飼糧蛋白質(zhì)水平對冬毛期水貂胃腸道消化酶活性以及空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

張鐵濤崔 虎岳志剛楊 穎高秀華*楊福合邢秀梅

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081;2.特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物分子生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 132109;3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，吉林 132109)

小腸是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要場所，腸道中消化酶活性和組成影響腸道上皮細(xì)胞對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收［1-2］。已有研究表明，小腸不同部位消化酶的活性不同，小腸近心端和中部的消化酶活性高于遠(yuǎn)心端，營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收主要是在小腸的中前部［3］。顧憲紅［4］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)水平對仔豬的消化器官結(jié)構(gòu)和功能具有一定的調(diào)節(jié)作用，適宜的蛋白質(zhì)水平能夠提高腸道消化酶活性，促進(jìn)腸道更好地吸收營養(yǎng)物質(zhì)。此外，飼糧蛋白質(zhì)水平對小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)也有一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)，犢牛空腸前端的絨毛高度有隨飼糧蛋白質(zhì)水平的升高而降低的趨勢，并且腸壁厚度在飼糧蛋白質(zhì)水平最高時(shí)為最薄［5］。目前，有關(guān)胃腸道消化酶活性的研究大多集中于雜食性或草食性動(dòng)物，而肉食性動(dòng)物在消化道解剖學(xué)結(jié)構(gòu)、飼糧組成及食物排空速度等方面與雜食性和草食性動(dòng)物均有所不同［6］。水貂是嚴(yán)格的肉食性動(dòng)物，其消化生理特性與雜食性和草食性動(dòng)物有很大的差異。水貂的胃腸道容積較小，其消化液中蛋白酶與脂肪酶較多，對含有大量蛋白質(zhì)和一定數(shù)量脂肪的動(dòng)物性飼料的消化能力強(qiáng)。水貂的胃腸道結(jié)構(gòu)與功能只有發(fā)生相應(yīng)的改變，如腸道內(nèi)源消化酶活性增加、腸道吸收面積增大，才能消化多種數(shù)量的植物性飼料［7］。本試驗(yàn)采用干粉配合料作為試驗(yàn)飼糧，擬研究飼糧蛋白質(zhì)水平對冬毛期水貂胃腸道消化酶活性以及空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，旨在為進(jìn)一步研究飼糧類型與水貂胃腸道發(fā)育之間的關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)飼糧

設(shè)計(jì)6種試驗(yàn)飼糧，其蛋白質(zhì)水平分別為28%、30%、32%、34%、36%和38%。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(air-dry basis) %

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

選擇90日齡、平均體重為(1.13±0.14)kg的健康公貂60只，隨機(jī)分為6組(每組10個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1只)，分別飼喂蛋白質(zhì)水平為28%(Ⅰ組)、30%(Ⅱ組)、32%(Ⅲ組)、34%(Ⅳ組)、36%(Ⅴ組)和38%(Ⅵ組)的試驗(yàn)飼糧。水貂單籠飼養(yǎng)，各組間初始體重差異不顯著(P＞0.05)。試驗(yàn)開始前，對水貂進(jìn)行常規(guī)免疫接種。試驗(yàn)期間每天08：00和15：00各飼喂1次，自由飲水。預(yù)試期7 d，正試期115 d。

1.3 樣品采集與處理

飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行屠宰。水貂在喂食2 h后進(jìn)行屠宰，對胃、十二指腸、空腸和回腸采取分段結(jié)扎，迅速取各段內(nèi)容物后冰浴。將各段內(nèi)容物用生理鹽水4倍稀釋，勻漿后3 500 r/min離心10 min制備上清液。將上清液分裝于1.5 mL Eppendorf管中，于-80℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

將空腸對折后在其中央位置取1塊2 cm×2 cm大小的組織塊，生理鹽水沖洗后放入10%甲醛溶液中進(jìn)行固定，用于制備空腸組織切片。

1.4 測定指標(biāo)與方法

測定胃內(nèi)容物中胃蛋白酶活性，十二指腸、空腸和回腸內(nèi)容物中胰蛋白酶、胰脂肪酶和胰淀粉酶活性。胃蛋白酶活性的測定采用佛氏指示劑法，胰蛋白酶活性的測定采用苯甲酰-DL-精氨酸-對硝基苯胺(BAPNA)法，胰淀粉酶活性的測定采用碘結(jié)合法，胰脂肪酶活性的測定采用比濁法。

