本文作者:何余湧 邹 伟 刘晓兰 王仁华 陆 伟 单位:江西农业大学动物科技学院
大量研究表明,导致仔猪“早期断奶综合征”的主要原因之一是仔猪胃肠道的发育不健全,合适的营养方案和饲养管理技术可减少该症的发生[1-5];给哺乳或断奶仔猪饲喂一些生物活性物质(如精胺酸和精胺等)能促进仔猪胃肠道形态结构和功能的提前成熟,从而更加有效地解决“仔猪早期断奶综合征”问题[6-8]。精胺是一种存在于动物体内、具有重要生物活性的多胺,对幼仔动物胃肠道上皮细胞的快速增殖和分化有特殊作用[9]。通过饲粮途径给胎儿和哺乳仔猪补饲外源精胺,探索外源精胺的剂量-时间效应对初生和哺乳仔猪肠道形态结构与功能的影响,可为最终探索如何减少仔猪“早期断奶综合征”的发生提供技术支持,也可以为人类的母-胎-婴营养需要研究提供理想的模型。目前,国内外有关外源精胺在调控仔猪胃肠道发育方面的研究报道较少,有限的研究多集中在外源精胺的补饲途径(灌服或饲粮添加)和补饲阶段(哺乳或断奶仔猪)方面,研究结果也不一致,如有研究认为给哺乳期仔猪灌服或补饲外源精胺,不影响哺乳仔猪小肠绒毛高度、隐窝深度和二糖酶活性[10-11],也有研究认为给哺乳仔猪补饲外源精胺,可不同程度促进哺乳仔猪小肠形态结构和功能的提前成熟[6,12-13]。上述研究均以出生后的仔猪作为研究对象来探讨外源精胺对仔猪胃肠道发育的影响,且补饲时间较短。未见有妊娠期、整个哺乳期或断奶后较长时间饲喂外源精胺对仔猪胃肠道发育影响的报道,也未见有在“母猪-胎儿-哺乳仔猪”模式下研究外源精胺通过母体-时间效应影响初生和哺乳仔猪胃肠道形态结构和功能的文献资料。本研究通过在妊娠后期母猪和哺乳仔猪饲粮中添加不同剂量的外源精胺,来研究外源精胺的剂量-补饲时间效应对初生仔猪和哺乳仔猪肠道发育的影响,初步阐述补饲外源精胺在促进初生和哺乳仔猪小肠黏膜麦芽糖酶和蔗糖酶活性中的作用。
1材料与方法
1.1试验方法试验于2010年10月至2010年12月在江西省第二种猪场进行,第1阶段,选择6头体重和膘情相近、胎次为3、已怀孕91d的健康“长×大”母猪,随机分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个组,每个组设2个重复,每个重复1头母猪。Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组妊娠母猪饲粮中外源精胺的添加量为0、1.5和3.0mg/kg,饲喂至分娩结束;第2阶段,分娩后母猪采食同一种不含外源精胺的饲粮,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组哺乳仔猪于7日龄起相应补饲外源精胺添加量为0、3.0和6.0mg/kg的哺乳仔猪饲粮至28日龄。外源精胺在饲粮中的添加量,基于综合猪乳中精胺的平均含量、已报道的精胺口服剂量和较长的补饲时间等因素制定。
1.2基础饲粮参考NRC(1998)猪饲养标准配制妊娠后期母猪和哺乳仔猪基础饲粮,其组成及营养水平分别见表1和表2。
1.3样品采集和处理在仔猪初生和28日龄时,分别从每窝仔猪中各选1头接近平均体重的健康仔猪屠宰,用于测定黏膜重量、绒毛高度、隐窝深度、小肠上皮细胞数量和二糖酶活性。
1.3.1小肠样品打开仔猪腹腔,分别在胃贲门处和幽门处结扎,立即取出胃和肠道并将其放在底下放有冰块的玻璃板上,迅速去除内容物,分离出十二指肠、空肠和回肠。分别在十二指肠的胰管开口处前端2cm、空肠中心2cm和回盲口前端2cm处,各剪取约3cm长的肠段作为十二指肠、空肠和回肠样品,4℃生理盐水冲洗,转入10%甲醛固定液保存,用于测定绒毛高度、隐窝深度、小肠上皮细胞中柱状细胞和杯状细胞数量。
1.3.2黏膜样品在底下放有冰块盒的玻璃板上,用塑料勺仔细完全地刮取胃、十二指肠、空肠和回肠黏膜后,分别称取胃肠道黏膜重量,将黏膜转入2或5mL的EP管后盖上管盖,液氮罐速冻,-80℃冰箱贮存,用于测定黏膜二糖酶活性。
