨酰胺和谷氨酸的混合物可以增加腸細胞的有絲分裂，減少腸細胞和淋巴細胞的凋亡[18]。補充谷氨酰胺可刺激仔豬先天性和適應性免疫成分產(chǎn)生，使巨噬細胞和上皮內(nèi)淋巴細胞的密度增加。所以，谷氨酰胺是修復腸道黏膜和改善腸道屏障的營養(yǎng)劑。

為了克服谷氨酰胺價格昂貴，在水中溶解度低和不穩(wěn)定性高的缺點，人們合成了丙氨酸-谷氨酰胺（Ala-Gln）。這種二肽溶于水，具有更穩(wěn)定，更耐熱和便于長期儲存的優(yōu)點。與谷氨酰胺相比，Ala-Gln具有類似甚至更強的作用，因為它更容易被腸細胞吸收利用，保持腸黏膜的完整性和功能性，有利于防止由于從母乳到植物源性飼料的突然改變導致的胃腸道疾病。有報道稱，在仔豬教保料中添加Ala-Gln，仔豬的腸黏膜厚度和小腸絨毛高度增加，隱窩深度減小，絨毛高度與隱窩深度之比增加，消化和吸收功能更好[19]。Ala-Gln 上調(diào)了仔豬空腸黏膜表皮生長因子受體和胰島素樣生長因子1 受體的mRNA 表達，通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）或磷脂酰肌醇3 激酶（PI3K）/Akt途徑，調(diào)節(jié)細胞增殖和分化[20]。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧補充 Ala-Gln 增加了空腸黏膜中occludin 和zonulin-1 的蛋白質(zhì)水平，并且不影響claudin-1的蛋白質(zhì)水平，通過調(diào)節(jié)大分子的細胞旁轉(zhuǎn)運，防止斷奶仔豬腸道功能紊亂和萎縮。相比之下，單獨補充Gln 對空腸黏膜中的occludin、claudin-1 和zonulin-1 蛋白水平?jīng)]有影響[21]。補充Ala-Gln 還增加了仔豬十二指腸和回腸上皮中杯狀細胞的數(shù)量，從而增加了黏蛋白的產(chǎn)生，增強了對腸黏膜的保護[22]。

另一種常用于仔豬營養(yǎng)的營養(yǎng)添加劑是精氨酸。精氨酸參與蛋白質(zhì)、尿素、多胺、肌酐和一氧化氮的合成。精氨酸缺乏是限制仔豬生長發(fā)育的主要因素之一，因此仔豬在最大生長期、損傷期和嚴重應激期（如斷奶）需要在飼糧中補充精氨酸，防止斷奶引起的十二指腸絨毛萎縮[23]。腸道在精氨酸的吸收、內(nèi)源性合成和代謝以及維持精氨酸穩(wěn)態(tài)方面起著關(guān)鍵作用。Cynober等研究表明，在仔豬飼糧中補充鳥氨酸（作為精氨酸前體的鳥氨酸α-酮戊二酸），通過增加多胺分泌，能夠顯著增加十二指腸絨毛高度和降低空腸隱窩深度，從而支持腸功能[24]。Tan 等研究報道，飼糧中補充精氨酸改善了小腸上皮細胞的DNA合成和線粒體生物能量供應，從而改善了小腸黏膜的再生和修復[25]。

有趣的是，精氨酸和谷氨酰胺聯(lián)合應用，可通過防止斷奶仔豬十二指腸和空腸的絨毛萎縮，增加絨毛高度和提高絨毛高度/隱窩深度比改善仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，效果比單獨補充精氨酸或谷氨酰胺更為明顯。日糧中聯(lián)合添加精氨酸和谷氨酰胺，還提高了十二指腸腸上皮細胞中的乳糖酶和蔗糖酶活性以及十二指腸和空腸的麥芽糖酶活性。這對仔豬來說十分重要，因為二糖酶的活性，包括蔗糖、麥芽糖酶和乳糖酶，是仔豬腸道成熟的重要指標[26]。

3.2 植物化學物質(zhì)

如上所述，斷奶會損害仔豬腸道完整性，增加腸道氧化應激和仔豬對疾病的易感性。植物精油是從芳香植物中提取的揮發(fā)性化合物的液體混合物。體外細胞培養(yǎng)及體內(nèi)動物模型研究表明，有幾種常用的植物化學物質(zhì)（即牛至、百里香、生姜、茴香、胡椒、丁香、紫蘇、肉桂、大蒜和薄荷等的提取物）具有很強的抗氧化性。植物化學物質(zhì)活性主要與酚類化合物的抗氧化性有關(guān)，酚類化合物能對抗自由基引起的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化。保育豬飼料中添加香芹酚、肉桂醛、辣椒素和維生素E 組成的植物提取物混合物，研究表明，該混合物對高多不飽和脂肪酸（PUFA）負荷引起的氧化應激具有抑制作用[27]。