空腸組織經(jīng)24 h固定后進(jìn)行脫水、包埋、切片、染色、封片處理，于顯微鏡下放大40倍觀察空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)，測定各組水貂空腸的絨毛高度、隱窩深度、黏膜厚度和腸壁厚度，計(jì)算絨毛高度與隱窩深度比值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，其中P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 胃與十二指腸消化酶活性

從表2可以看出，Ⅴ組水貂的胃蛋白酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組(P＜0.01)，與Ⅳ和Ⅵ組差異不顯著(P＞0.05);Ⅳ組水貂的十二指腸胰淀粉酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ組(P＜0.01)，其他各組間差異不顯著(P ＞0.05);Ⅵ組水貂的十二指腸胰脂肪酶活性極顯著高于Ⅱ組(P ＜0.01)，顯著高于Ⅳ和Ⅴ組(P ＜0.05)，與Ⅰ和Ⅲ組差異不顯著(P＞0.05);Ⅳ組水貂的十二指腸胰蛋白酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ組(P＜0.01)，與Ⅲ組差異不顯著(P ＞0.05)。

表2 胃與十二指腸消化酶活性Table 2 Digestive enzyme activity of stomach and duodenum U/g

2.2 空腸消化酶活性

從表3可以看出，Ⅳ組水貂的空腸胰淀粉酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ組(P＜0.01)，Ⅰ和Ⅲ組顯著或極顯著高于Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ組(P＜0.05或P＜0.01);Ⅵ組水貂的空腸胰脂肪酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ組(P＜0.01)，顯著高于Ⅴ組(P＜0.05);Ⅳ組水貂的空腸胰蛋白酶活性極顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ組(P ＜0.01)，Ⅰ、Ⅱ和Ⅵ組顯著高于Ⅲ組(P＜0.05)。

表3 空腸消化酶活性Table 3 Digestive enzyme activity of jejunum U/g

2.3 回腸消化酶活性

從表4可以看出，Ⅳ和Ⅴ組水貂的回腸胰淀粉酶活性極顯著高于Ⅰ組(P＜0.01)，顯著高于Ⅱ組(P＜0.05)，與Ⅲ和Ⅵ組差異不顯著(P＞0.05);Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ組水貂的回腸胰脂肪酶活性極顯著高于Ⅱ和Ⅵ組(P＜0.01)，與Ⅳ組差異不顯著(P＞0.05);Ⅲ組水貂的回腸胰蛋白酶活性顯著高于Ⅵ組(P＜0.05)，與其他各組差異不顯著(P＞0.05)。

表4 回腸消化酶活性Table 4 Digestive enzyme activity of ileum U/g

2.4 空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)

各組水貂的空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)見表5。水貂的空腸絨毛高度，Ⅰ和Ⅴ組極顯著高于其他4組(P＜0.01)，Ⅳ組極顯著高于Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ組(P ＜0.01)，Ⅲ和Ⅵ組顯著高于Ⅱ組(P＜0.05);水貂的空腸隱窩深度，Ⅴ組極顯著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ組(P＜0.01)，Ⅱ組顯著高于Ⅲ和Ⅳ組(P＜0.05);水貂的空腸絨毛高度與隱窩深度比值，Ⅳ和Ⅵ組極顯著高于Ⅱ組(P＜0.01)，Ⅲ和Ⅴ組顯著高于Ⅱ組(P＜0.05);水貂的空腸腸壁厚度，Ⅰ和Ⅴ組極顯著高于其他各組(P＜0.01)，Ⅴ組極顯著高于Ⅱ和Ⅲ組(P＜0.01)，Ⅲ組極顯著低于其他各組(P＜0.01);水貂的空腸黏膜厚度，Ⅴ組極顯著高于其他各組(P＜0.01)，Ⅰ和Ⅱ組顯著或極顯著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ組(P ＜0.05或 P ＜0.01)，Ⅵ組顯著高于Ⅲ和Ⅳ組(P ＜0.05)。

