断奶仔猪小肠结构和功能及其影响因素

断奶仔猪小肠结构和功能及其影响因素 1、前言 断奶仔猪随意采食量的低下以及与之相联系生长性能的降低是阻碍养猪生产提高效率的主要限制因素。虽然在断奶仔猪营养、行为、卫生和环境等各个方面研究取得了很大进展，然而断奶后生长停滞仍然是困扰我们的一大难题。断奶后肠道结构和功能显著变化，如绒毛萎缩和隐窝增生与断奶仔猪生长性能下降有着密切的关系，这经常被认为是小肠消化和吸收能力的暂时下降，然而断奶后导致这些变化准确的病因还不确定。本文综述了断奶仔猪小肠生理和生化特性以及影响小肠结构和功能的因素。 2、断奶仔猪小肠的结构和功能 2.l绒毛高度和隐窝深度 断奶后绒毛萎缩是由细胞损失率的增加或者细胞更新率的降低造成的。如果绒毛变短是由于细胞损失率增加造成的，那么就会引起隐窝细胞产生增加，隐窝深度增加（细菌易位、饲料抗原成分），然而绒毛萎缩也可能是因为细胞更新率降低即隐窝处细胞分化的减少（采食量低下），两种因素都会造成绒毛高度与隐窝深度比率的下降，但是后者可能对肠道结构的影响更为深刻。隐窝处细胞繁殖和绒毛上皮细胞损失程度可能受微生物区系和日粮类型的调节。 许多研究者报道过断奶后绒毛高度减少（绒毛萎缩）和隐窝深度增加（隐窝增生）。当把断奶日龄从28d提前到14d时，这种形态学上的变化将更为明显，Hampson（1986a）报道Zld断奶仔猪，在断奶24h后绒毛高度减少为断奶前的75％（940－694um），随后减少的幅度变小，直到断奶后的第5d，减少为原来的50％。相比之下，未断奶仔猪的绒毛高度仅轻微降低，并且小肠近端绒毛高度比远端降低更为严重。 Hall和Byrne（198）报道与隐窝细胞产生率下降相关的绒毛萎缩，其产生的机制可能与能量和蛋白摄入不足有关，因此绒毛生长受阻可能是由于新细胞的缓慢产生而不是绒毛表面成熟细胞快速损失所造成的。Hampson （1986）报道断奶后2d内隐窝处细胞数量不会增加，以后开始稳步地增加直到断奶后第11d。 断奶后由于绒毛高度和隐窝深度的一系列变化导致了断奶仔猪比未断奶仔猪的绒毛高度与隐窝深度比率的显著下降。Hampson(1986)报道隐窝细胞的产生和绒毛上皮细胞的损失在断奶后的第5d达到平衡并且持续至少5周，而绒毛形状也由出生时长手指状变为宽叶状或舌状。 2.2 断奶后小肠消化和吸收能力 断奶后小肠绒毛高度的降低和隐窝深度的增加通常跟小肠绒毛刷状缘乳糖酶和蔗糖酶的特殊活性下降有关。Hampson和Kidder（1986）报道断奶后乳糖酶和蔗糖酶的特殊活性都快速的下降，于第4－5d达到最低值，哺乳阶段补饲与否对这种趋势不产生影响，此后小肠各个位点乳糖酶活性持续下降，而蔗糖酶于断奶后11d开始恢复。乳糖酶活性下降比蔗糖酶更为严重的原因很可能是因为乳糖酶更多分布在绒毛的顶端。Miller et al.(1998)报道对 28日龄或42日龄断奶的仔猪，断奶后5d乳糖酶、蔗糖酶和异麦芽糖酶活性至少降低50％，麦芽糖酶11和麦芽糖酶皿在4周龄断奶的仔猪中没有变化，而在6周龄断奶的仔猪有升高的趋势。McCracken和Keily多次报道了14日龄断奶仔猪饲喂固体饲料，麦芽糖酶和葡萄糖淀粉酶活性升高了，而这些碳水化合物酶的增加很可能归因于这些酶底物的增加。 