但是，迄今為止，有關(guān)植物化學物質(zhì)對斷奶仔豬腸道氧化狀態(tài)/反應影響的研究報道甚少。最近的研究表明，日糧中添加植物化學物質(zhì)可以提高斷奶仔豬的抗病性和生長性能，原因可能是改善了腸道屏障的完整性和功能[28]。關(guān)于植物化學物質(zhì)對腸道形態(tài)作用的研究結(jié)果仍具有爭議。事實上，人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在大腸桿菌感染的斷奶仔豬的飼糧中添加辣椒精油、大蒜精油或生姜精油，在不影響腸絨毛高度和隱窩深度的情況下，減輕仔豬腹瀉，提高了斷奶仔豬胃腸道水平的免疫應答[29]。另一方面，牛至油通過調(diào)節(jié)腸道細菌和免疫狀態(tài)促進仔豬腸屏障的完整性，這些積極作用是通過增加空腸絨毛高度、occludin 和zonula occludens-1 的 表達來介導的[30]。另外，富含多酚的蘋果渣或紅酒渣日糧，改善了斷奶仔豬十二指腸絨毛高度/隱窩深度之比。紅酒渣對空腸絨毛生長有抑制作用，但對仔豬結(jié)腸的隱窩大小有刺激作用，并通過回腸的派伊爾氏淋巴集結(jié)減少腸道相關(guān)淋巴組織的激活[31]。Manzanilla 等研究發(fā)現(xiàn)，使用香芹酚、肉桂醛和辣椒精油的混合物，早期斷奶仔豬空腸和回腸上皮內(nèi)淋巴細胞的數(shù)量減少，而固有層淋巴細胞的數(shù)量增加[32]。

仔豬日糧中添加馬鞭草苷（一種多酚類植物源性化合物），對豬只腸道組織形態(tài)學參數(shù)沒有影響，但它對腸嗜鉻細胞產(chǎn)生有益的影響，腸嗜鉻細胞產(chǎn)生血清素（5-羥色胺），這是腦-腸軸對抗亞硝胺應激的關(guān)鍵信號分子，而豬只腸道是5-羥色胺合成和釋放的主要場所之一[33]。5-羥色胺在外周組織的各種生物學過程中起著關(guān)鍵作用，如調(diào)節(jié)腸道運動和分泌、腸細胞增殖和分化以及內(nèi)臟敏感性?？傊?，由于植物化學物質(zhì)對腸道屏障和功能的影響比較復雜，其機理目前尚未完全闡明；由于提取方法和主要活性成分的不同，天然植物提取物的性質(zhì)和作用功能會發(fā)生改變。

3.3 有機酸

有機酸（羧酸）作為植物或動物組織的元素廣泛分布于自然界。它們也由碳水化合物的微生物發(fā)酵產(chǎn)生，主要存在于豬只大腸中。如果作為飼料添加劑，使用適當?shù)膭┝?，有助于增加豬只體重，提高飼料轉(zhuǎn)化率和減少病原體在腸道的定植。由于這些原因，仔豬在斷奶后，由于鹽酸和胰酶的分泌不足以及飼料的突然變化，影響腸道的消化和吸收功能，從而在教保料中常常添加有機酸（消化酸和腸道酸混合使用），以改善胃腸道環(huán)境并刺激內(nèi)源酶的分泌。事實上，有機酸能夠通過在胃內(nèi)釋放氫離子來降低近端胃腸道的管腔pH，激活胃蛋白酶原形成胃蛋白酶，從而提高蛋白質(zhì)的消化率，抑制胃腸道革蘭氏陰性菌群。胃腸道內(nèi)的低pH 為致病菌繁殖創(chuàng)造了不利條件，并顯示出抗菌作用，同時，這些作用也發(fā)生在飼料中。低pH 還可以通過改善仔豬小腸絨毛高度和隱窩深度提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。有機酸直接或間接作用于胃腸道黏膜，主要作用于大腸黏膜[34]。

仔豬日糧中添加苯甲酸可降低食糜pH，維持腸道微生物區(qū)系平衡，促進小腸形態(tài)發(fā)育（提高十二指腸和空腸的絨毛高度和絨毛高度/隱窩深度比），從而改善仔豬的腸道健康。同時，通過增加絨毛高度，提高了總氮的回腸消化率，有利于提高盲腸細菌多樣性[35]。在仔豬胃灌注短鏈脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸）后，腸上皮細胞增殖、空腸/回腸絨毛高度和十二指腸絨毛高度/隱窩深度比均顯著增加。短鏈脂肪酸還可降低促凋亡蛋白的水平，減少回腸和結(jié)腸中杯狀細胞的數(shù)量，減少空腸中黏蛋白1 和claudin-1 的相對mRNA 表達，減少十二指腸和回腸中的occludin 和claudin-1 的相對mRNA 表達[36]。

4 總結(jié)

培育健康仔豬是健康養(yǎng)豬的關(guān)鍵。早期斷奶可以提高母豬生產(chǎn)性能，但會導致仔豬早期斷奶應激綜合征的發(fā)生，并且阻礙消化系統(tǒng)發(fā)育，從而引起腹瀉、生長遲緩、消化不良、免疫力低下、腸道菌群失衡等，影響仔豬生長發(fā)育，嚴重影響?zhàn)B豬的經(jīng)濟效益。腸道是豬只的“第二大腦”，當考慮到腸-腦軸對大量信息的收集、存儲、分析并做出反應時，它是一臺真正的超級計算機，而不是簡單的消化蒸汽機。因此，養(yǎng)豬就是養(yǎng)“腸道”，合理使用功能性氨基酸、植物化學物質(zhì)和有機酸等添加劑，能夠修復由于斷奶應激綜合征導致的腸道屏障功能障礙，從而改善胃腸道的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、環(huán)境和功能，提高仔豬的健康狀況。