仔猪早期断奶是提高养殖经济效益的方法之一,但仔猪在早期断奶期间,由于饲粮形态、营养来源、环境等改变均会使仔猪产生强烈的应激反应,从而改变仔猪胃肠道形态结构、屏障功能和肠道菌群等,形成断奶应激综合征,严重时会导致仔猪死亡[1-2]。因此,仔猪早期断奶及其引发的断奶应激综合征会影响仔猪食欲,导致仔猪采食量下降,仔猪腹泻率增加,进而导致仔猪生长发育迟缓。断奶应激引发的肠道功能损伤是引发上述问题产生的基础[3]。早期断奶仔猪的消化器官尚未发育完全,实施早期断奶技术会使仔猪小肠黏膜萎缩,降低绒毛高度、密度,减少小肠消化吸收的面积,使肠腔中的食糜不能很好地被消化吸收,进而引发仔猪采食量下降、腹泻等问题。因此,本文综述早期断奶仔猪存在的主要问题,从饲养管理、生理调控和营养调控方面讨论仔猪早期断奶应激的应对策略,为缓解仔猪早期断奶应激综合征提供参考,为仔猪早期断奶技术在畜牧生产中的进一步推广应用提供参考。1仔猪早期断奶存在的主要问题1.1降低仔猪采食量仔猪在哺乳期主要以母乳为主,母乳中的营养成分可以被仔猪肠道很好地消化和吸收。但仔猪早期断奶造成仔猪营养来源发生改变,使仔猪产生强烈应激,造成仔猪食欲不佳,导致仔猪采食量下降[4-5]。早期断奶期间,饲粮形态改变会导致仔猪消化率降低,导致仔猪采食量下降。但改变饲料形态,如采用湿料或糊状料进行饲喂,可以提高断奶仔猪的采食量[6]。1.2腹泻率升高小肠是仔猪消化和吸收最重要的场所,主要由机械、化学、免疫、生物屏障构成[7]。早期断奶主要是通过影响仔猪小肠的形态结构和胃肠道消化酶活性,进而影响肠道的消化和吸收功能[4]。仔猪早期断奶时期,仔猪肠黏膜发育尚不健全,使用固体饲料取代母乳喂养会刺激肠道黏膜结构产生生理或病理的变化[8]。研究发现,断奶后第1 d仔猪肠绒毛高度只有断奶前的四分之一,直至断奶后第15 d,绒毛高度才逐渐开始恢复[9]。断奶仔猪肠道黏膜损伤也会降低营养物质的消化率,从而为病原菌的增殖提供养料,增加病原菌入侵的概率,病原菌产生的毒素和代谢产物也会直接或间接破坏肠道黏膜屏障,进而引发断奶仔猪腹泻[10]。肠道黏膜屏障中的紧密连接结构具有封闭细胞间隙、选择性地转运营养物质、防止肠腔内细菌毒素及炎性介质渗透至周围组织损伤肠道的作用[11]。紧密连接蛋白(ZO-1和Occludin)在维持肠机械屏障功能方面具有关键作用[12-13]。研究发现,仔猪早期断奶会增加仔猪肠腔内的活性氧(ROS)含量,而ROS能够解离紧密连接蛋白,降低紧密连接蛋白表达量,进而诱导炎症因子的表达和破坏肠上皮屏障功能[14]。肠道黏液屏障是由胃肠道分泌的胃酸、消化酶、溶菌酶以及其他抗菌肽等构成的黏液层微环境,其可以维持肠道内pH值梯度,为肠道共生菌群提供适宜的环境[15]。研究发现,断奶后1周仔猪肠道内的消化酶,如淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等活性均显著降低,且消化酶活性直至2周后才恢复至断奶前水平[16],不利于断奶仔猪对饲粮中蛋白质的消化。肠道免疫屏障由淋巴小结、固有膜淋巴细胞和肠上皮内的淋巴细胞组成,肠黏膜上含有大量能分泌细胞免疫因子、介质的淋巴细胞,因此肠道还是动物体内最大的免疫器官。