丁酸梭菌緩解仔豬應激防御大腸桿菌病

邢 帥， 朱 琪 ， 梁東梅 ，3， 王柳懿 ，3， 張迪 ，4， 秦順義 ， 喬家運， 王文杰*

（1.天津農學院動物科學與動物醫學學院，天津300384；2.天津市畜牧獸醫研究所，天津300381；3.天津師范大學生命科學學院，天津300387；4.河北農業大學動物醫學院，河北保定071000）

隨著規模化、集約化養豬業的快速發展，仔豬21日齡斷奶已經成為豬場常規飼養管理的一部分。由于早期斷奶，仔豬生理各個方面發育的不健全，抵抗外界的能力較差，容易受到疾病、環境和營養等應激因素的影響，導致仔豬食欲降低、消化不良、腹瀉、生長緩慢和抗病力差等問題，嚴重的甚至死亡，直接影響斷奶仔豬的增重和成活率，并影響整個飼養期的生長速度和飼料轉化率。飼料中添加益生菌可以改善仔豬的生產性能、提高三碘甲狀腺原氨酸、胰島素和甲狀腺素含量（高印等，2016)，緩解各種應激帶來的不利影響。

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）又名丁酸梭狀芽孢桿菌、酪酸梭菌，是芽孢桿菌科、梭菌屬的一種產丁酸、乳酸和乙酸，革蘭氏陽性厭氧桿菌。Liao等 （2015）研究表明丁酸梭菌是重要的益生菌。丁酸梭菌能促進有益菌的生長，抑制有害菌生長繁殖，維持腸道菌群的穩定 （Nakajima等，1997），提高腸道屏障維護腸道健康 （Xu等，2013）。丁酸梭菌還具有營養、防癌、抗腫瘤、抗炎、增強機體免疫力、改善動物生長性能、改善動物產品品質、提高機體免疫力的作用（王騰浩，2015）。研究表明，添加丁酸梭菌可有效提高日增重和飼料轉化率。Hayakawa等（2016）研究表明，添加丁酸梭菌可降低腹瀉率，劉秋玲等（2016）進行了大腸桿菌對小鼠誘導免疫應激模型建立成功，李海花等（2017）研究表明大腸桿菌可以誘導仔豬發生炎癥，但現在關于丁酸梭菌對大腸桿菌感染斷奶仔豬的生產性能、血清生化指標、抗應激能力的影響的研究報道較少。因此，本試驗通過在斷奶仔豬日糧中添加0.05%丁酸梭菌來探討其對大腸桿菌感染斷奶仔豬抗應激能力的影響，為丁酸梭菌在仔豬生產中的應用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料 丁酸梭菌（凍干粉）購自洛陽瑞萊生物工程有限公司，活菌總數為1×1010cfu/g。基礎飼料購自于天津通和飼料有限公司，按照NRC（2012）標準設計玉米-豆粕型飼料進行配制。

1.2試驗動物與設計 選取（21±2）日齡健康“東北民豬×巴克夏”斷奶仔豬20頭，隨機分為4組，每組5頭仔豬，標記為對照組、試驗Ⅰ組、試驗Ⅱ組和試驗Ⅲ組。對照組和試驗Ⅰ組為基礎日糧組，試驗基礎飼料的組成和營養水平見表1，試驗Ⅱ組和試驗Ⅲ組為丁酸梭菌組，在基礎日糧中添加了0.05%的丁酸梭菌，活菌總數為1×1010cfu/g。試驗為期15 d，每頭仔豬為單籠飼養，自由飲水和采食，濕度為55%～70%，溫度為25～28℃。在試驗進行到第14天的時候進行斷料不斷水，試驗Ⅰ組和試驗Ⅲ組攻毒大腸桿菌。24 h后進行采血，分離血清進行檢測。

表1　基礎日糧組成及營養水平

1.3檢測指標 試驗在第1天和第15天時分別對仔豬空腹稱取初重和末重，每天記錄每頭仔豬的吃料、腹瀉、精神等情況。在飼養的第14天時進行斷料不斷水進行飼喂，飼養的第15天，進行前腔靜脈采血，分離血清，在4℃下6000 r/min離心5 min，取上清液分裝于5 mL的離心管中，置-80℃的低溫冰箱保存，測定血清中的谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、堿性磷酸酶（ALP）、γ-谷氨酰基轉移酶（GGT）、谷草/谷丙（AST/ALT）、尿素（UREA）、肌酐（CREA）、總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、球蛋白（GLOB）、白蛋白/球蛋白（A/G）以及乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）、皮質醇（CORT）、血糖（GLU）含量。