1.4测定方法
1.4.1绒毛高度和隐窝深度从甲醛固定液中取出肠道组织样品,修剪成1cm×1cm×1cm样品块,蒸馏水冲洗,梯度酒精(50%、60%、75%、85%、90%、95%、100%、100%)脱水,酒精二甲苯溶液(体积比为2∶3)中透明,4个蜡缸透蜡(每个蜡缸30min),自动石蜡包埋机包埋,待石蜡冷却凝固,室温下,切5~7μm薄片,贴片,用免洗无菌载玻片展片,烤片,苏木精-伊红(HE)染色。低倍镜(5×)下观测,选择典型视野,用LeicaQwin图象分析系统分析,每张切片观察15~20根完整、长且直的肠绒毛和相应的隐窝,测量绒毛高度和隐窝深度。
1.4.2小肠上皮细胞数量上述切片转至高倍镜(40×)下观察绒毛上的柱状细胞和杯状细胞的数量。每张切片上数10~15根完整、长且直的肠绒毛。柱状细胞和杯状细胞的计数方法参照相关文献[14-15]。
1.4.3小肠黏膜二糖酶活性取十二指肠和回肠黏膜样品各约0.05g,空肠黏膜样品约1g,将样品分别用4℃生理盐水按1∶9的比例稀释成10%,涡旋震荡匀浆,4℃离心(10000r/min)15min,取上清液,测定二糖酶活性,操作按麦芽糖酶和蔗糖酶试剂盒(购自南京建成生物研究所)说明进行,二糖酶的活性以比活力表示。
1.5数据处理与分析数据均以平均值±标准差表示。采用单因素方差分析法,利用SPSS17.0统计软件对数据进行方差分析和Duncan氏法多重比较。
2结果
2.1补饲外源精胺对初生和28日龄仔猪胃肠道黏膜重量的影响由表3可知,随妊娠母猪饲粮中外源精胺添加量的增加,初生仔猪胃、十二指肠、空肠和回肠黏膜重呈增加趋势,但相同指标各组间差异不显著(P>0.05)。随哺乳仔猪饲粮中外源精胺添加量的增加,28日龄仔猪胃、十二指肠、空肠和回肠黏膜重也表现出增加趋势,除Ⅲ组空肠和小肠黏膜重分别显著高于Ⅰ和Ⅱ组外(P<0.05),其他指标各组间差异不显著(P>0.05)。
2.2补饲外源精胺对初生和28日龄仔猪小肠绒毛高度和隐窝深度的影响由表4可知,随饲粮中外源精胺添加量的增加,初生和28日龄仔猪小肠的绒毛高度均呈下降趋势,隐窝深度有增加趋势,绒毛高度/隐窝深度比值有下降趋势。Ⅲ组初生仔猪十二指肠绒毛高度极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),但其隐窝深度与Ⅰ和Ⅱ组之间无显著差异(P>0.05);Ⅲ组初生仔猪空肠绒毛高度与Ⅰ和Ⅱ组之间差异不显著(P>0.05),但隐窝深度却显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05);所有组之间的初生仔猪回肠绒毛高度和隐窝深度差异均不显著(P>0.05)。Ⅱ和Ⅲ组之间28日龄仔猪十二指肠和空肠的绒毛高度差异不显著(P>0.05),但均显著低于Ⅰ组(P<0.05);Ⅱ和Ⅲ组之间28日龄仔猪十二指肠和空肠的隐窝深度差异极显著(P<0.01),且均显著高于Ⅰ组(P<0.05);所有组之间28日龄仔猪回肠绒毛高度和隐窝深度差异均不显著(P>0.05)。
2.3补饲外源精胺对初生和28日龄仔猪小肠绒毛柱状细胞和杯状细胞数量的影响由表5可知,妊娠后期母猪饲粮中添加外源精胺对初生仔猪小肠绒毛柱状细胞和杯状细胞的增殖有不同程度的影响,随着外源精胺添加量的升高,小肠各部位绒毛中的柱状细胞和杯状细胞数量均表现出增长趋势。