一些研究发现断奶后仔猪绒毛高度的降低、隐窝深度的增加和消化酶活性的下降伴随着断奶仔猪对标准剂量D-木糖、丙氨酸吸收能力的下降和含有葡萄糖和电解质溶液吸收能力的下降。D-木糖通过刷状缘被活跃吸收的一种戊糖，它与丙氨酸被吸收的程度可以用来 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 肠道吸收能力，但是也有一些学者报道木能检测到断奶后绒毛吸收木糖能力的下降。Miller et al．(1998)得出结论所有由断奶而产生的问题大部分是肠道结构变化和消化酶活性降低所引起的而不是由吸收功能变化，虽然与Nabuurs et al(1994)的数据相矛盾。 3、断奶后影响肠道结构和功能的因素 虽然对断奶仔猪肠道结构和功能变化的病因做了很多研究，但是其中仍然存在许多疑问。我们归纳4个主要因素：①小肠病原微生物；②母乳供应的中断；③日粮类型的改变；④调控肠道发育的细胞因子。 3.1 小肠中病原微生物 初生幼畜的胃肠道是无菌的，但是随后母源性和来自外界环境的细菌移植到了肠道，毫无疑问内源性的微生物区系对胃肠道的形态结构和消化吸收功能有非常复杂的影响（Keily et al,1992）。比较常规和无菌条件下猪只的小肠结构，可以观察到常规条件下饲养的动物较无菌条件下饲养的动物肠壁和固有膜为厚、绒毛更短、隐窝更深，这是由二糖酶活性的降低和肠上皮细胞周转率加快而引起的。(Keily et al l992)指出断奶时由微生物和外界环境将对小肠由口粮的变化引起的正常适应性反应会产生双重影响。断奶后3－10d仔猪大面积的腹泻，而致病性大肠杆菌和轮状病毒被认为是导致腹泻的主要因素之一。Nabuurs et al．(1993)指出断奶后绒毛高度和隐窝深度可能影响腹泻的发病机理，他们推测小肠结构和腹泻的关系可能跟绒毛上皮细胞和隐窝细胞功能有密切的联系，因为短的绒毛和深的隐窝就意味着吸收细胞的减少和分泌细胞的增加。消化和吸收的减少导致了渗透性腹泻的发生，同时不能被吸收的日粮就作为肠内致病性大肠杆菌的底物(Hampsonl994)。为了证明以上观点，Nabuurs et al．(1994)报道分段感染致病性大肠杆菌的仔猪无论断奶与否对水、钠、钾和氯的净吸收都比未感染致病性大肠杆菌少。 日粮成分和肠道微生物区系与肠道有密切的关系，并且日粮组成很可能影响与微生物描附密切相关的轮膜和部糖蛋白中糖的结构，在哺乳仔猪阶段初乳和常乳中的一些成分（如分泌性免疫球蛋白IgA，乳铁蛋白、溶菌酶、淋巴细胞、吞噬细胞、寡糖）可以改变细菌的生长，但是断奶后这些成分消失了，这不仅增加了仔猪对各种病原微生物的易感性，还可能改变了肠道的形态和功能。 3.2 母乳供应消失 初乳和常乳中生长因子、激素和其它具有生物活性物质对小肠细胞分化和发育具有重要作用，然而断奶后作为这些化合物的来源（母乳）供应突然消失，小肠上皮细胞就缺乏这些物质，这可能显著影响小肠细胞的正常发育、细胞分化和细胞功能。 3.2.1 谷氨酸胺（Glutamine，Gln） 近年来的研究表明，Gln是机体不可缺少的氨基酸。它是氮在各种组织中转运的媒介物，是合成核苷酸的前质，是胃肠道最主要的能量物质。谷氨酸胺酶和谷氨酸胺合成酶是与谷氨酸胺代谢相关的两种酶，谷氨酸胺酶在分化快的细胞、肠部膜细胞和淋巴细胞中的活性高，谷氨酸胶合成酶主要存在肌细胞和脑细胞的胞浆内。