3 討論

3.1 飼糧蛋白質(zhì)水平對冬毛期水貂胃腸道消化酶活性的影響

本試驗(yàn)中，適宜的飼糧蛋白質(zhì)水平能夠提高水貂的胃蛋白酶活性，而過高的飼糧蛋白質(zhì)水平并沒有使胃蛋白酶活性產(chǎn)生顯著變化。黃峰等［8］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)水平影響南方鲇胃腸道蛋白酶和淀粉酶的活性、合成和分泌。侯水生等［9］以全植物性蛋白質(zhì)飼糧飼喂仔豬，其胃內(nèi)蛋白酶和脂肪酶活性顯著降低;飼糧中增加動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料能夠有效地提高胃內(nèi)蛋白酶和脂肪酶活性。本試驗(yàn)中各組水貂的空腸消化酶活性要高于十二指腸和回腸消化酶活性，說明空腸是營養(yǎng)物質(zhì)消化的主要場所。胃腸道消化酶活性與飼糧類型及品質(zhì)相關(guān)，消化酶活性的改變一般集中在空腸，營養(yǎng)物質(zhì)主要是在空腸被消化和吸收。本研究發(fā)現(xiàn)，水貂的空腸胰蛋白酶活性整體上隨飼糧蛋白質(zhì)水平的升高呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，但胰脂肪酶活性卻與飼糧蛋白質(zhì)水平呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，說明適宜的飼糧蛋白質(zhì)水平能夠提高水貂的空腸胰蛋白酶活性，而較高的飼糧蛋白質(zhì)水平能夠提高水貂的空腸胰脂肪酶活性。作者前期在研究水貂對飼糧營養(yǎng)物質(zhì)的消化率時(shí)發(fā)現(xiàn)，水貂對蛋白質(zhì)的消化率隨著飼糧營養(yǎng)水平的升高先升高后降低，而較高的飼糧蛋白質(zhì)水平能夠提高脂肪的消化率［10］。這一研究結(jié)果與本試驗(yàn)得出的空腸胰蛋白酶、胰脂肪酶活性變化規(guī)律相一致。

表5 空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)Table 5 Morphology of jejunum μm

通常認(rèn)為，水貂等肉食性動(dòng)物對植物性來源的碳水化合物消化率較低。植物性飼料中的淀粉及一些其他營養(yǎng)成分通過膨化等物理方法進(jìn)行處理后能夠提高水貂對其的消化率［11］。本試驗(yàn)中，水貂十二指腸、空腸和回腸中的胰淀粉酶活性均保持在較高的水平，說明水貂對飼糧中的植物性碳水化合物能夠進(jìn)行很好的消化。胰淀粉酶在空腸中的活性最高，回腸中的胰淀粉酶活性明顯降低。飼糧蛋白質(zhì)水平在34%時(shí)水貂的胰淀粉酶活性在小腸的各腸段均處于較高水平，而飼糧蛋白質(zhì)水平高于34%時(shí)水貂的胰淀粉酶活性反而呈現(xiàn)降低的趨勢，說明適宜的飼糧蛋白質(zhì)水平能夠提高水貂小腸各腸段的胰淀粉酶活性。

3.2 飼糧蛋白質(zhì)水平對冬毛期水貂空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

小腸的絨毛高度、隱窩深度、黏膜厚度及絨毛表面積等是衡量小腸消化吸收功能的重要指標(biāo)［12］。小腸絨毛上的微絨毛與營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收有關(guān)，微絨毛能夠增加小腸的吸收面積，提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率［13］;當(dāng)絨毛萎縮時(shí)，絨毛的形狀也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，由正常的指狀變成扁平狀、棒狀，甚至是互相粘連，進(jìn)而影響絨毛的消化吸收面積和單位面積的細(xì)胞數(shù)，降低吸收功能，最終使動(dòng)物生長速度降低［14-15］。小腸黏膜結(jié)構(gòu)的正常是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和動(dòng)物正常生長的生理基礎(chǔ)，絨毛高度及絨毛高度與隱窩深度比值等代表了腸道的功能狀況［16］。此外，小腸黏膜不僅能吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還具有免疫保護(hù)和非免疫保護(hù)的防御作用［17］。小腸腸壁是天然的物理屏障，其厚度增加能夠?qū)δc道起到保護(hù)作用，并能降低動(dòng)物體的發(fā)病幾率。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)類型能夠顯著影響小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，小腸的絨毛高度、隱窩深度以及絨毛高度與隱窩深度比值等均發(fā)生改變［18］。本試驗(yàn)以空腸作為小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)水平為36%時(shí)，水貂空腸絨毛高度、隱窩深度、絨毛高度與隱窩深度比值、黏膜厚度以及腸壁厚度均處在較高水平。這說明飼糧蛋白質(zhì)水平能夠調(diào)節(jié)水貂的空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)，適宜的飼糧蛋白質(zhì)水平奠定了空腸良好吸收營養(yǎng)物質(zhì)的生理基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