1.4檢測方法 谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、 堿性磷酸酶 （ALP）、γ-谷氨酰基轉移酶（GGT）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）用速率法，總蛋白（TP）用雙縮脲法，白蛋白（ALB）用溴甲酚綠法，尿素（UREA）脲酶紫外速率法，皮質醇（CORT）用電化學發光法，肌酐（CREA）用苦味酸法，儀器用羅氏601型生化儀進行分析。

1.5數據統計分析 試驗數據用Excel軟件錄入，然后用SPSS 20.0軟件進行數據的單因素方差分析（one-way ANOVA)，結果用“平均值±標準差”表示，P＞0.05表示差異不顯著，p＜0.05表示差異顯著，p＜0.01表示差異極顯著。

2　結果與分析

2.1丁酸梭菌對斷奶仔豬生產性能的影響 從表2可以得出丁酸梭菌組與基礎日糧組相比平均日增重和平均日采食量分別提高為39.03%和31.13%，差異顯著（p＜0.05）。料重比有所下降，但效果不顯著（P＞0.05），腹瀉率明顯降低。

表2　丁酸梭菌對斷奶仔豬生產性能的影響

2.2丁酸梭菌對斷奶仔豬血清指標的影響 由表3可知，對照組、試驗組Ⅰ、試驗組Ⅱ和試驗Ⅲ組總蛋白、白蛋白、球蛋白和白球比各組間差異不顯著（P＞0.05）。總蛋白丁酸梭菌組與基礎日糧組相比呈現上升的趨勢；對照組、試驗組Ⅰ、試驗組Ⅱ和試驗組Ⅲ相比白蛋白變化不顯著；丁酸梭菌組與基礎日糧組相比，球蛋白呈現上升的趨勢；白球比丁酸梭菌組與基礎日糧組相比呈下降的趨勢。對照組、試驗組Ⅰ、試驗組Ⅱ和試驗組Ⅲ的谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、堿性磷酸酶、γ-谷氨酰基轉移酶、肌酐、尿素含量差異都不顯著（P＞0.05）。

表3　丁酸梭菌對斷奶仔豬血清指標的影響

2.3丁酸梭菌對斷奶仔豬抗應激能力的影響從表4可知，乳酸脫氫酶試驗組Ⅰ與對照組相比呈上升的趨勢，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ相比升高39.95%，差異極顯著（p＜0.01），試驗組Ⅲ與試驗組Ⅰ相比升高41.20%，差異極顯著（p＜0.01），試驗組Ⅱ和對照組相比差異不顯著 （P＞0.05）。肌酸激酶試驗組Ⅰ與對照組相比升高，試驗組Ⅱ與對照組相比降低24.42%，差異顯著（p＜0.05），試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ相比升高，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅰ相比降低22.45%，差異顯著（p＜0.05）。皮質醇試驗組Ⅰ與對照組相比降低，試驗組Ⅱ與對照組相比升高，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅰ相比升高，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ相比降低。血糖試驗組Ⅰ與對照組相比升高，試驗組Ⅱ與對照組相比降低，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅰ相比升高，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ相比升高44.60%，差異顯著（p＜0.05）。

表4　丁酸梭菌對斷奶仔豬抗應激能力的影響

3　討論

3.1丁酸梭菌對斷奶仔豬生長性能的影響 丁酸梭菌能夠產生乙酸、丁酸和乳酸，其能有效抑制腸道有害菌的生長繁殖，同時能夠促進腸道有益菌比如雙歧桿菌、乳酸桿菌的生長繁殖，穩定腸道微生態平衡。在生產實踐中，丁酸梭菌的應用已經取得了顯著的效果，其能夠提高動物的抵抗力，減少動物的死亡，提高動物的生產性能和經濟效益（黃俊，2012）。 張秀江等（2015）研究發現，仔豬斷奶后日糧中添加丁酸梭菌，試驗組的腹瀉率極顯著低于對照組（p＜0.01）。張彩云等（2009）研究發現，在斷奶仔豬的日糧中添加丁酸梭菌，有利于提高平均日增重，飼料的轉化率得到改善，腹瀉率也有所降低。孔祥書等（2012）研究發現，丁酸梭菌能夠提高日增重、降低料重比、改善生產性能。李玉鵬等（2017）研究發現，添加丁酸梭菌料重比降低，平均日增重提高。這些與本試驗的結果相一致，添加丁酸梭菌提高了平均日增重和平均日采食量，降低了料肉比和腹瀉率。

