酵母核苷酸對仔豬腸道健康影響研究進展

周慧琦 ， 李彪 ，， 姚娟 ， 田科雄 ， 吳信 ，2，

（1.湖南農業大學動物科技學院，湖南長沙 410128；2.中國科學院亞熱帶農業生態研究所中國科學院亞熱帶農業生態過程重點實驗室 湖南省畜禽康養殖工程技術中心，湖南長沙 410125；3.安琪酵母股份有限公司 湖北省酵母功能重點實驗室，湖北南昌 443003）

斷奶應激一直是困擾養豬業的一個難題，也是動物營養學界亟待解決的命題之一。早期斷奶容易造成仔豬胃腸道功能紊亂，誘發仔豬斷奶綜合征，這在很大程度上影響動物的生長和生產效益（印遇龍等，2010）；仔豬從斷奶第3天開始，小腸絨毛高度急劇下降，直到斷奶后第12天，這種損傷性變化才停止，研究表明，日糧組成是改變腸道形態的原因之一，并可能會影響仔豬胃腸道的健康（Boudry等，2004）；在應激期間，仔豬腸道合成核苷酸的能力有限，日糧核苷酸的不足可能是導致胃腸道功能紊亂的因素之一。酵母提取物中核苷酸含量豐富，約占10%以上。且酵母核苷酸對單胃動物的胃腸道形態和功能，免疫系統和腸道菌群均產生積極影響 （Sauer和Bauer，2011）。這些研究表明酵母核苷酸在促進腸道健康方面具有重要作用。

1 核苷酸在動物機體中的代謝

核酸是體內能量利用的主要形式，也是組成輔酶的重要成分。核苷酸是組成核酸的基本結構和功能單位。核苷酸在機體內不斷進行著合成與降解這兩個可逆過程。核苷酸合成途徑主要有兩條，即從頭合成途徑和補救合成途徑，相比從頭合成，補救合成途徑耗材少、耗能低、過程簡單（Uauy-Dagach 和 Quan，1994）。 機體從頭合成核苷酸的主要部位是肝臟，而其他一些組織，如小腸、淋巴細胞從頭合成核苷酸的能力有限。正常情況下，其核苷酸代謝池的維持依賴于肝臟中從頭合成的核苷酸或利用食物中降解的核苷或堿基進行補救合成（冶雙德等，2006）。

近年來的研究表明，日糧中核苷酸缺乏會削弱肝臟、心臟、腸道和免疫系統的功能，大多數核苷酸可由機體合成來供給，但腸道黏膜特別是小腸合成核苷酸的能力有限 （Leleiko等，1995），尤其是當機體處于應激和快速生長的階段，內源合成的核苷酸不能滿足機體生長的需要，需要補充外源核苷酸。斷奶已被視為一種應激過程，剛斷奶的仔豬處于快速生長并遭受應激，內源合成的核苷酸不能滿足腸黏膜DNA合成及黏膜生長的需要等，而研究發現包括母豬在內的多種哺乳動物的乳汁中含有高濃度的核苷酸成分，占非蛋白組分的 20%（Uauy，1989），由此推斷，核苷酸在維持腸道健康方面具有重要作用，因此，日糧中應添加核苷酸以保證仔豬的生長發育。

2 核苷酸在維持腸道健康中的生理功能

核苷酸除作為核酸合成的前體外，還參與機體內一系列的生理調節過程。體外試驗表明，核苷酸能夠促進小腸上皮細胞的增殖。Holen和Jonsson（2004）考察核苷酸對小腸上皮細胞株的增殖發育的影響，結果表明，RNA和脫氧核苷酸dAMP、dGMP、dCMP有促進腸細胞增殖的功能，并且可以彌補因谷氨酰氨不足和腸局部缺血帶來的影響。小腸細胞的增殖和分化需要5種核苷酸（AMP、GMP、CMP、IMP 和 UMP），其中 AMP 的作用可能是影響細胞分化，而其他核苷酸主要是促使細胞增殖。