①飼糧蛋白質(zhì)水平可影響水貂的胃腸道消化酶活性。飼糧蛋白質(zhì)水平為34%時(shí)，水貂具有較高的胃蛋白酶、胰淀粉酶和胰蛋白酶活性;飼糧蛋白質(zhì)水平為38%時(shí)，水貂具有較高的胰脂肪酶活性。

②飼糧蛋白質(zhì)水平可調(diào)節(jié)水貂的空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)。飼糧蛋白質(zhì)水平為36%時(shí)，水貂的空腸絨毛高度、隱窩深度、絨毛高度與隱窩深度比值、黏膜厚度以及腸壁厚度均處在較高水平。

［1］JEZUITOVA N N，DE LAEY P，UGOLEV A M.Digestion of starch in vivo and in vitro in a rat intestine［J］.Biochimica et Biophysica Acta，1964，86：205-210.

［2］UGOLEV A M，IEZUTIOVA N N.Membrane digestion and modern concepts of food assimilation［J］.World Review of Nutrition and Dietetics，1982，40：87-113.

［3］BOOTH C C.Effect of location along the small intestine in absorption of nutrients［M］//CODE C F.Handbook of physiology.Washington，D.C.：The American Physiological Society，1968：1513-1527.

［4］顧憲紅.斷奶日齡、日糧蛋白及賴氨酸水平對仔豬消化器官結(jié)構(gòu)和功能的影響［D］.博士學(xué)位論文.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

［5］李輝.蛋白質(zhì)水平與來源對早期斷奶犢牛消化代謝及胃腸道結(jié)構(gòu)的影響［D］.博士學(xué)位論文.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

［6］BERESTOV V A，OLEINIK Y M.Digestive enzyme activity in minks and polar foxes，1：specific characteristics of enzyme activity［J］.Scientifur，1984，8(1)：10-15.

［7］ZHAROVA G K，NAUMOVA E I.Structural and functional adaptations of the sable digestive tract to plant food［J］.Doklady Biological Sciences，2002，382：31-33.

［8］黃峰，嚴(yán)安生，張桂蓉，等.不同蛋白含量飼料對南方鲇胃蛋白酶和淀粉酶活性的影響［J］.水生生物學(xué)報(bào)，2003，27(5)：451-456.

［9］侯水生，黃葦，趙玲，等.日糧蛋白質(zhì)來源對早期斷奶仔豬胃內(nèi)消化酶活性的影響［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2004，16(4)：47-50.

［10］張鐵濤，張志強(qiáng)，高秀華，等.冬毛生長期公貂對不同蛋白質(zhì)水平日糧營養(yǎng)物質(zhì)消化率及氮代謝的比較研究［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22(3)：723-728.

［11］OSTERGARD K，MEJBOM H.Effects of heat treatment on the mink digestibility of starch from wheat and barley［C］//Short communication No.734.Foulum：National Institute of Animal Science，1989.

［12］VAREL V H，ROBINSON I M，POND W G.Effect of dietary copper sulfate，Aureo SP250，or clinoptilolite on ureolytic bacteria found in the pig large intestine［J］.Applied and Environment Microbiology，1987，53(9)：2009-2012.

［13］CUMMINGS J H，MACFARLANE G T.Role of intestinal bacteria in nutrient metabolism［J］.Clinical Nutrition，1997，16(1)：3-11.

［14］HEATH J P，K?MüVES L G，NICHOLS B L.Lenten cell：ultrastructure，absorptive properties and enzyme expression of a novel type of cell in the newborn and suckling pig intestinal epithelium［J］.Anatomical Record，1996，244(1)：95-104.

［15］王繼鳳.丁酸鈉對斷奶仔豬腸黏膜結(jié)構(gòu)及黏膜免疫相關(guān)細(xì)胞影響的研究［D］.碩士學(xué)位論文.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［16］HAMPSON D J，KIDDER D E.Influence of creep feeding and weaning on brush border enzyme activities in the piglet small intestine［J］.Research in Veterinary Science，1986，40(1)：24-31.

［17］常文環(huán).黃霉素對肉仔雞促生長作用機(jī)理的研究［D］.碩士學(xué)位論文.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，1996.

［18］陳代文，楊鳳，陳可容，等.仔豬補(bǔ)飼及不同類型的飼糧蛋白質(zhì)對仔豬小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，1996，8(2)：18-24.