精胺促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的作用與機(jī)理

程志斌，廖啟順，蘇子峰

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650031；3.大理大學(xué)生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，云南大理 671003）

仔豬良好的生長性能是現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)關(guān)鍵之一。仔豬早期斷奶技術(shù)對(duì)提高其生產(chǎn)效率具有明顯優(yōu)勢，但過早斷奶引發(fā)的腸道功能紊亂、生長遲滯等問題普遍存在。大量研究表明，幼齡仔豬腸道正處于快速發(fā)育期，消化、吸收、免疫等功能尚不成熟，斷奶越早則問題越嚴(yán)重。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)性能，解決這一問題的關(guān)鍵是促進(jìn)幼齡哺乳仔豬腸道快速發(fā)育，使腸道各項(xiàng)生理功能提前成熟，增強(qiáng)仔豬抵抗力。

精胺（Spermine）是多聚陽離子脂肪族胺類，對(duì)細(xì)胞增殖、增生和分化，尤其是對(duì)腸黏膜上皮細(xì)胞等快速增殖的組織細(xì)胞有重要作用。目前，有研究人員嘗試研究精胺活性分子對(duì)幼齡仔豬腸道發(fā)育的影響，初步證明了口服適量精胺能夠顯著促進(jìn)腸道發(fā)育。然而，這一領(lǐng)域的研究較晚，迄今為止，精胺促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的機(jī)理尚不清楚。本文就精胺促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的作用效果與機(jī)理進(jìn)行綜述，為精胺在生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，為改善仔豬生產(chǎn)性能，提高現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益提供依據(jù)。

1 精胺促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的效果

精胺是多胺（Polyamine）的一種，化學(xué)名N，N′-雙-3-丙胺基-1，4-雙胺，分子式 H2N（CH2）2NH（CH2）4NH（CH2）3NH2，是帶有 4 個(gè)正電荷的陽離子脂肪族胺類。迅速生長的組織中都伴有精胺合成的顯著增加，且細(xì)胞內(nèi)精胺含量的提高先于 DNA、RNA及蛋白質(zhì)含量的提高，因此精胺在細(xì)胞增殖、增生和分化中有重要作用[1]。

Dufour等1988年最早利用大鼠研究證明，精胺具有促進(jìn)腸道發(fā)育，使幼齡大鼠腸道發(fā)育的理化指標(biāo)接近成年水平的作用[2]。為了探討斷奶仔豬生長遲滯問題，本課題組開展了精胺對(duì)幼齡哺乳仔豬腸道發(fā)育影響的研究。前期研究結(jié)果顯示，11日齡仔豬每天口服 0.3～0.5mmol·kg-1·BW-1精胺，連續(xù)3 d后屠宰，取小腸檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組（口服生理鹽水）相比，試驗(yàn)組仔豬小腸與腸黏膜重量顯著增加；十二指腸和空腸黏膜總DNA含量增加；且十二指腸和空腸黏膜麥芽糖酶和蔗糖酶活力升高，乳糖酶活力降低[3-4]。這些腸道發(fā)育指標(biāo)的變化證明，口服適量精胺能夠有效促進(jìn)幼齡哺乳仔豬的腸道發(fā)育。試驗(yàn)結(jié)論得到了Sabater-Molina等的重復(fù)驗(yàn)證[5]。此外，王猛等對(duì)21日齡斷奶仔豬進(jìn)行試驗(yàn)證明，口服精胺有利于斷奶仔豬腸道損傷的修復(fù)及生產(chǎn)性能的改善[6-7]。

2 精胺促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的機(jī)理

2.1 直接作用

腸黏膜的基本單位是小腸上皮細(xì)胞，精胺能夠增加仔豬腸黏膜重量，說明小腸上皮細(xì)胞的增殖（細(xì)胞數(shù)量增多）、增生（細(xì)胞體積增大）或者兩者同步進(jìn)行。腸黏膜總DNA含量的增加是小腸上皮細(xì)胞增殖的標(biāo)志之一。其具體作用機(jī)理雖然不完全清晰，可能與精胺對(duì)腸黏膜上皮細(xì)胞DNA的凝集（Condensation）效應(yīng)有關(guān)[8-9]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，只有通過胃管，將精胺口（灌）服，才能促進(jìn)11日齡哺乳仔豬的腸道發(fā)育，且口服精胺沒有增加血液中的精胺含量。相反，同樣劑量或更高劑量的精胺，通過皮下注射，直接進(jìn)入血液循環(huán)，能增加血液中精胺含量，但無法促進(jìn)腸道發(fā)育[4]。大鼠試驗(yàn)證明，隨著哺乳期延長，腸道快速發(fā)育，腸上皮細(xì)胞組織的精胺濃度迅速增加，且外源精胺能夠直接進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，發(fā)揮多種生理功能[10-11]。精胺的分子結(jié)構(gòu)表明，由于精胺是多聚陽離子分子，裸露的4個(gè)氮原子空軌道具有強(qiáng)烈的親電子能力，易與陰離子分子（如DNA）結(jié)合[8]。外源精胺進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，以次丙基把DNA雙螺旋鏈上相鄰的磷酸基團(tuán)（多價(jià)陰離子）連接起來，形成圓柱形超螺旋結(jié)構(gòu)，精胺越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，這稱之為精胺對(duì)DNA 的凝集（Condensation）效應(yīng)[8-9]。