Gin是肠道细胞的主要能量来源，充足的Gln作为小肠代谢底物是小肠保持正常结构的重要条件之一。同样Gln也是淋巴细胞和巨噬细胞的主要能量物质之一，提供GIn可促进slgA的分泌，降低肠细菌移位率，从而保护肠屏障功能。 许多研究以狗和老鼠作为试验动物，结果表明肠绒毛需要Gln维持肠劾膜代谢以及小肠的结构和功能。口服Gln可提高刷状缘转运率而刺激Gln的净摄取量（Salloum et al.，1990），并且刺激谷氨酸胺酶的活性促进新膜生长（Klimberg et al，1990）。当母源Gln供应消失后，而来自肌肉和血浆的内源Gln不能满足肠道上皮细胞的需要，从而不能维持绒毛的完整性，在断奶仔猪口粮中添加合成Gln是改善断奶后肠道结构和功能的一种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。Wu和Knabe(1994)报道在哺乳期22d和29dGln是母乳中最丰富的氨基酸，Wu和 Knabe(1993)发现29日龄断奶的仔猪Gln氧化成CO2的比率比对日龄哺乳仔猪提高了2－10倍，这表明随着仔猪断奶后Gln在肠道中可能作为一种越来越重要的能量底物，这也提示了对断奶仔猪Gln是一种条件必需氨基酸，许多证据支持以上观点。Wu et al(l996)报道了在玉米一豆粕型日粮中添加1%的Gln能阻止断奶后7d空肠绒毛萎缩。McBurney(1994)发现断奶仔猪每天消耗大约6.3gGln，以保持血浆和肌肉中Gln浓度与21d哺乳仔猪的浓度相近。 3.2.2 表皮生长因子（EGF） EGF广泛存在于体内众多组织中，以胃肠道最多。近年来证明，表皮生长因子能刺激胃肠劾膜细胞的增殖和分化，但须有Gln参与，EGF还可调节肠粘膜细胞对Gin的转运和利用，可见二者对肠屏障功能至关重要（夏国伟，2000）。EGF与特异性受体结合后发挥激素样生理作用，激活酪氨酸激酶，促进核酸和蛋白质合成，刺激粘膜增生，其过程包括Gln非依赖期和Gln依赖期两个阶段。EGF还可增高肠粘膜刷状缘的碱性磷酸酶及氨基酸转肽酶活性(伍烽，1998)，EGF参与调节Gln转运，加速肌肉、肺、肝脏的Gln释放，以满足肠私膜细胞分裂、更新和淋巴细胞分裂的需要，加强Gln对小肠站膜的营养作用，减轻胃肠组织形态学损害，减少细菌移位。 由此可见，EGF对肠劾膜屏障的保护可能与其调节Gln的转运和小肠对Gln的摄取和利用有关。此外，EGF还可促进新膜H糖酶的活性，改变质膜流动性，从而影响葡萄糖等营养物的转运以及Na－K－ATP酶活性和水的通透性，它在胃肠道的成熟、再生和修复过程中起重要作用。 3.2.3 多胺 多胺是带有正电荷的小分子化合物，有精胺、亚精胺和腐胶等，对正常细胞的生长、分化起着重要的作用。乌氨酸脱羟酶(ODC)是多胺生物合成的限速酶，在应激反应时活性增加，这对组织修复十分重要。多胺在猪乳和肠道组织中有很高的浓度，而断奶后口粮中缺乏多胺可能对断奶后仔猪肠道结构和功能产生影响。研究表明刺激肠道细胞分化激素、生长因子和其它营养素与细胞内多胺的含量存在特殊的相关性。Olanrewaja et al(1992)报道IGF－I与营养相关的作用依赖于多腔的生物合成与摄取。 