斷奶仔豬腸道健康及功能：使用營養策略而非抗菌化合物控制斷奶后仔豬腹瀉（綜述）（續）

中圖分類號：S815 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2017）08-0097-05

1.3 大腸

大腸由盲腸、結腸和直腸三部分構成（Zhang和Xu，2003）。豬大腸的生理功能包括液體和電解質的吸收，也可作為抵抗微生物入侵機體的物理屏障（Williams等，2001；Zhang和Xu，2003）。因此，這些功能的改變可能在斷奶后腹瀉（Post-Weaning Diarrhoea，PWD）的發病機理中發揮了一定的作用。大腸黏膜表面也襯著隱窩，但與小腸不同，大腸沒有絨毛。斷奶會降低仔豬盲腸隱窩密度，提高細胞有絲分裂的指數（Castillo等，2007）。斷奶會引起結腸吸收能力的短暫性下降，這可以用斷奶后2 d的基本短路電流來表示（Boudry等，2004b）。有文獻報道，小腸內液體損失過多只會在大腸吸收能力過強時才會引發PWD。斷奶對大腸成熟和吸收能力的影響尚未得到廣泛的研究，因此大腸在引發仔豬斷奶后腹瀉上的作用機制尚不清楚。然而，根據已經獲得的數據，大腸結構和吸收功能的改變可能聯合導致了仔豬PWD發病率的提高（van Beers-Schreurs等，1992；Hopwood和Hampson，2003）。Nabuurs（1998）報道，模擬大腸吸收功能減半，會提高仔豬小腸中產腸毒性大腸桿菌（Enterotoxigenic E. coli，ETEC）的不利影響。未來的研究重點應放在仔豬斷奶后大腸吸收功能的改變上。

2 PWD的發病機理

斷奶后腹瀉是斷奶仔豬的一種疾病，其特征為在斷奶后的前2周中水樣糞便頻繁排出，此病是豬生產中主要的經濟問題之一（Cutler和Gardner，1988）。斷奶后腹瀉是一種由多種因素引起的疾病，其確切的致病機理尚不清楚，因為其他許多疾病（如肺炎）可通過損傷免疫功能引發相同的癥狀（Madec等，2000）。斷奶后腹瀉通常是由斷奶后在小腸中增殖的β-溶血性腸毒性大腸桿菌血清型隨糞便大量排出引起的（Osek，1999；Schierack等，2006）。由于這個原因，有時PWD也被稱為斷奶后大腸桿菌病（Fairbrother等，2005）。其他不產毒的致病性大腸桿菌也會偶然引發PWD，有許多不同的細菌菌毛黏附素會成為小腸黏膜的附著物（Le Bouguénec，2005）。ETEC的菌毛會附著于小腸絨毛的腸細胞刷狀緣的糖蛋白受體上；然而，菌毛與受體之間相互作用的確切機理尚未確定（van den Broeck等，2000）。

盡管如此，這種黏附通常也會導致病原體在胃腸道中定植，這就會導致病原體釋放一種或多種腸毒素，例如熱不穩定（Heat Labile，LT）毒素或熱穩定（Heat Stable，ST；變異型STa、STb）毒素，它們會激活環鳥苷酸（Cyclic Guanosine Monophosphate，cGMP）和環腺苷酸（Cyclic Adenosine Monophosphate，cAMP）系統（Pluske等，2002）。LT腸毒素會增加鈉、氯化物和碳酸氫離子進入腸腔的分泌量，同時ST腸毒素會減少腸道對液體和鹽分的吸收（圖1）。這兩種情況均會導致水分和電解質過多地分泌進入腸腔，超出結腸的吸收能力（Nagy和Fekete，1999），進而會引發腹瀉、脫水、采食量減少、營養物質消化率下降、生長性能降低，甚至會導致動物死亡。影響PWD仔豬健康最關鍵的因素是腸上皮的損壞，這會削弱黏膜和腸上皮細胞的屏障功能，這主要是由于日糧的改變、被動免疫力的消失和其他相關應激因子引起的（Pluske等，1997）。主動免疫的缺乏和腸道完整性的破壞通常會提高致病菌對黏膜層的黏附概率。因此，一個可以盡量減少PWD發生的日糧干擾的關鍵因子，是這些日糧在減少腸道中致病性大腸桿菌總數或防止ETEC黏附于腸細胞上或在前兩者上的能力。

2.1 可引發PWD的大腸桿菌血清型

大腸桿菌是腸道共生菌（Hartl和Dykhuizen，1984），在健康的和生病的豬腸道中均可檢測到（Osek，1999；Schierack等，2006）。然而，具有特殊毒力基因（例如菌毛和毒素基因）集合的大腸桿菌特定血清型可導致仔豬發生PWD，也可引起犢牛和人類發生腹瀉（Nagy和Fekete，2005）。例如，大腸桿菌的O149血清型與K88（F4）菌毛具有相關性。可引發豬PWD的最常見ETEC血清型列于表3。盡管大腸桿菌的這些O型血清型常會引發豬的PWD，但是每一種血清型的流行在地理上存在差異（Vu-Khac等，2007），同一種血清型的細胞致病性也可能不同（Zhang等，2007）。