3.2丁酸梭菌對斷奶仔豬血清指標的影響 血清中總蛋白和白蛋白的含量增加是生物體蛋白質代謝旺盛的體現，說明機體內的蛋白質、氨基酸的吸收利用率是有所提高的，蛋白質在肝臟的合成代謝作用增強以及組織中的蛋白質沉積作用不斷加強，機體內抵抗感染的重要蛋白就是球蛋白，其對免疫功能有很大影響，具有抗外毒素、抗病毒、抗細菌等作用。賈聰慧等（2016）發現添加丁酸梭菌組的肉雞血清總蛋白含量有明顯的升高 （p＜0.05)，免疫球蛋白有顯著的提升。王柳懿等（2017）研究表明在仔豬日糧中添加丁酸梭菌，能激活TLR2/4信號通路，啟動固有免疫應答，提高機體的免疫力。這些與本試驗的結果相一致，丁酸梭菌組仔豬血清總蛋白明顯升高，而球蛋白跟總蛋白的趨勢一致，白球比明顯降低。白蛋白變化不明顯。說明添加丁酸梭菌組總蛋白升高，機體代謝旺盛。

在動物受到外界的應激或者損傷時細胞的通透性會增加，存在動物肝臟中的堿性磷酸酶、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶就會進入血液，血液中這三種酶的活性明顯增加。肝臟是否受損可以通過檢測堿性磷酸酶、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶的活性來判斷（朱孟玲等，2010）。動物肝臟中的谷丙轉氨酶是比較重要的轉氨酶，對動物體內蛋白質的分解和非必需氨基酸的合成都起到了非常重要的作用（Song等，2004）。谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶是與仔豬蛋白質的合成密切相關的，谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶可促進蛋白質的合成（吳偉等，2012）。血清中的尿素氮能夠反映動物體內的蛋白質的合成代謝狀況以及日糧中氨基酸是否平衡。當日糧中的含氮物質增高，組織受到損害和動物體氨基酸代謝加強時尿素氮就會升高。動物體蛋白質合成加強，尿素氮就會降低。血清中的γ-谷氨酰基轉移酶主要來源是肝細胞，肝臟受損γ-谷氨酰基轉酶的活性明顯升高（賈曉燕等，2006）。本試驗中谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、堿性磷酸酶、γ-谷氨酰基轉酶、肌酐和尿素，試驗Ⅲ組與試驗Ⅱ組相比增高以及試驗Ⅰ組與對照組相比增高。說明攻毒大腸桿菌對仔豬肝臟產生了影響，谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、堿性磷酸酶和肌酐在試驗Ⅲ和試驗Ⅰ組相比降低，說明丁酸梭菌對仔豬肝腎功能有一定的保護作用。

