断奶仔猪肠道发育

　　1．功能背景

　　 在过去的50年里，仔猪的断奶日龄由10～12周龄提前到3～5周龄。由于断奶后，仔猪要迅速适应环境和营养的改变，所以断乳是猪成长过程中的关键一环。断乳过渡期往往会伴随一些小肠结构和形态方面不利的变化，如小肠绒毛长度减小、宽度增加、腺体深度变大、吸收能力减弱、消化酶酶活性减弱等。现代养猪业面临的主要挑战是寻找经济的、能使仔猪安全渡过母乳到饲料转换期、能加快生长的各种日粮配方。除了应该满足断乳仔猪的营养需求外，理想日粮还应满足以下要求：适应各种肠道微生物菌群、稳定肠道微生物菌群、提高机体免疫力、增强抗病能力等。

　　2．断乳仔猪小肠的结构和功能

　　小肠在断乳后发生形态学改变，说明存在着断乳相关因素。虽然小肠绒毛萎缩可能是由于将仔猪脱离母猪、转入新栏后的应激引起的，但越来越多的证据表明，绒毛萎缩程度与断乳过渡期饲料的摄入有很大关系。这些应激容易造成断乳仔猪的消化不良、脱水、腹泻和肠道感染。断乳前逐渐喂料，有助于减少断乳过渡期给肠道带来组织学和功能上的不利影响。哺乳期间对仔猪进行补料，可以减小断乳后肠绒毛萎缩的程度。

　　仔猪断乳前后与生长期的区分在于：仔猪发育状况不同，日粮引起的小肠刷状缘细胞酶表达产物不同。水解肠乳中乳糖的乳糖酶一根皮苷水解酶、刷状缘糖苷酶等特殊酶类在仔猪3周龄时达到体内峰值而在断乳后急剧下降。仔猪断乳后，乳糖酶的丢失由小肠代偿性发育弥补；通常会出现仔猪肠道实际消化能力超过了有待消化的日粮负担。与乳糖酶酶活性降低相比，水解谷物饲料中碳水化合物的蔗糖酶和麦芽糖酶在仔猪出生时体内含量较低，但随着日龄增加含量反而上升。断乳后，这些糖酶至少可达到消化生理成熟时含量的一半。仔猪小肠内乳糖水解酶和其他微纤毛酶的转录调控机制尚不清楚；人们也无法对断乳期乳糖水解酶与蔗糖酶、异麦芽糖酶表达产物问相互调控作用给出令人满意的解释。

　　断乳初期的日粮至少应该能够维持胰腺和小肠内糖酶和蛋白激酶的活力。饲喂高糖日粮引起仔猪的蛋白质消化不良，其体内乳糖水解酶一根皮苷水解酶丰度明显低于营养状况良好的仔猪。对于断乳仔猪来说，已有许多日粮配方既可满足其采食量又可保持小肠的理想状态。分段饲养法可使仔猪适应从高脂肪高糖乳到断乳后以谷类和豆类为主的低脂肪、低乳糖、高碳水化合物日粮的过渡。为了减少仔猪断乳后的厌食症，可以在断乳初期的日粮中添加乳蛋白，这不仅有利于消化而且还可平衡日粮营养。给断乳后的仔猪饲喂牛乳，可以保持纤毛长度和腺体深度，有助于二糖、单糖的消化吸收。在美国和其他地区，还有尝试用于燥血浆粉作为蛋白源。实践表明，干燥血浆粉有利于增加采食量、提高生长率和饲料报酬。这种干燥血浆粉可以减少断乳相关的局部炎症反应，进而减少了进入黏膜的炎症细胞。至今还未发现应用血浆类制品的不利影响。断乳后，多种糖酶取代了乳糖酶的主导地位，在刷状缘酶释放出单糖前，有一部分水解作用是通过肠腔内的酶完成的。断乳仔猪小肠内含有高水平的蔗糖酶和麦芽糖酶，当然葡萄糖和果糖通过肠细胞顶膜转运活力也十分强。断乳后，载体介导的氨基酸吸收明显下降。这种下降与断乳后仔猪低蛋白质日粮是相一致的。但也有例外，载体介导的赖氨酸的吸收有所增强，这种必需氨基酸将制约断乳早期的仔猪生长。断乳仔猪体内存在调控日粮和氨基酸需求的特殊运输系统。断乳后，小肠对液体和电解质的吸收暂时减少。