2.2 利用口服大腸桿菌攻毒模型誘發仔豬斷奶后的可復制型疾病

有關PWD的研究通常在清潔、衛生的試驗設施中進行，這些設施通常可與商業性生產環境直接對比，這說明試驗得到的任何結果可能很難轉化于商業生產中。選擇ETEC經口攻毒模型有時是模仿在商業生產環境下觀察到的應答反應。在商業生產環境中，剛斷奶的仔豬受到大量的生物性挑戰，在這種環境中產生的應答反應與在實驗性研究設施的清潔環境中觀察到的反應有很大的差別。

盡管如此，在這種攻毒模型中，很多因素需要考慮，如動物的年齡和體重、ETEC攻毒劑量、動物的健康狀況和易感性、ETEC黏附的受體狀況、病原體的血清型（例如單一型或混合型）、豬的飼養方式（例如個體單獨飼養、群養、平養或在新型地板上平養；Fairbrother等，2005）。例如，Hedemann等（2006）認為，相較于群養的豬，個體單獨飼養的豬經口-糞途徑感染ETEC的潛在風險更低。另外，Melin等（2000）對仔豬于32日齡斷奶，同時將斷奶仔豬暴露于受到106菌落形成單位（CFU/cm2）致病性大腸桿菌（血清型O149∶K88）污染的地面上進行攻毒，該試驗并未成功誘導仔豬發生腹瀉的臨床癥狀。另一方面，Jensen等（2006）對39頭飼養在商業化豬場中的豬每頭用含有109 CFU ETEC O149∶F4ac的25 mL溶液進行攻毒；結果發現有34頭豬表現出腹瀉癥狀。同樣，豬對致病性大腸桿菌可能具有年齡相關型抵抗力。例如，Al-Majali等（1999）發現，與2日齡小鼠相比，日齡更大的小鼠腸細胞上的STa受體數量較多。與此相反，成年人更易感由ETEC導致的旅行性腹瀉，這說明成年人對ETEC沒有抵抗力。

3 導致豬更容易發生PWD的因素

3.1 斷奶對腸道免疫力的影響

剛斷奶的仔豬對腸道疾病易感。腸道免疫系統發育不成熟以及來自母乳的IgA和其他免疫活性物質的供應中斷，導致它們對這些疾病的易感（Bailey等，1992，2005；Stokes等，2004）。腸道免疫系統的發育不成熟，可能會降低斷奶仔豬提高對病原體正確免疫應答和/或抵抗日糧抗體的能力。研究證明，斷奶會導致腸上皮淋巴細胞對細胞分裂素的應答能力短暫下降（Bailey等，2005），并且會對日糧中大豆蛋白出現短暫的超敏反應（Li等，1990）。

斷奶還會激活腸道炎癥反應。McCracken等（1999）報道，（21日齡斷奶的）仔豬飼喂大豆型日糧或乳粉型日糧，斷奶后第1天空腸中主要組織相容性復合體（Major Histocompatibility Complex，MHC）I類分子的mRNA表達減少，斷奶后第2天空腸絨毛中CD4+ T細胞增多。然而，到恢復采食量時，CD8+ T細胞和MHC I類分子mRNA已達斷奶前的值。該作者還報道，斷奶后第2天，飼喂大豆型日糧的仔豬腸道CD8+ T細胞增加，這說明大豆誘發的炎癥相對于由厭食引起的腸道局部炎癥反應是次要的。因此，斷奶后厭食加上其對腸道形態的影響是造成剛斷奶時腸道發生局部炎癥反應的主要原因（McCracken等，1999）。同樣，Vega-López等（1995）發現，斷奶后第4天仔豬空腸絨毛中CD2+ T細胞數量增多。斷奶還會引起促炎性細胞因子白介素-1β、α-腫瘤壞死因子和白介素-6的上調（Pié等，2004）。

3.2 腸道食糜pH

腸道食糜的pH是反應腸道健康和微生物活性的一項指標（Nyachoti等，2006）。然而，斷奶時腸道pH很難維持在適宜的水平上，其原因有很多，如日糧改變、胃產生充足HCl的生理性限制（Cranwell，1995）。斷奶后仔豬胃內pH通常較高（表4），增加斷奶后胃內pH的因素包括：（1）HCl分泌較少、日糧突然改變和厭食后的暴飲暴食（Cranwell，1995）；（2）日糧蛋白質水平（緩沖效應；Partanen和Mroz，1999）；（3）日糧電解質平衡（Yen等，1981；Patience等，1987）；（4）日糧中乳糖或催乳型碳水化合物的濃度（Pierce等，2005）；（5）唾液分泌較少（Snoeck等，2004）。胃內的酸化作用是減少食源性病原體侵入機體的重要生理防御機制，而酸化失敗會增加PWD暴發的風險。有關斷奶仔豬胃腸道不同區域食糜的pH見表4。