Grant et al(1990)指出饲喂多胺对断奶仔猪的肠道结构和功能有明显的改善作用。 3.2.4 胰岛素（Insulin）和类胰岛素生长因子（IGF） 初乳中的胰岛素远高于常乳，Real等（1984）报道，初乳营养活性的下降与其中胰岛素浓度的下降相平行。口饲胰岛素可显著增加小肠粘膜的重量和蛋白质含量，且这种增加主要发生于回肠后段。Shulman(1990)研究表明，口饲胰岛素可显著增加仔猪小肠的重量和乳糖酶及麦芽糖酶活性，但对蔗糖酶活性无影响。 最近IGF－I对仔猪肠道结构和发育作用引起人们的兴趣，不仅是因为哺乳仔猪通过初乳和常乳吸收了生理数量的IGF－I，而且外源性IGF－I（或类似物）的处理不会反馈抑制内源性IGF－l的分泌。研究发现IGF-I经肠内或肠外给予均能刺激肠发育，肠外给予IGF－I能刺激小肠隐窝、固有层和绒毛细胞生长，经口服可增加肠绒毛高度而引起粘膜增厚，用IGF－I喂饲新生猪后可发现空肠末端绒毛高度增加，显著大于对照组。同时还发现IGF-I除促进小肠发育外，还可以提高糖消化酶的活性。它还可以增加ODC的活性并与Gln具有协同作用，腔内灌注IGF－I还可增加多肤的合成而产生营养肠道粘膜的作用。Burrin et al（1995）报道离乳仔猪采食经 IGF－I强化的代乳料，4d后比对照组肠重提高了28％和空肠绒毛增高了 78％。 Xu etait1994）发现 24h内补充IGF－I不影响仔猪的生长速度仅是增加了胰腺的尺寸，由于时间太短而未能观察到小肠生长变化。 3.3 断奶后口粮的改变 3.3.1 断奶后口粮形态的改变 DePrez et al(1987)比较了断奶仔猪来食固体状和流体状饲料，结果显示采食流体饲料后在断奶后8d和11d有更高的绒毛高度。流体状饲料在消化过程中对消化道的摩擦作用比固体饲料小的多，由于摩擦增加了上皮细胞的脱落而降低绒毛高度，所以饲喂流体状饲料可能可以维持绒毛的高度。从另一方面看，饲喂流体状饲料的仔猪更高的绒毛也可能是更高能量摄入的一个反应。有两个证据支持此看法，第一，Partridge et al（1992）试验表明饲料以流体形式比固体状形式饲喂断奶仔猪采食量提高了13％、增重提高了11％；第二， Pluske et al（1996）证实绒毛更高的猪消耗更多的饲料。Beers etart(l995)研究了断奶日粮和能量摄入对断奶仔猪肠道结构另外一个影响因素，他们把28日龄断奶仔猪分为3个组①随意采食母乳；②随意采食全价饲料；③采食母乳且提供的母乳与每天采食全价饲料能量数量相当，结果显示二组和3组比五组消耗的食物少、绒毛也更短，这提示在任何食物的类型情况下，能量摄入的下降是断奶后绒毛萎缩的一个主要原因。 3.3.2对日粮食物成分的短暂过敏 断奶后肠道形态的变化可能是饲料中抗原成分的暂时过敏所致。这对断奶仔猪饲喂策略的发展而言是一个热点，我们已经得出这样一个结论即小肠的免疫病理学损害在突然断奶而过敏的仔猪（断奶前采食很少补料）和具有免疫耐受性的仔猪（断奶前采食足够的补料）之间变化很大。根据此假设断奶前采食高的饲料有利于形成高的免疫耐受力，而低的采食不利于免疫耐受性的产生从而使断奶仔猪腹泻。许多研究支持了此假设，但是Barnett et al(l989)认为断奶前高的采食量与腹泻发生率增加有关。 