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饲料级氧化锌在断奶仔猪饲料中抗腹泻的可能机制

文章出处:凡特施特人气:-发表时间:2016-09-28 00:00:00【
摘要 : 饲料级氧化锌可有效降低断奶仔猪腹泻率,提高断奶仔猪的生产性能,但目前对高剂量氧化锌防止仔猪腹泻和促进断奶仔猪生长的机制尚不清楚。因此本文主要综述断奶仔猪腹泻原因及氧化锌对断奶仔猪的影响及其抗腹泻的可能机制。

关键词:断奶仔猪;饲料级氧化锌;腹泻率;生产性能

    仔猪断奶腹泻是困扰养猪业的一大难题。仔猪断奶腹泻导致仔猪成活率低,生长缓慢,抵抗力减弱,容易继发感染其他疾病。研究发现,高剂量的氧化锌可以降低断奶仔猪的腹泻率,并提高其生产性能,但高剂量的饲料级氧化锌防止仔猪腹泻和促进断奶仔猪生长的机制尚不清楚。而高剂量饲料级氧化锌的使用也会带来一定的负面效果,如影响仔猪后期采食量和造成环境污染等。本文主要对断奶仔猪腹泻原因和高剂量饲料级氧化锌抗断奶仔猪腹泻的机制进行综述,以寻找在生产中替代高剂量饲料级氧化锌的新思路。

1、断奶仔猪腹泻原因

    由于仔猪各项生理功能都不完善,外界所有的刺激都会对仔猪产生影响,因此仔猪腹泻的病因十分复杂。一般根据病因可分为病原性和非病原性两种。病原性腹泻包括多种细菌、病毒和寄生虫等。非病原性腹泻包括消化不良性腹泻、过敏性腹泻和应激性腹泻等。这些不同类型的腹泻并不是单独发生,往往是相互关联的,因此断奶仔猪腹泻可能是由其中任一方面引起并同时诱发其他多种类型的腹泻。

    研究发现,导致仔猪腹泻主要原因是日粮中的抗原物质(特别是大豆抗原)所引起的过敏性腹泻。在动物幼龄、疾病导致免疫力下降等耐受机制不健全的情况下,抗原蛋白进入机体会引起过敏反应。多项研究证实,大豆抗原蛋白会引起婴儿、仔猪、犊牛、大鼠等幼龄动物的过敏反应。断奶仔猪腹泻的主要原因是仔猪对日粮抗原过敏造成肠道损伤。陈代文等对21 日龄断奶仔猪饲喂不同蛋白源日粮发现,大豆蛋白源日粮引起的腹泻开始早、持续时间长且最严重。

    Miller等断奶前给仔猪注射大肠杆菌并没有导致腹泻,但将饲喂含豆粕日粮的断奶仔猪放到清洁无污染的猪舍中饲养几天后检查粪便发现,仔猪有腹泻情况且粪便中有大肠杆菌增殖,进一步试验发现饲喂乳蛋白日粮的断奶仔猪基本没有大肠杆菌增殖和腹泻,但是将蛋白源更换为含豆粕成分后仔猪又发生了大肠杆菌增殖和腹泻。因此可以认为,在适宜的饲养管理条件下,仔猪日粮中抗原及其他不良成分所引起的致敏反应才是引起仔猪断奶腹泻的罪魁祸首,而病原性微生物感染不是引起断奶仔猪腹泻的原发性病因,只是仔猪肠道发生损伤的继发症。

2、饲料级氧化锌对仔猪的影响

2.1饲料级氧化锌对仔猪腹泻的影响

    有关饲料级氧化锌饲料级氧化锌可以降低断奶仔猪的腹泻率已有大量报道,高剂量的饲料级氧化锌作为廉价的控制腹泻的手段已被普遍使用。Wang等发现,在断奶仔猪日粮中添加高剂量的饲料级氧化锌能显著降低仔猪的腹泻率。郑家茂等将90头断奶仔猪随机为3组,分别饲喂含3 000 mg/kg硫酸锌、1000mg/kg饲料级氧化锌和3 000mg/kg饲料级氧化锌日粮,发现与硫酸锌组和低饲料级氧化锌组相比,高剂量饲料级氧化锌组仔猪的腹泻率显著降低。也有在2个有大肠杆菌腹泻史的农场进行的类似研究,分别饲喂3000mg/kg饲料级氧化锌和硫酸锌,饲喂高剂量饲料级氧化锌的农场仔猪未出现腹泻,而饲用硫酸锌的农场仔猪腹泻率很高。许梓荣等研究表明,日粮中添加高剂量饲料级氧化锌使断奶仔猪腹泻率下降了93.89%,且差异极显著。因此,高剂量饲料级氧化锌能降低断奶仔猪腹泻已得到大家认可。