腸道食糜酸化不足為ETEC的定植創造了合適的環境，并且更容易發生PWD（Smith和Jones，1963；Nagy和Fekete，1999）；而酸度更強的環境更有利于有益菌的增殖，同時可抑制有害菌的過度生長（Fuller，1977）。豬大腸內食糜的pH是由日糧組成決定的，日糧含有的可發酵性纖維有利于揮發性脂肪酸（Volatile Fatty Acid，VFA）和乳酸的產生，這會導致食糜酸化（Que等，1986；Williams等，2001）。抗性淀粉和可發酵性纖維可降低大腸內食糜的pH，而蛋白發酵產生的支鏈脂肪酸和氨化合物則會提高大腸內食糜的pH（Williams等，2001）。

3.3 胃腸道微生物群落的建立

豬出生時的腸道處于無菌狀態，但是在出生后可通過飼料和口-糞途徑從環境中迅速獲得建立腸道微生物區系所需的微生物。腸道菌群的建立受許多因素的影響，包括腸道食糜的pH、底物的供應情況、黏液分泌以及食糜在胃腸道中蠕動和運輸的時間（Hao和Lee，2004；O’Sulllivan等，2005）。低齡仔豬胃中的優勢菌是乳酸菌（Lactobacillus spp.）、鏈球菌（Streptococcus spp.）和螺桿菌（Helicobacter spp.），因為它們可以在較低pH的環境下存活（Jensen等，2001）。胃和小腸前段的微生物菌落相比于消化道的其他部位（如大腸）要少，這是因為胃和小腸中的食糜流動速度快，使得菌群很難黏附和增殖（Hao和Lee，2004）。另一方面，大腸因食糜流動速率較慢，而含有大量種類不同的微生物（Pluske等，2002）。在大腸中，嚴格厭氧菌占據優勢地位，如擬桿菌（Bacteroides）、真細菌（Eubacterium）、雙歧桿菌（Bifidobacterium）、丙酸菌（Propionibacterium）、梭菌（Fusobacterium）、梭狀芽孢桿菌（Clostridium）（Gaskins，2001；Hopwood和Hampson，2003）。在這種初次定殖后，腸道微生物在斷奶前會維持相對穩定的組成，斷奶后不再攝入母乳則會發生相應的變化。影響腸道微生物總量和多樣性的最重要因素之一是日糧的組成（Castillo等，2007；Metzler等，2009）。例如，Jeaurond等（2008）發現，豬飼喂含有高水平可發酵性碳水化合物（即干的甜菜渣）的日糧后，其大腸內的梭狀芽孢桿菌數量較少，并且隨日糧中可發酵性蛋白含量（即禽肉粉）的增加有增多的趨勢。然而，在其他利用蛋白含量為160 g/kg～200 g/kg的日糧進行的研究中發現，回腸食糜中的菌群[如需氧性芽孢桿菌、厭氧性芽孢桿菌、腸球菌（Enterococci）、大腸桿菌（E. coli）、大腸桿菌群（Coliforms）和乳酸桿菌]均未受到日糧蛋白水平的影響（Bikker等，2006；Nyachoti等，2006）。與此相反，當日糧蛋白水平存在極大差異時（230 g/kg對130 g/kg），結腸食糜中乳酸桿菌與大腸桿菌群的比例提高（Wellock等，2006a）。

研究發現，斷奶后7 d～14 d仔豬腸道中的微生物菌群組成會產生顯著的變化（Jensen，1998；Franklin等，2002；Favier等，2003；Yin和Zheng，2005；Konstantinov等，2006）。如，Franklin等（2002）發現，無論斷奶年齡多大，腸道中乳酸桿菌的數量在斷奶時均會減少。Konstantinov等（2006）報道，與斷奶前的仔豬相比，斷奶后仔豬回腸和結腸食糜中的乳酸桿菌（Lactobacillus sobrius）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）和羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri）含量顯著減少。斷奶后28 d，仔豬胃腸道各段中的乳酸桿菌數量減少，而大腸菌和大腸桿菌數量增加（Jensen，1998）。

因此，一個新的微生物菌群會在仔豬斷奶后立即于其腸道內重建，因此可利用乳汁的細菌（如乳酸桿菌）數量顯著減少，而其他條件性致病菌（如大腸桿菌群）的數量增多。這意味著，仔豬斷奶時條件性致病菌（如產腸毒素大腸桿菌）更易過度生長（Pluske等，2002；Hopwood和Hampson，2003；Yin和Zheng，2005）。因此，對日糧組成有針對性地進行調控（尤其是蛋白和碳水化合物）是預防仔豬發生PWD和建立健康的腸道菌群的一個重要途徑。

未完，待續。

原題名：Gastrointestinal health and function in weaned pigs： a review of feeding strategies to control post-weaning diarrhoea without using in-feed antimicrobial compounds（英文）

原作者：J. M. Heo等