Ortega等（1995）發現核苷酸在促進腸道生長發育方面起著重要作用，當飼喂動物無外源核苷酸的日糧時，即使飼料中蛋白質充足，機體內RNA的含量也有顯著降低；動物機體雖缺乏蛋白質，但只要飼料中有充足的外源核苷酸存在，即可維持小腸濾泡細胞的生長。外源核苷酸可能是通過核苷酸補救途徑來影響腸道蛋白質合成的。快速生長的動物腸道細胞周轉較快，對核苷酸需求較多，但是體內和體外試驗發現，14C標記的甘氨酸不能整合進小鼠小腸細胞的核苷酸池，表明小腸細胞缺乏利用氨基酸從頭合成核苷酸的能力（CLIFFORD，1981），并且腸道缺乏嘌呤從頭合成所需要的一種關鍵酶——谷氨酸核糖轉移酶（Leleiko等，1987），但在小腸中的嘌呤補救合成途徑的酶含量較肝臟和盲腸多，說明在進化過程中，腸道核苷酸補救合成途徑較從頭合成途徑具優勢 （冶雙德等，2006）。 此外，Witte等（1991）的試驗研究發現，初生小鼠胃腸道前端5’-核苷酸酶、堿性磷酸酶、腺嘌呤降解酶、嘌呤核苷磷酸化酶等腸酶的表達強和產量高，這個發現也表明，在進化過程中，腸道核苷酸補救合成途徑較從頭合成途徑具優勢。這些研究顯示，核苷酸通過促進蛋白質、酶的合成等可以維持腸道正常的生理功能。

3 酵母核苷酸對仔豬腸道健康的影響

3.1 促進腸道生長發育和成熟 核苷酸、核苷通過影響腸RNA和DNA含量而影響腸道蛋白質的合成。日糧中添加酵母核苷酸對回腸形態有積極影響，可增加仔豬回腸的腸絨毛高度與隱窩深度（Di Giancamillo 等，2011）。 張永青等（2007）研究發現，對斷奶仔豬飼喂添加0.2%核苷酸的日糧，經21 d試驗，與對照組相比，斷奶仔豬的飼料利用率顯著提高，同時飼料轉化率比對照組提高16.90%（P＜0.05），此外，核苷酸有提高仔豬日增重的趨勢，并能顯著提高仔豬斷奶后第7天十二指腸絨毛高度和第14天回腸黏膜DNA含量，分別比對照組提高44.79%%（P＜0.05）和11.65%%（P ＜ 0.05）。 Martinez-Puig 等（2007）向斷奶仔豬日糧中添加1000 mg/kg的核苷酸，7 d后發現，未飼喂核苷酸的仔豬空腸的絨毛高度從448 μm下降到275 μm，而飼喂了核苷酸的仔豬空腸高度為351 μm，極顯著高于對照組 （P＜0.05），并且不對試驗豬只進行抗生素治療，14 d后，對照組豬只腹瀉率達15.63%，而飼喂了核苷酸的試驗豬只腹瀉率為1.56%，極顯著低于對照組（P＜0.05），這說明核苷酸能夠提高斷奶仔豬腸道絨毛高度以及降低仔豬腹瀉率。Moore等（2011）分別用核苷酸、谷氨酸和肌糖飼喂閹公豬，測定其對生產性能、腸道和免疫功能的影響，結果表明核苷酸使十二指腸絨毛的長度顯著增加（P＜0.05），提高了豬只的日增重，而且機體IgG水平顯著升高（P＜0.05），最后豬只的屠宰重量而也明顯高于其他組。但Van der Peet-Schwering等（2007）的研究表明，添加酵母核苷酸對仔豬的絨毛長度與隱窩深度沒有影響。

酵母核苷酸除了通過提高腸絨毛高度、增加腸道吸收面積外，還能通過影響腸細胞分裂分化、提高腸酶的活性等方式促進腸道細胞生長發育，從而改善腸道健康。He等（1993）用體外培養小腸上皮細胞（IEC-6）的方式來觀察外源核苷酸對腸細胞分裂及分化的影響，在體外正常培養條件下添加核苷酸，能促進正常IEC-6的增殖、分化，且當谷氨酸或谷氨酰胺和必需氨基酸缺乏時，添加核苷酸能促進小腸上皮細胞的增殖，提高細胞內ATP水平。在日糧中添加核苷酸與核苷混合物影響腸（在腸絨毛頂部）堿性磷酸酶、亮氨酰基肽酶、γ-GT酶、麥芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶的含量和活性，也提高了小腸黏膜中總蛋白酶活力，且對十二指腸及空腸近端的酶活性影響較大。腸道酶活性的變化與mRNA含量變化相一致，有試驗發現，當日糧中缺少核苷酸時，腸堿性磷酸酶、亮氨酰氨基肽酶、麥芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶活性降低，補充核苷酸或核苷混合物后，提高了這幾種酶的活性，而這些酶是腸細胞成熟的標志（Uauy 等，1990）。