早期断奶的仔猪其肠道免疫系统发育尚不完善,而母乳中的免疫因子,如免疫调节因子等的突然撤离会影响肠道免疫功能[17]。由断奶饲粮中的抗原刺激而产生的过敏反应或肠道病原菌黏附等均会损伤肠道黏膜免疫系统。仔猪建立稳定的肠道微生态是一个缓慢的过程,随着断奶仔猪的生长发育,肠腔中的微生物逐渐由需氧型向厌氧型过渡,而早期断奶会影响仔猪肠道菌群的建立过程,造成细菌移位、菌群失调,从而引起肠道功能的改变或引发疾病[18]。2仔猪早期断奶问题的调控策略仔猪断奶阶段是仔猪整个生长发育过程中最艰难的时期,是仔猪特殊且关键的生长时期。环境、生理和营养因素的共同作用会引发仔猪断奶应激,进而出现高频腹泻等现象,使仔猪生长受阻[5]。抗生素因具有显著的抗菌效果,是控制腹泻、促进断奶仔猪生长最有效的方法,但长期使用抗生素会降低机体免疫功能,造成抗生素耐药性、畜禽产品抗生素残留等问题[19]。因此如何有效解决仔猪早期断奶问题是目前研究的重点。通过合理调控仔猪生理、饲粮、营养因素能够缓解仔猪早期断奶问题。2.1饲养管理调控仔猪断奶前后的养殖环境发生了明显变化,如母仔分离、重新合群后争夺位次等。温度是养殖环境中的核心因素。早期断奶仔猪的皮下脂肪较薄、被毛较稀疏、体表散热较快,导致仔猪对环境温度的变化十分敏感,因此,在日常生产中应注意加强仔猪的温度管理,适宜的环境温度可以有效避免仔猪腹泻发生。2.2生理调控在仔猪早期断奶阶段,母仔分离等多种因素的综合影响下,仔猪常出现高频腹泻、采食量下降等问题,而断奶应激引发的肠道功能损伤则是这些问题产生的基础[20]。早期断奶仔猪消化器官尚未发育完全,实施早期断奶技术会使仔猪小肠黏膜萎缩,降低绒毛高度、密度,减少小肠消化吸收面积,使肠腔中的食糜不能很好地被消化吸收而被排出体外,引发腹泻。肠道是机体消化和吸收的主要场所,阻止病原微生物感染的第一道屏障,对机体防御功能发挥重要作用。肠道屏障主要包括机械屏障、生物屏障、免疫屏障和化学屏障,完整的屏障可有效抵抗细菌及病毒对机体的侵袭[7]。当肠道屏障完整性受损时,肠道微生物和内毒素突破肠道屏障防线,进入血液循环,引起过度的免疫应答,进而引发肠道炎症[21]。肠道微生物作为肠道的生物屏障可影响肠道黏膜的完整性、通透性及其屏障功能,病原微生物入侵肠上皮细胞后会介导细胞间的信号传递,下调紧密连接蛋白的表达,增加肠黏膜上皮细胞的通透性[22]。肠道微生物可参与调节机体碳水化合物和蛋白质等各营养物质的代谢,维持内环境的稳态,产生短链脂肪酸(SCFAs)和生物胺等代谢产物,可作为信号分子调节机体生理功能[23]。肠道内能够产生SCFAs的菌群,如双歧杆菌和乳酸杆菌等在维持肠道菌群平衡、促进肠道健康起重要作用[24]。肠道微生物是一个动态的微生态平衡,菌群的定植、增殖是一个不断演替的过程,断奶仔猪由于饲粮从母乳转换为固体的饲料,会导致肠道微生物菌群的组成和结构发生很大变化,而且肠道菌群的丰富度和均匀度呈上升趋势[25]。因此,可通过改善肠道微生态平衡增强断奶仔猪肠道健康,进而缓解早期断奶应激[26]。2.3营养调控2.3.1饲料蛋白质水平蛋白质是动物饲料中最重要的营养成分之一,对维持动物的免疫功能起重要作用。早期断奶仔猪具有快速生长和较强的蛋白质沉积能力,对蛋白质需要量较高[27],而饲粮中蛋白质水平过高或过低时均会影响仔猪的肠道健康[28]。