2.2药理学水平饲料级氧化锌的促生长作用

    高剂量饲料级氧化锌到底是促生长、维持肠道形态进而防止仔猪腹泻,还是防止仔猪腹泻进而促进仔猪生长还存在疑问。

    Davis等研究表明,在断奶仔猪日粮中添加2500 mg/kg的饲料级氧化锌能显著提高仔猪的日增重、采食量和饲料转化率。Carlson等研究发现早期断奶和非早期断奶仔猪日粮中添加高剂量氧化锌至少在断奶2周内能显著提高仔猪日增重。Hall等研究证实,断奶仔猪饲粮中添加高剂量饲料级氧化锌能促进仔猪生长,降低仔猪腹泻率。许梓荣等报道,饲粮中添加高剂量氧化锌能提高饲料转化率,提高仔猪增重和采食量。

    当然也有不同的报道,Wilt等f17i对平均日龄为17 d,平均体重5.94 kg断奶仔猪进行了28 d的试验,结果表明在日粮中添加3 000 mg/kg的饲料级氧化锌与对照组相比并没有改善断奶仔猪的采食量、日增重和饲料转化率。Wang等研究也发现,在2种日粮中分别添加1000 mg/kg和3 000 mg/kg的饲料级氧化锌,仔猪的饲料转化率分别为1.41和1.47,差异不显著。

    总结发现,高剂量饲料级氧化锌促进断奶仔猪生长和饲料转化率的报道中,其处理组仔猪腹泻率往往低于对照组,而报道饲料级氧化锌没有促生长作用的研究,并没有报道试验猪的腹泻情况。笔者推断,高剂量饲料级氧化锌并不能直接改善仔猪的采食量、日增重和饲料转化率,而是通过降低腹泻率间接促进仔猪的生长。

3 断奶仔猪日粮中饲料级氧化锌抗腹泻的可能机制

    高剂量饲料级氧化锌能防止早期断奶仔猪腹泻,这一观点已经得到人们共识,但其机理仍不清楚。过去人们认为高水平饲料级氧化锌的作用与其抑菌效果有关,但目前大量体外试验已证实,饲料级氧化锌抑菌效果不明显,且饲料级氧化锌并不能降低肠道内的大肠杆菌数量。联系前文介绍的断奶仔猪腹泻原因及高剂量饲料级氧化锌对断奶仔猪的作用效果,作者推测饲料级氧化锌可能通过防止日粮中抗原物质所引起的断奶仔猪肠道过敏反应,从而降低了仔猪腹泻发生率。

3.1日粮抗原对仔猪肠道的影响

    目前,仔猪日粮大多以玉米豆粕日粮为主,由于仔猪的消化系统发育不完全,当仔猪进食含有抗原(大豆球蛋白和β一伴大豆球蛋白)的日粮时,抗原物质不仅破坏了肠上皮细胞的结构,也提高了肠上皮细胞的通透性。Wilson等研究发现,断奶后随着仔猪采食量的增加,5 d内血清中大豆球蛋白达到最高,但在随后的20 d血清中大豆球蛋白的浓度逐渐下降(尽管采食量不断提高),其研究还表明70日龄断奶仔猪仍然可以吸收大豆抗原并发生过敏反应,继而产生特异性抗体。Li等对大豆抗原蛋白引起断奶仔猪的过敏反应进行了深入研究,结果证实仔猪在采食含有大豆抗原日粮后,血清中产生大豆抗原特异性抗体,并在一段时期内随着大豆抗原吸收量的增加,大豆抗原特异性抗体的水平也显著升高,其间仔猪小肠绒毛萎缩,隐窝细胞增生,肠通透性提高,同时导致消化吸收障碍、生长受阻以及过敏性腹泻。

3.2饲料级氧化锌对肠上皮细胞通透性及防止抗原物质附着力的影响

    Marianna通过测定跨上皮细胞电阻(TEER,跨膜电阻越低,则上皮细胞通过性越高),测定了饲料级氧化锌对上皮细胞通透性影响。他以人结肠上皮腺癌细胞(Caco-2细胞)为体外研究模型,在培养液中添加不同浓度的氧化锌。由图1A看出,在培养液中添加5 mmol/L的氧化锌能显著提高TEER,但是0.01 mmol/L和1 mmol/L的氧化锌组与对照组相比均差异不显著。而在他随后的研究中Caco-2细胞培养液中加入被放射性标记的14C—菊粉(14C—inulin)及不同浓度的氧化锌,发现高剂量氧化锌组培养液中MC—inulin浓度显著高于对照组和低氧化锌组,而培养液中14C—inulin高说明其未被Caco-2细胞所吸收。因此说明高剂量的氧化锌能维持肠上皮细胞通透性,防止或减少抗原被吸收。