精胺使DNA正常結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，有效增加DNA合成的起始效率和合成過程的忠實(shí)性，有利于腸上皮細(xì)胞的增殖[8]。這是目前普遍公認(rèn)的精胺促進(jìn)腸道發(fā)育的作用機(jī)理之一。

2.2 間接作用

前期本課題組研究了口服精胺對(duì)哺乳仔豬血液指標(biāo)的影響，卻意外發(fā)現(xiàn)血液皮質(zhì)醇（Cortisol）水平較高[4]。血液中 Cortisol主要源于腎上腺分泌的腎上腺糖皮質(zhì)激素，而Chapple等證明腎上腺糖皮質(zhì)激素具有促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的作用，仔豬皮下注射腎上腺糖皮質(zhì)激素，增加了血液中 Cortisol水平，小腸蔗糖酶和麥芽糖酶活性提高、乳糖酶活性降低[12]。

為此設(shè)計(jì)了一個(gè)仔豬血漿皮質(zhì)醇抑制模型試驗(yàn)，試驗(yàn)分4個(gè)處理組，處理組 1，口服生理鹽水＋注射生理鹽水（消除試驗(yàn)操作干擾）；處理組 2口服0.4mmol·kg-1BW·d-1精胺＋注射生理鹽水；處理組 3口服生理鹽水＋注射5 mg·kg-1BW·d-1甲雙吡丙酮（Metyrapone，皮質(zhì)醇抑制劑）；處理組 4口服精胺＋注射甲雙吡丙酮[4]。11～13日齡哺乳仔豬口服各處理組操作，每天1次，14日齡屠宰仔豬。試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理組4仔豬同時(shí)口服精胺和注射甲雙吡丙酮，空腸黏膜麥芽糖酶比活力顯著高于處理組 3（P＜0.05），與處理組1相比差異不顯著（P＞0.05）。說明在抑制血漿皮質(zhì)醇條件下，口服精胺使皮質(zhì)醇抑制仔豬的空腸黏膜麥芽糖酶活性恢復(fù)到正常哺乳仔豬水平，進(jìn)一步驗(yàn)證了精胺有促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育的直接作用。然而，處理組4麥芽糖酶比活力低于處理組2，說明精胺激發(fā)腎上腺糖皮質(zhì)激素，間接促進(jìn)哺乳仔豬腸道發(fā)育。

3 精胺通過細(xì)胞因子促進(jìn)哺乳仔豬腸道發(fā)育

腎上腺皮質(zhì)激素受到垂體分泌的促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）調(diào)控，而ACTH受到下丘腦分泌的促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH）調(diào)控。口服不能增加血液循環(huán)的精胺含量，且即使皮下注射增加血液循環(huán)的精胺，也無法促進(jìn)腸道發(fā)育，顯然經(jīng)口服進(jìn)入腸道的精胺無法直接作用于“下丘腦－垂體－腎上腺”軸，促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)激素分泌而影響腸道發(fā)育。由此可見，應(yīng)進(jìn)一步研究精胺通過腸道未知活性物質(zhì)（分子），激發(fā)“下丘腦－垂體－腎上腺”，促進(jìn)幼齡仔豬腸道發(fā)育的作用機(jī)理。

Ter Steege等發(fā)現(xiàn)，口服精胺能夠促進(jìn)幼齡小鼠腸道免疫系統(tǒng)的發(fā)育，表現(xiàn)在多種免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子（CK）含量增加[13]。細(xì)胞因子是由活化的免疫細(xì)胞或非免疫細(xì)胞合成，能調(diào)節(jié)細(xì)胞生理功能、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、參與免疫應(yīng)答和組織修復(fù)等多種生物學(xué)效應(yīng)的小分子蛋白。近年來，隨著單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等對(duì)“下丘腦－垂體－腎上腺”軸影響的研究進(jìn)展，圍繞“細(xì)胞因子－下丘腦－垂體－腎上腺”提出的現(xiàn)代神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)[14]，為我們研究精胺促進(jìn)哺乳仔豬腸道發(fā)育的機(jī)理指引了方向。

根據(jù)現(xiàn)代神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)，細(xì)胞因子可以分為：白細(xì)胞介素（IL）、干擾素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、腫瘤壞死因子（TNF）和生長因子（GF）5類，對(duì)“下丘腦－垂體－腎上腺”軸具有激活作用的細(xì)胞因子包括：IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α、IFN-α[14]。綜合以上精胺促進(jìn)幼齡哺乳仔豬腸道發(fā)育作用的分析認(rèn)為，精胺可以促進(jìn)腸道細(xì)胞因子釋放，經(jīng)口服進(jìn)入腸道的精胺可能通過細(xì)胞因子，作用“下丘腦－垂體－腎上腺”，激發(fā)腎上腺皮質(zhì)激素釋放，促進(jìn)幼齡仔豬腸道發(fā)育。

4 小結(jié)

口服精胺可以有效促進(jìn)幼齡哺乳和斷奶仔豬腸道的發(fā)育，有利于進(jìn)一步改善仔豬生長性能，提高養(yǎng)豬經(jīng)濟(jì)效益。然而，精胺促進(jìn)腸道發(fā)育的作用機(jī)理不清晰，可能的機(jī)理包括：精胺DNA的凝集的直接作用機(jī)理和通過細(xì)胞因子激發(fā)腎上腺皮質(zhì)激素釋放促進(jìn)幼齡仔豬腸道發(fā)育的間接作用機(jī)理。

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