但断奶仔猪的消化系统发育不完善,导致断奶仔猪对高蛋白质水平饲粮中蛋白质的消化能力有限,未被消化的蛋白质会流入后肠被微生物发酵,进而产生潜在的有毒的代谢产物,导致肠道炎症反应[29]。蛋白质在后肠发酵还会促进大肠杆菌等致病菌的增殖,诱发断奶仔猪腹泻[30]。低蛋白质饲粮是近年来研究的热点之一,低蛋白质饲粮补充合成氨基酸对动物的生产性能无负面影响[31-32]。Gu等[33]报道,适当的蛋白质水平的饲粮会提高断奶仔猪小肠上皮细胞淋巴和杯状细胞数量,高蛋白质水平的饲粮会影响小肠的免疫功能。Ren等[34]研究表明,在21日龄断奶仔猪饲粮中添加限制性必需氨基酸,可维持肠道的黏膜免疫,改善肠道健康。Yu等[35]研究发现,断奶仔猪饲粮中的蛋白质水平下降超过3%时,会影响断奶仔猪的小肠形态和胃蛋白酶活性。Yue等[36]发现,饲粮中蛋白质水平下降超过4%时,断奶仔猪小肠的绒毛高度呈下降趋势,对隐窝深度无影响。Zhou等[32]报道,饲粮蛋白质水平下降的比例过大会对肠道的组织形态产生不利影响,抑制肠道上皮细胞对营养物质的吸收;饲粮蛋白质水平降低3%,猪盲肠内容物乳酸杆菌属的比例下降、普氏菌属的比例上升,结肠中链球菌属的比例下降、粪球菌属的比例上升。研究表明,低蛋白质饲粮中补充合成氨基酸,可显著降低早期断奶仔猪盲肠食糜中氨和腐胺等潜在有害微生物代谢产物浓度[37]。因此,低蛋白质饲粮可以减少蛋白资源的浪费,减少饲料成本,对早期断奶仔猪的正常生长发育有利。2.3.2功能性添加剂功能性饲料添加剂可以充分刺激仔猪的肠道局部防御反应,对宿主的微生物区系产生影响,从而为仔猪肠道提供必要的物质保障[38]。目前,已有多种具有调节肠道微生态平衡和细胞保护作用的饲料添加剂在养猪生产中应用。在断奶仔猪饲粮中添加酶制剂、益生元、益生菌等功能性添加剂可能是有效缓解仔猪断奶应激引发的高频腹泻的有效途径之一。2.3.2.1蛋白酶类仔猪早期断奶时,仔猪的饲粮形态和气味均发生了改变,会造成仔猪消化系统不适。仔猪断奶后的营养源也发生了改变,会使仔猪胃内pH值升高,进而抑制胃蛋白酶活性,引起蛋白质在胃内的消化吸收不良,这是断奶仔猪常发生腹泻的主要原因。因此,在设计断奶仔猪饲粮时应尽可能考虑饲粮的适口性,如加入与母乳有相似气味的添加剂。在断奶前,母乳中的营养物质主要以乳糖、脂肪和酪蛋白为主,仔猪胃内pH值可以保持较为适宜的水平。而断奶后,乳糖被取代,植物性蛋白质成了蛋白质来源,会降低仔猪的消化率。因此,在设计断奶仔猪饲粮时可考虑加入一些促进消化的蛋白酶制剂等,减轻饲粮对仔猪摄食和消化方面的应激。蛋白酶具有催化水解蛋白质肽键的能力,可以将大分子蛋白质分解为蛋白胨、多肽及游离氨基酸,从而更有利于机体的消化和吸收[39]。研究发现,在断奶仔猪饲粮中添加适宜剂量的蛋白酶可以提高仔猪的生长性能和血清中的葡萄糖、球蛋白和IgG含量[40]。饲粮中添加蛋白酶对断奶仔猪生长发育具有重要作用,可以缓解机体蛋白酶分泌量的不足,减少断奶应激发生的概率[41]。2.3.2.2益生菌类益生菌制剂一般是采用农业农村部认可的动物肠道有益微生物经发酵、纯化和干燥而精制的一类物质[42],通过调控肠道微生物区系平衡达到提高宿主生长、健康的微生物活菌制剂[43]。