    Marianna在饲料级氧化锌防止病原物质或抗原对上皮细胞吸附的研究中,向添加0.05、0.2、1 mmol/L浓度的氧化锌Caco-2细胞培养液中注射相同剂量的产肠毒素型埃希氏大肠杆菌(ETEC),然后检测被细胞吸附的ETEC的菌落数,结果发现高剂量饲料级氧化锌组吸附的ETEC菌落数最低。高剂量饲料级氧化锌有减少病原物质或抗原对上皮细胞的吸附作用。而饲料级氧化锌对细胞的保护作用并不能归结于抗菌活性,因为在培养液中加入氧化锌后,ETEC的生长并没有受到抑制。饲料级氧化锌对ETEC感染的细胞的保护作用是通过抑制细菌在肠道粘膜的粘附,阻止上皮细胞渗透性的提高实现的。

     饲料级氧化锌在防止抗原吸附方面可能是与高剂量饲料级氧化锌能提高肠粘膜分泌免疫球蛋白A(IgA)有关。IgA是肠内抗体形成细胞产生的主要免疫球蛋白,它由肠粘膜固有层内T和B淋巴细胞的相互作用而分泌的,并立即转运到表层的上皮细胞。肠粘膜免疫反应就是由IgA介导的,其与特异抗原结合防止它们的粘附。肠道分泌的IgA绝大部分是s—IgA,其分子结构是由2个同样的重链和2个同样的轻链组成。S—IgA主要功能是与病毒抗原结合,预防粘附或进入肠上皮细胞。S—IgA还能在小肠内结合和阻挡没有经过消化的食物蛋白质穿过肠粘膜,也就是IgA与食物中抗原结合后,在粘膜表面变成了S-IgA,被肠蛋白酶降解变性。罗治彬等通过建立正常锌(ZN)、中毒剂量锌(ZE)大鼠模型考查过量锌对大鼠肠道黏膜IgA的表达做定位和定量研究,研究发现:缺锌(ZD)组第4周末和第7周末血浆、红细胞膜和肠组织的锌含量明显低于正常(ZN)组;第4周ZD组杯状细胞计数及其平均面积和平均直径均显著低于ZN组(P<0.05);第4周末和第7周末ZD组粘液层厚度显著大于ZN组(P<0.05);第4周末和第7周末ZD组肠粘液蛋白含量显著低于ZN组(P<0.01)。而IgA浆细胞计数、平均光密度和平均面积均显著低于ZN组(P<0.01)。方洛云等例在断奶仔猪日粮中添加高剂量氧化锌的研究也证实高剂量饲料级氧化锌能显著提高仔猪血液中IgA的含量。综上所述,高剂量饲料级氧化锌可以通过维持上皮细胞通透性和防止病原物质或抗原对上皮细胞的吸附作用来避免其对上皮细胞的损害,而防止断奶仔猪由于抗原物质引起的过敏性腹泻。

3.3 饲料级氧化锌对肠上皮肥大细胞的影响

    腹泻在很大程度上受肥大细胞通过调节肠上皮细胞产生和释放组胺、前列腺素、5—羟色胺和肿瘤坏死因子—a(TNF—a)等细胞因子影响。这些物质调节免疫球蛋白E(IgE)介导的超敏反应以及胃肠粘膜的通透性。在比较霍乱病人和正常人的肠粘膜隐窝中肥大细胞数量时发现,霍乱病人的肥大细胞数量显著高于正常人。并且绝大多数研究者表示肥大细胞所产生的衍生物组胺有促进腹泻产生的效果。

    Deyuan等研究了在断奶仔猪日粮中添加高剂量饲料级氧化锌对各肠段肥大细胞数量的影响,发现高剂量饲料级氧化锌能显著降低仔猪各肠段肥大细胞的数量(表1)。并且测定各肠段组胺浓度时发现,高剂量饲料级氧化锌处理组十二指肠和空肠中组胺的浓度显著低于对照组,但回肠组胺的浓度与对照组差异不显著。

    而在体外氧化锌对肠上皮肥大细胞释放组胺研究中发现,在肥大细胞培养液中加入口一伴大豆球蛋白,25umol/L和59 umol/L饲料级氧化锌处理组的组胺浓度显著低于其他各组。也有类似研究结果指出,在肠上皮细胞培养液中加入0.2 mmol/L饲料级氧化锌可以阻止其遭到破坏,且氧化锌可以防止抗原物质引起细菌感染后肥大细胞释放细胞因子的过量表达。

    因此,饲料级氧化锌能有效降低肠上皮细胞中肥大细胞数量及其分泌物(如组胺、细胞因子等)的量,从而维持肠上皮细胞通透性、防止肠上皮细胞受损害从而降低断奶仔猪腹泻程度和腹泻时间。

 

4、小结

    高剂量饲料级氧化锌防止仔猪腹泻是通过维持肠粘膜通透性,防止抗原或病原物质的粘附及防止抗原物质或细菌感染所导致的细胞因子的过量表达而实现的。目前高剂量氧化锌抗断奶早期仔猪腹泻已在生产中得到广泛应用,但高剂量饲料级氧化锌会造成环境污染及仔猪后期生长抑制等不良后果。分析高剂量饲料级氧化锌抗腹泻的机理,对于开发具有同样作用的添加剂和有效解决断奶仔猪腹泻问题具有重要意义。

 



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