Ⅲ组初生仔猪十二指肠绒毛上的柱状细胞和杯状细胞数量分别显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05);3个组之间初生仔猪空肠绒毛柱状细胞数量差异不显著(P>0.05),但Ⅲ组初生仔猪空肠绒毛杯状细胞数量显著高于Ⅰ组(P<0.05),与Ⅱ组之间差异不显著(P>0.05);Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组初生仔猪空肠绒毛柱状细胞数量之间差异不显著(P>0.05),但I组初生仔猪回肠绒毛柱状细胞数量显著少于II和III组(P<0.05);Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组初生仔猪回肠绒毛杯状细胞数量之间差异不显著(P>0.05),但I组初生仔猪空肠绒毛杯状细胞数量显著少于III组(P<0.05)。哺乳仔猪饲粮中添加外源精胺,可以增加28日龄仔猪小肠各部位绒毛中柱状细胞和杯状细胞数量。Ⅲ组28日龄仔猪十二指肠和空肠的绒毛柱状细胞数量分别极显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),3个组28日龄仔猪回肠绒毛柱状细胞数量之间差异不显著(P>0.05)。Ⅲ组28日龄仔猪十二指肠和回肠的绒毛杯状细胞数量均与Ⅱ组差异不显著(P>0.05),但与Ⅰ组差异显著(P<0.05);Ⅲ组28日龄仔猪空肠的绒毛杯状细胞数量与Ⅱ和Ⅰ组之间均有极显著差异(P<0.01)。
2.4补饲外源精胺对初生和28日龄仔猪小肠黏膜二糖酶活性的影响由表6可知,在妊娠后期母猪和哺乳仔猪饲粮中分别添加外源精胺进行连续饲喂,可分别提高初生和28日龄仔猪小肠各段麦芽糖酶和蔗糖酶的比活力。Ⅱ和Ⅲ组初生仔猪十二指肠麦芽糖酶的比活力之间差异不显著(P>0.05),但均极显著高于Ⅰ组(P<0.01);3个组之间初生仔猪空肠麦芽糖酶的比活力差异显著(P<0.05),回肠麦芽糖酶的比活力差异极显著(P<0.01)。Ⅱ和Ⅲ组初生仔猪小肠各段的蔗糖酶比活力之间差异不显著(P>0.05),但Ⅲ组初生仔猪小肠各段的蔗糖酶比活力分别显著高于Ⅰ组(P<0.05)。Ⅲ组28日龄仔猪十二指肠的麦芽糖酶的比活力显著高于其他2组(P<0.05),而空肠和回肠的麦芽糖酶的比活力则均极显著高于Ⅰ组(P<0.01)。Ⅲ组28日龄仔猪十二指肠蔗糖酶的比活力分别显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05),但Ⅱ和Ⅲ组空肠蔗糖酶的比活力之间和回肠蔗糖酶的比活力之间差异均不显著(P>0.05)。
3讨论
3.1补饲外源精胺对初生仔猪和28日龄仔猪胃肠道黏膜重量的影响仔猪胃肠道黏膜重量越大,说明其胃肠道发育越好。本试验表明,与未添加外源精胺饲粮相比,妊娠后期(妊娠91d至分娩)母猪饲粮中添加外源精胺能提高初生仔猪胃肠道黏膜重量,促进胎儿胃肠道的早期发育,但因本研究未测定胎儿、脐带血和羊水中精胺含量,故对外源精胺通过母体屏障促进胎儿胃肠道早期发育的途径还不太清楚,其作用机制尚待研究。为研究妊娠后期和哺乳期外源精胺对仔猪胃肠道生长发育的累加效应,在仔猪出生后,继续给Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组的哺乳期仔猪对应补饲0、3.0和6.0mg/kg的外源精胺,结果表明,通过饲粮给仔猪补饲外源精胺也能增加胃肠道黏膜重量,其中,添加6.0mg/kg外源精胺,28日龄仔猪小肠黏膜重量显著高于其他2组,这说明在给妊娠后期母猪补饲外源精胺的基础上,继续在哺乳期通过饲粮给哺乳仔猪补饲一定剂量的外源精胺对促进仔猪胃肠道的早期发育具有一定的累加效应。这种累加效应是不是因母体效应造成的,将在今后的试验中进行研究。