有大量证据表明日粮中的大豆蛋白是一种抗原刺激剂，能引起仔猪局部的免疫反应，虽然与腹泻的发生率不总是相关的。大豆球蛋白（Glycinin）和伴大豆球蛋白(B－conglycinin)是大豆中引起断奶仔猪过敏反应的两种主要球蛋白。Glycinin和p－conglycinin所造成的免疫损害主要在肠道，包括上皮淋巴细胞、隐窝细胞有丝分裂速度大大加快，血浆蛋白质漏入肠腔、林状细胞轮液渗出、部膜二糖酶数量和活性下降和肠绒毛结构变化。细胞免疫和体液免疫参与此过程，但绒毛结构的变化主要由细胞免疫引起(Perdue，1984)。Neoby（1984）报道给断奶仔猪喂以适当热处理全脂大豆作为唯一蛋白质来源的口粮，会引起腹泻、对木糖的吸收能力下降和皮肤迟发性过敏反应，这种效应在断奶后5d达到最大12-13d恢复。 3.3.3 肠高血糖素（Enteroglucagon）和短链脂肪酸(SCFAS) 断奶时口粮变化的结果使进入大肠的物质数量增加，伴随着微生物发酵增加，小肠后段营养物负载的增加刺激位与部膜的内分泌细胞分泌多肽类激素肠高血糖素（Kelly,1991）。一些学者把血浆的肠高血糖素与隐窝细胞生成率之间建立了联系，由于肠高血糖素的受体从小肠的近端向远端逐渐增加，回肠食糜的存在刺激其释放入血液循环中。小肠远端的肠高血糖素细胞将被很好定位以控制不能吸收营养物的存在，这对上皮细胞繁殖的反馈控制起作用。Keily(1991C)直接测定了断奶仔猪肠道激素浓度，发现断奶后5d连续饲喂和限饲的仔猪相比有更高的血浆（N－C）末端肠高血糖素，连续饲喂的仔猪小肠重、小肠效膜、绒毛高度和隐窝深度的增加暗示了肠高血糖素的营养作用，激素分泌的提高可能是对营养物质的摄入水平肠道适应性改变的机制。 另一方面，隐窝加深的部分原因可能是大肠SC－FAS产生增加所致，反过来刺激小肠隐窝细胞产生(Jin et al，1994)。一些研究者发现饲喂高纤维口粮与词喂低纤维日粮生长猪相比，空肠和回肠隐窝细胞有更高的繁殖率，这实际上是提高了小肠新膜细胞周转率，他们认为达到后肠的日粗纤维可能影响SCFAs而影响小肠结构。SCFAS维护肠道形态及吸收功能的确切作用机制尚不清楚，可能与其增加肠道血流、促进肠源性激素分泌、促进肠道上皮细胞功能性载体表达以及其代谢产物对肠道上皮细胞供能作用有关。 3.3.4 断奶后随意采食量及其对肠道结构和功能的影响 断奶后随意采食量很低且变化大，所以仔猪通常不能摄取足够的能量以满足维持需要。Herpin(1994)总结了几组数据表明断奶后5d内不能满足维持所需要代谢能，直到断奶后14d才能达到断奶前的代谢能摄入。 肠腔内食物的存在是肠道细胞增殖最有效的刺激物之一，特别是营养物在小肠内的蠕动，仔猪断奶后肠腔内营养物的缺乏会显著影响细胞的分化和周转率。大量证据表明食物摄入和胃肠道的充满度对小肠部膜结构和功能的维持是必须的（Keily et al,1992）。胃肠道食物的存在对上皮细胞的增殖有直接或间接的作用，这已经被很好认识到，例如通过饥饿、限饲和静脉注射可引起小肠腔内营养物的排除导致了绒毛萎缩和隐窝细胞生成率的降低。 饥饿和重新饲喂主要分别增加和降低肠绒毛内乳糜管壶腹的隐窝细胞循环周期，有丝分裂的G1和S期的延长造成细胞循环周期的延长。大量的研究表明细胞循环周期的延长和隐窝细胞产生的下降都与饥饿相关。