　　3．断乳后小肠黏膜与微生物生态内环境

　　断乳后，小肠发育主要是小肠上皮细胞的增殖和分化，包括酶、受体和转运系统等一系列表达产物的变化。与日龄有关的小肠糖基化作用会调整肠受体细胞识别日粮、有益菌和病原菌的功能。肠毒素型大肠杆菌是引起断乳仔猪腹泻的主要病原。容易引发病原菌感染的因素有：保护性IgA和其他常乳中有益因子的缺失；饲料不足、饮水不足、胃酸分泌不足、肠道菌群紊乱、黏膜、黏液素糖聚体表达产物可作为病原菌结合位点。营养不良威胁肠道免疫屏障和正常的免疫功能，往往会引发感染。感染也会对采食和吸收造成不利影响，从而导致内源性营养的流失。小肠局部缺血是造成断乳仔猪腹泻的一个重要因素。小肠缺血的原因是，小肠局部血液循环无法满足肠绒毛异常再生时小肠快速发育的代谢需求。小肠缺血会造成小肠内环境酸中毒，进而有利于肠毒素型大肠杆菌的入侵。断乳仔猪肠道内微生物的分布受诸多因素的交互影响，如环境因素、日粮变换、宿主生理变化、内源性营养变化以及微生物的构成等。仔猪断乳时，厌氧菌逐渐变为优势菌群，而大肠杆菌和肠道球菌的数量有所减少。后肠内厌氧菌增幅最大，但回肠内厌氧菌的数量最多。这种厌氧菌与宿主竞争营养物质。断乳仔猪日粮净能的6％被胃和小肠内厌氧菌发酵消耗而流失。然而，成猪总能量5％～20％来自于大肠内微生物的发酵。在过去的几十年中，人们应用抗生素饲料添加剂提高动物的生长速度。但是，抗生素的应用机理至今还不大清楚。促生长抗生素可以减少细菌的潜在数量，进而减少仔猪小肠上皮细胞功能的紊乱，但是大肠菌群的变化对机体的生长发育影响较小。在饲料中添加威里霉素等作为促生长剂，会导致耐药菌株的出现，甚至会引起人的耐药性。欧洲现今许多国家已明令禁止在猪饲料中添加促生长抗生素。欧洲养猪研究中心正在致力于寻找维持养猪生产中猪生长速度和健康的替代品。液态发酵饲料含有高水平的乳酸和乳酸杆菌，可以降低胃内pH、减少小肠内微生物的活力和整个胃肠道内细菌(包括大肠杆菌在内)的数量。关于液态发酵饲料是否能够减少微生物的发酵作用和阻止断乳仔猪小肠内大肠杆菌引起的腹泻，还需进一步研究。

　　4．断乳仔猪小肠糖生物学和微生物病原学

　　仔猪断乳后比断乳前小肠黏液素水平增高。上皮黏液素是覆盖胃肠道黏膜表面糖蛋白的主要组成。肠上皮黏液素保护上皮细胞免遭感染、脱水以及物理或化学损伤，对胃肠道内容也有一定的保护作用。所以黏液素的产生是小肠上皮细胞重要的先天性免疫机制。黏液素的负面效应是它可能会降低营养素的吸收。日粮组成、肠道微生物以及二者的相互作用都会影响黏液素的组成和功效。黏液素糖蛋白支链降解需要由正常肠细菌的特异菌株产生的糖苷酶和糖磷酸化酶的作用，降解产物可以作为一些菌群的能源。这样一种功能专一化模式为酶产生的专一性提供了小生态内环境，也使得肠道内微生物的多样化成为可能。细菌一黏膜间的相互作用会导致黏液素表达产物的变异。例如，乳酸菌的产生的益生素抑制其他细菌黏附，对小肠黏液素MUC2、MUC3表达产物进行调控。#p#分页标题#e#