3.2补饲外源精胺对初生仔猪和28日龄仔猪肠道黏膜形态结构的影响小肠黏膜重量的增加,表明其黏膜生长快,主要体现在绒毛和隐窝细胞的增殖与分化速度加快、吸收细胞迅速增加和绒毛变粗等方面。表5结果显示,在妊娠后期母猪和哺乳仔猪饲粮中添加外源精胺可促进初生和哺乳仔猪肠道黏膜上皮绒毛中柱状细胞和杯状细胞的快速增殖与分化,妊娠后期母猪饲粮中添加3.0mg/kg的外源精胺,可显著提高初生仔猪十二指肠、回肠的柱状细胞和十二指肠、空肠杯状细胞的数量,哺乳仔猪饲粮中添加6.0mg/kg的外源精胺,可极显著提高十二指肠和空肠的柱状细胞数量,极显著提高空肠的杯状细胞数量。绒毛中柱状细胞和杯状细胞的快速增加,有助于绒毛变短变粗,绒毛由指状向舌状转变,从而增大绒毛的消化与吸收能力,使更多的营养能被机体吸收利用[6,12,16-17];隐窝中柱状细胞和杯状细胞的快速增殖与分化也有助于隐窝分泌更多的消化酶与消化液,提高肠道营养物质的消化率,使更多的营养物质能被机体利用。口服外源精胺研究表明,可促进11日龄仔猪肠道发育,表现在降低绒毛高度、增加隐窝深度、使绒毛变粗和降低绒毛高度/隐窝深度比值[6]。本试验也证实,在妊娠后期母猪和哺乳仔猪饲粮中添加外源精胺,会降低肠道绒毛高度、增加隐窝深度和降低绒毛高度/隐窝深度比值,其中,添加3.0mg/kg外源精胺,初生仔猪十二指肠绒毛高度极显著低于其他2组,而空肠和回肠绒毛高度则与其他2组无显著差异,添加3.0mg/kg外源精胺,初生仔猪空肠隐窝深度显著高于其他2组,初生仔猪肠道中的绒毛高度/隐窝深度比值随外源精胺添加量的增加呈下降趋势;添加6.0和3.0mg/kg外源精胺,28日龄仔猪空肠的绒毛高度均显著低于未添加组,而添加6.0mg/kg外源精胺,28日龄仔猪十二指肠和空肠的隐窝深度均极显著高于其他2组,28日龄仔猪肠道中的绒毛高度/隐窝深度比值也随外源精胺添加量的增加呈下降趋势。上述结果提示,在促进初生和28日龄仔猪绒毛和隐窝的成熟方面,外源精胺有重要作用,这与已有的研究报道[6,12,16-17]结果基本一致。
3.3补饲外源精胺对初生仔猪和28日龄仔猪小肠黏膜二糖酶活性的影响研究认为,麦芽糖酶和蔗糖酶活性的增加是肠道功能发育逐渐走向成熟的重要标志[18-19]。刚出生时,仔猪胃肠道中乳糖酶活性较高,麦芽糖酶和蔗糖酶的活性较低[20],随着哺乳期的延长和补饲的作用,麦芽糖酶和蔗糖酶的活性逐渐增强,其消化非母乳饲粮的能力也相应增强。但因哺乳仔猪断奶时间越来越早,使得断奶时仔猪的胃肠消化功能未完全发育成熟,不能较好地消化吸收配合饲粮,从而导致了仔猪“早期断奶综合征”的发生,如果能通过营养和非营养手段来使早期仔猪的消化功能得到提早发育和完善,则可以大大减少仔猪“早期断奶综合征”的发生概率。表6数据表明,在妊娠后期母猪饲粮中添加外源精胺能提高初生仔猪肠道黏膜中麦芽糖酶和蔗糖酶的比活力,其中,添加1.5和3.0mg/kg外源精胺,初生仔猪小肠各段黏膜的麦芽糖酶比活力均极显著高于未添加组,添加3.0mg/kg外源精胺,初生仔猪的蔗糖酶比活力也显著高于未添加组,这说明在妊娠后期母猪饲粮中添加3.0mg/kg的外源精胺能促进初生仔猪肠道消化功能的提早发育;哺乳仔猪饲粮中添加外源精胺也提高了麦芽糖酶和蔗糖酶的比活力,其中,添加6.0mg/kg外源精胺,仔猪空肠和回肠黏膜的麦芽糖酶比活力极显著高于未添加组,添加6.0mg/kg外源精胺,初生仔猪的蔗糖酶比活力也显著高于未添加组,此结果与程志斌[6]的结果一致。
4结论
①通过饲粮给妊娠后期(妊娠91d至分娩)母猪补饲外源精胺,可提高初生仔猪胃肠道黏膜重量,增加小肠绒毛柱状细胞和杯状细胞数量,提高小肠黏膜麦芽糖酶和蔗糖酶的比活力。②妊娠后期母猪补饲外源精胺,继续在哺乳仔猪饲粮中添加外源精胺,可提高28日龄仔猪胃肠道黏膜重量,增加小肠黏膜柱状细胞和杯状细胞数量,并提高小肠黏膜麦芽糖酶和蔗糖酶的比活力。③在妊娠后期母猪饲粮中添加3.0mg/kg的外源精胺和在哺乳仔猪饲粮中添加6.0mg/kg的外源精胺进行连续饲喂,有助于促进28日龄仔猪胃肠道的发育。
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