益生菌主要通过产生SCFAs、增强上皮细胞的屏障功能、抑制病原菌的生存和黏附、改变宿主的免疫反应等方面发挥益生菌的肠道调控作用[44]。益生菌可调节动物肠道微生物的组成和结构,降低致病菌的数量,调节肠道微生态平衡。庞敏等[45]报道,断奶仔猪饲粮中添加酪酸梭菌能够提高肠道紧密连接蛋白的表达,降低肠道隐窝深度。Tian等[46]研究发现,断奶仔猪饲粮中添加枯草芽孢杆菌可显著提高回肠的绒毛高度和绒毛高度与隐窝深度的比值。赵蕾[47]研究发现,饲粮添加丁酸梭菌能够显著提高仔猪空肠和回肠的绒毛高度和肠绒毛高度与隐窝深度的比值。杨玲等[48]研究表明,饲粮中添加复合益生菌可以显著降低断奶仔猪大肠杆菌和沙门氏杆菌数量。邢帅兵等[49]研究表明,断奶仔猪饲粮中添加枯草芽孢杆菌可改善小肠的形态结构,提高小肠黏膜的免疫功能。Ding等[50]发现,枯草芽孢杆菌不仅可以改善小肠的形态结构,还能通过调控肠道微生物的组成和结构改善断奶仔猪的肠道健康,缓解早期断奶应激。因此,益生菌类添加剂可以通过调控肠道微生物区系平衡而达到提高宿主生长和健康的微生物活菌制剂,有效缓解仔猪早期断奶出现的断奶应激。2.3.2.3益生元类益生元可以通过选择性刺激结肠中的一种或少数几种细菌的生长或活性而对宿主产生有益影响,从而改善宿主健康[51]。益生元能够增殖肠腔内的有益菌群,可以与有害菌的外源凝集素结合,竞争抑制病原菌与肠道结合,减少肠道的发病概率[52]。低聚木糖(XOS)作为一种高效益生元,可高效选择性地增殖动物肠道内的双歧杆菌和乳酸菌等有益菌[50-51]。孙攀峰等[53]发现,仔猪饲粮中添加XOS可提高断奶仔猪生长性能,改善仔猪免疫功能,有效调节仔猪肠道菌群,促进有益菌增殖,抑制有害菌生长。杨海英等[54]发现,饲粮中添加XOS能够提高仔猪盲肠乳酸杆菌数量,减少大肠杆菌数量,降低仔猪腹泻指数。断奶仔猪饲粮中添加XOS可改善肠道微生物环境,显著提高乳酸菌含量,提高乳酸菌/沙门氏菌和乳酸菌/大肠杆菌的比值[55]。XOS能够提高断奶仔猪空肠的绒毛高度和隐窝深度的比值,减少粪便中大肠杆菌数量[56]。益生元发挥调控早期断奶仔猪肠道微生态平衡的功能主要是通过增殖肠道的有益菌群,破坏有害菌群的生存环境,竞争性抑制有害菌的生存和繁殖;益生元被有益菌利用后会产生短链脂肪酸,降低肠道pH值,破坏有害菌的生存环境[52]。3展望早期断奶对提高母猪繁殖性能、减少病原菌由母体向仔猪传递具有重要意义。但早期断奶也会因为环境、生理和营养等因素诱发断奶应激。早期断奶仔猪由于消化道的发育不完善,导致对营养物质的吸收利用率降低,严重影响断奶仔猪的胃肠道健康及生长性能。早期断奶仔猪可通过饲养管理、生理调控和营养调控缓解仔猪的早期断奶应激,但低蛋白质水平饲粮调控仔猪肠道微生态平衡的机制需要进一步研究。蛋白酶、益生元和益生菌等添加剂可提高断奶仔猪生长性能,促进肠道发育、营养物质转运,调控胃肠道微生态平衡及降低腹泻率,但目前功能性添加剂种类繁多,对早期断奶仔猪营养代谢和肠道微生态的调控机制研究相对较少。因此,未来需要深入研究低蛋白饲粮对肠道微生物的调控机制,探讨功能性添加剂对早期断奶仔猪营养代谢、肠道微生态平衡的调控机制。
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