　　糖基化是调控细菌黏附于小肠黏膜的主要因素。根据断乳仔猪不同个体A、O血型的不同，分泌型黏液素的主要糖基化模式也不同。对于O型血猪，主要是高水平的以海藻糖为末端的寡聚糖黏液素。对于A型血猪只，黏液素海藻糖的水平相同，但以N—乙酰半乳糖胺结尾。同一个体小肠的不同区域，甚至在同一个小肠绒毛内，黏液素的糖基化作用也存在显著的差异。小肠腺体内未成熟的高脚杯细胞可以分泌含有少量硅酸的中性黏液素。当这些高脚杯细胞开始成熟并向绒毛细胞表面迁移时，黏液素已经被硅酸化。动物个体之问以及同一动物肠道内不同位置的黏液素差异表现在黏液素相关的菌群组成上。对于断乳仔猪，除了一些常在菌，肠毒素型大肠杆菌的几个亚型也可以黏附于黏液素的糖蛋白或糖脂。其具体机制尚不清楚，但现在的观点认为黏液素作为一种屏障，可以减少细菌在绒毛膜的定居。

　　对于猪和其他哺乳动物，断乳期间的小肠细胞膜糖蛋白和黏液素糖蛋白的岩藻糖基化水平升高。这种糖基化是先天性的，而且对于日粮变化和断乳十分敏感。补饲半乳糖可以纠正断乳仔猪肠道内的岩藻糖基化，可以减弱微生物对黏液素的降解作用。对于其他物种可以用特定细菌提高小肠内的岩藻糖基化。与无菌小鼠相比，具有特定菌群的小鼠断乳后小肠内岩藻糖糖基化需要同样的细菌存在才能发生。

　　无菌动物体内没有岩藻糖多聚体。如果给无菌小鼠接种无致病力的相同θ变异株，会发现小鼠肠内岩藻糖基化方式与普通鼠相似，而且1，2-岩藻糖基化转移酶RNA水平升高。θ变异株是一个转录抑制子，作为岩藻糖出现的分子敏感信号，它可以协调细菌岩藻糖代谢和宿主岩藻糖基化糖原的产量；但是岩藻糖基化的信号机制尚未清楚。这个信号也许是亚精胺。以角质为食的断乳无菌小鼠体内，θ变异株可以产生大量的腐胺和亚精胺。断乳时期，聚胺是1，2-岩藻糖基化表达产物的潜在成熟因子。内源型的聚胺对断乳后小肠的发育具有重要作用。断乳时，仔猪血浆糖皮质激素水平异常高。激素水平升高有助于加快聚胺的合成，对断乳后小肠适应和调整具有重要意义。调查表明，日粮抗原尤其是大豆蛋白抗原引起的免疫应答是引起局部炎症反应和小肠绒毛萎缩的重要原因。大豆蛋白引起的炎症反应主要是组织学上的，还造成断乳仔猪的腹泻。对于大豆蛋白等抗原的高敏感性的细胞机制以及断乳时肠上皮细胞的组织学变化还需进一步研究。虽然人们对于高敏感性还有争议，但是有充分的营养学原理司以证明，不能给断乳仔猪饲喂过多的大豆蛋白。2～3周龄的仔猪对豆类消化不良，是因为缺乏降解豆类中复杂蛋白和糖的酶系统。

　　欧洲养猪业禁止使用抗生素作为促生长剂，意味着在对商品猪进行管理时，应最大限度地减小感染病原体的可能性。作为促生长剂的抗生素的一个优点是，可以减少肠道内持续低水平感染造成的能量流失。但是，许多细菌对于肠道免疫系统的发育具有重要作用；甚至有些菌群减少肠道的损失，常在菌和病原菌已经在进化过程中形成一种肠道内共生关系。细菌可以产生细胞因子、器官调节因子，进而可以调整宿主的免疫应答。有一些因素可以增强病原的毒力和生物学效应；恰恰是这些因素也维持了肠道菌群的平衡，调整肠道的免疫状态。

　　现在人们认为，接触细菌抗原是十分必要的，无论是新生阶段以正确的途径形成初级免疫系统，还是终身免疫应答有效的保护免疫系统。所谓理想的免疫系统只是一个接近值，人们不断探索出能够对免疫系统产生适宜、理想刺激的细菌和细菌抗原及其疫苗。除了引起保护性免疫力，一些细菌或细菌抗原的免疫调节蛋白还可作为免疫机能紊乱或免疫机能亢进的调节剂。