3.2 促進腸道損傷后的修復 消化道是營養物質吸收的場所，同時又有免疫作用，其功能的正常性對于機體是十分重要的。研究發現，核苷酸對腸道具有保護作用，能夠改善腸道的屏障作用，維持腸壁的完整性，減少細胞的死亡率以及細菌、脂多糖引起的細菌易位，減少腹瀉的發生，加速饑餓應激和感染后損傷的腸道恢復。小腸細胞增生迅速，對飼料中的限制核苷酸相當敏感，當動物機體缺乏蛋白質，只要飼料中補充足夠的核苷酸，就可以維持小腸濾泡細胞的生長（Ortega等，1995）。核苷酸可對應激、感染或腸道切除等引起的腸道損傷進行有效恢復，Uauy等（1990）給斷奶小鼠飼喂缺乏核苷酸的純合日糧，2周后發現小腸有明顯的損傷；而添加0.8%核苷酸純合日糧組的小鼠前端腸道的絨毛高度、腸壁厚度、總蛋白和DNA含量明顯高于純合日糧組。

3.3 提高腸道免疫功能 外源核苷酸是維持機體正常免疫狀態的必需物質。盡管機體能利用小分子物質合成核苷酸，但免疫系統必須有外源核苷酸才能維持其正常功能，這可能與參與免疫的大部分細胞不能合成足夠的核苷酸有關。淋巴細胞作為免疫系統的關鍵組成部分，主要依靠肝臟等利用核苷酸為原料合成。Manzano等（2003）做的外源核苷酸對腸道免疫影響的試驗發現，外源核苷酸促進斷奶小鼠B淋巴細胞和Th細胞抗原的表達，進而促進腸淋巴細胞的分化和成熟。因此，在應激情況下，動物體內合成核苷酸的量有限，日糧中添加核苷酸可維持斷奶仔豬淋巴細胞最佳功能。

Gil（2002）研究發現，添加外源核苷酸顯著提高細胞因子 IL-2、IL-4、IL-8的基因表達和Th2、IL-5的分泌，從而促進免疫細胞分化與成熟和免疫球蛋白的分泌，提高機體腸道免疫力。Yau等（2003）將用含核苷酸配方乳喂養的嬰兒與對照配方組的嬰兒相比，發現免疫球蛋白IgA含量顯著升高，腹瀉率顯著降低。潘樹德等（2007）研究發現，早期斷奶仔豬飼糧中添加酵母核苷酸類后，可顯著提高豬瘟抗體效價水平，適宜地添加酵母核苷酸對提高特異性免疫應答可能具有重要的意義。試驗證明，在母豬飼料中添加核苷酸可提高仔豬的成活率和斷奶存活率，減少病死率，提高藍耳病疫苗的免疫效果。此外，外源核苷酸還能夠促進應激狀態下白細胞的分裂，提高白細胞的吞噬能力，從而提高機體的免疫力，減少了動物腸道疾病的發生（劉曉琳等，2008）。

3.4 對仔豬腸道菌群的影響 添加外源核苷酸降低仔豬腹瀉可能是因為核苷酸能有效平衡腸道菌群。仔豬從出生到斷奶期間，腸道菌群的建立是一個復雜的過程（Swords等，1993）。 Hoffmann 等（2008）研究表明，豬日糧中添加核苷酸后，大腸桿菌和乳酸菌群之間的比率發生了向有利于有益微生物方向的改變。體外研究表明，核苷酸能促進雙歧桿菌的生長，并且核苷酸對大腸桿菌具有抗原特異性（Sauer等，2010）。

日糧中核苷酸可促進腸道中雙歧桿菌和乳酸菌的生長，而雙歧桿菌可以將糖水解成乳酸，同乳酸桿菌一起降低腸道內的pH值，從而抑制了厭酸型病原菌和大腸桿菌的繁殖，減少腹瀉的發生，這將使腸道的形態損害達到最小化 （Martinez-Puig等，2007），有助于改善仔豬的生長性能和改善健康狀況。潘樹德等（2008）研究發現，酵母核苷酸能明顯提高仔豬腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量，降低大腸桿菌的數量，從而維持腸道菌群平衡。喬建國等（2008）在外源核苷酸對斷奶仔豬生產性能影響研究中發現，添加0.25%的核苷酸混合物有提高仔豬日增重、日采食量和降低料肉比的趨勢，而且仔豬的腹瀉頻率顯著降低 （P＜0.05），這可能與腸道健康菌群的優化有關。Mar-tinez-Puig等（2007）通過在仔豬日糧中添加 0、750、1000 mg/kg核苷酸，腹瀉率隨核苷酸添加水平提高顯著降低（分別為15.63%、3.13%和1.56%）。

4 小結和展望

酵母核苷酸對于動物維持、改善和修復胃腸道功能具有重要意義，補充外源核苷酸能加速腸細胞的分化、生長與修復，促進小腸成熟，并促進腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長。因此，酵母核苷酸可促進腸道發育，降低腹瀉率，提高飼料利用率，從而改善生產性能。近期，酵母提取物也被農業部公布《飼料原料目錄（2013）》所收錄。進一步研究各種核苷酸的含量及其比例將會促進其在維持仔豬腸道健康及提高免疫功能等方面的應用。

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