重新饲喂9－12h就会引起细胞循环周期缩短和隐窝细胞繁殖增加。Goodlad和Wright(1984)禁食成年大鼠24h后发现整个肠道隐窝细胞生成率下降，重新饲喂叽后隐窝细胞生成率显著提高，特别是近端小肠，重新饲喂后细胞从隐窝至绒毛的迁移率并没有随细胞增殖而加快，而可能是刺激细胞迁移的胸腔内营养物的存在而直接使消化和吸收能力增加。 断奶后采食量的减少使活体增重的降低从而减少了空腹产热。由于产热与蛋白质的合成相关，并且在消化道中最活跃，采食量显著减少导致小肠细胞生成率和细胞更新率的降低。Koong和Ferrell(1990)及Pekas和Wray(1991)证实了在不同营养管理体制下生长猪小肠能量消耗直接随空腹产热的变化而变化。如果肠新膜与能量摄入水平有直接反应，那么小肠结构和功能依赖采食水平的变化而变化完全是可能的。 McCracken和Keily(1984)首先认识到断奶后一段时间内低的采食量可能对仔猪肠道结构和功能变化产生影响。这些研究者采用胃内插管技术作为调节食物消耗和减少断奶后采食量变化的～种方法，他们认为断奶后绒毛萎缩也可能与缺乏底物的连续供应有更大的关系，而日粮中的抗原成分和固有低水平的消化酶活性影响要相对小的多。除了早期的报道外，Kelly et al(1991c)和Pluske et al(1996c)研究了不同水平的采食量对断奶仔猪消化和吸收能力发育的影响，Keily et al（1991c）在断奶后sd内给14d断奶仔猪胃管灌注高或低数量的以谷类为基础的口粮，结果显示灌注低水平饲料比灌注高水平饲料的猪绒毛萎缩和隐窝深度为低。 对刷状缘酶活性和木糖吸收的评估不能确证由于不同饲喂（低水平或高水平）饲料造成肠道结构的显著变化， Keily et al(l99lc）报道了采食量的增加提高了麦芽糖酶和葡萄糖淀粉酶的活性。Pltiske等(1993)认为如果断奶时采食中断营养应激被克服，那么从母乳向固体饲料转变引起的创伤会很少，仔猪生长可能增加。因断奶后采食量的增加可能对部膜生长和功能具有潜在的刺激作用，这可能保持小肠的完整性和通过加强或保持消化吸收能力而促进生长。 3.4细胞因子（CKs） 细胞因子的调节在动物体内具有重要功能，它参与部膜免疫系统（如淋巴结、肠固有膜淋巴细胞和肠上皮细胞间淋巴细胞）中免疫细胞间的传导。细胞因子可引起免疫球蛋白的产生并协同黏膜T细胞，在为粘膜组织slgA（胃肠道淋巴组织分泌）反应提供适宜环境中起了非常重要的作用，以保护黏膜（包士三，2001）。 外来刺激可以诱导胃肠道粘膜细胞释放多种细胞因子。多数细胞因于作为炎症介质介导了炎症反应对轮膜的损害。但是某些因子又同时参与了组织修复过程。例如Cunha Ferreira et al．(1990)报道在移植的人类胎儿小肠固有膜T细胞被活化会造成绒毛萎缩和隐窝增生。Lionetti et al(1993)用同样的移植人类胎儿小肠模型，表明大量的巨噬细胞被激活可导致绒毛萎缩和隐窝增生，严重时导致轮膜完全损坏。 上皮细胞和淋巴细胞之间通过细胞因子的联络和“交谈”来维持肠上皮细胞完整性和轮膜免疫功能的机制还不明确，而且关于细胞因子对发生在断奶仔猪小肠组织学、生化和免疫学上变化的作用方面的研究至今还没有，所以此领域具有广阔的研究前景。