3.3丁酸梭菌對斷奶仔豬抗應激能力的影響

動物受到應激時，衡量下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸（HPA軸）活性的方法是測定血清糖皮質激素的濃度（李吳陽等，2014)。皮質醇是腎上腺皮質分泌的 激 素 （Vebugghe 等 ，2012）。 Caroprese 等（2010）研究顯示如果母羊受到了應激，HAP軸可以迅速的產生免疫應答和母羊的機體在應激條件下促進被動反應。楊培歌等（2013）表明血液中的肌酸激酶和乳酸脫氫酶可以反映機體能量代謝。動物受到熱應激的時候，由于動物供應肌肉能量的不足，細胞受到了損傷，細胞膜的通透性增大，肌酸激酶從肌肉中溢出，導致血液中的肌酸激酶升高。在動物受到應激時，機體首先供應心臟和中樞神經系統的氧氣，其他組織在無氧的條件下極有可能通過無氧酵解的方式進行供能，這樣乳酸脫氫酶的含量就會升高。本試驗表明肌酸激酶指標在試驗Ⅱ與對照組相比降低，并且試驗Ⅲ與試驗Ⅰ相比降低，差異都顯著（p＜0.05），說明丁酸梭菌在肌酸激酶的指標上起到了保護的作用；乳酸脫氫酶指標在試驗Ⅲ與試驗Ⅰ相比升高并且試驗Ⅲ與試驗Ⅱ相比升高，差異都極顯著 （p＜0.01），說明試驗Ⅲ組在受到大腸桿菌感染時乳酸脫氫酶迅速升高進而來緩解大腸桿菌帶來的應激。皮質醇四組相比差異不顯著但是攻毒大腸桿菌的試驗組Ⅰ和試驗組Ⅲ低于對照組和試驗組Ⅱ，說明攻毒大腸桿菌對仔豬的HPA軸活性起到了抑制作用；在應激的條件下，動物機體神經興奮，腎上腺髓質的分泌能力加強，致使腎上腺素升高，導致肝糖原分解，血糖升高，這是動物應激初期的表現（董淑麗等，2004）。血糖指標在試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ比較和試驗組Ⅰ與對照組相比較中都有所提高，說明大腸桿菌對仔豬產生了應激。血糖在試驗組Ⅱ與對照組相比下降，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅰ和試驗組Ⅱ相比升高，試驗組Ⅲ與試驗組Ⅱ相比試驗組Ⅲ升高差異顯著（p＜0.05）。說明丁酸梭菌對仔豬感染大腸桿菌起到了明顯的適應反應。總體看來丁酸梭菌對仔豬感染大腸桿菌起到了保護作用。

4　結論

本試驗結果表明，日糧中添加丁酸梭菌可以提高仔豬的生產性能，增加總蛋白的水平，改善肝腎的功能，有效緩解仔豬大腸桿菌病引起的應激。

[1]董淑麗，王占彬，雷雪芹，等.熱應激對動物血液生化指標的影響[J].家畜生態，2004，25（2）：54 ～ 56.

[2]高印，王國軍，來航線，等.益生菌發酵蘋果渣對斷奶仔豬生長性能、血清生化指標和糞便微生物菌群的影響[J].動物營養學報，2016，28（5）：1515 ～ 1524.

[3]黃俊.丁酸梭菌及其在養殖業中的應用[J].中國飼料添加劑，2012，12：38 ～ 40.

[4]賈聰慧，楊彩梅，曾新福，等.丁酸梭菌對肉雞生長性能、抗氧化能力、免疫功能和血清生化指標的影響 [J].動物營養學報，2016，28（3）：908 ～ 915.

[5]賈曉燕，許梓榮，王麗.環境污染物砷對生長豬肝腎功能的影響[J].飼料工業，2006，27（9）：38 ～ 40.

[6]孔祥書，曾新福.丁酸梭菌制劑對生長豬生產性能的影響[J].中國飼料添加劑，2012，7：21 ～ 23.

[7]李海花，朱琪，王世瓊，等.產腸毒素大腸桿菌K88誘導仔豬炎癥反應的分子機制[J].中國畜牧獸醫，2017，44（1）：262 ～ 267.

[8]劉秋玲，龔志華，陳凌，等.L-茶氨酸對產腸毒性大腸桿菌引起的免疫應激小鼠肝臟的保護作用研究[J].茶葉科學，2016，36（5）：469～476.

[9]李吳陽，鐘榮珍，楊連玉.評價應激的方法及抗應激添加劑的研究進展[J].中國畜牧雜志，2014，50（13）：95 ～ 99.

[10]李玉鵬，李海花，王柳懿，等.丁酸梭菌對斷奶仔豬生長性能、腸道屏障功能和血清細胞因子含量的影響 [J].動物營養學報，2017，29（8)：2961 ～ 2968.

[11]王柳懿，李海花，李玉鵬，等.丁酸梭菌對仔豬回腸免疫信號通路相關蛋白和血清細胞因子的影響[J].中國畜牧雜志，2017，53（8）：84 ～ 88.

[12]王騰浩.新型丁酸梭菌篩選及其對斷奶仔豬生長性能和腸道功能影響的研究:[博士學位論文][D].浙江：浙江大學，2015.

[13]吳偉，王一凡，李曉翠，等.低聚果糖、芽孢桿菌制劑對斷奶仔豬生長性能及免疫功能的影響[J].中國畜牧獸醫，2012，39（6）：109 ～ 112.

[14]楊培歌，顧憲紅.應激對豬生產性能、行為及血液理化指標的研究進展[J].中國畜牧獸醫，2013，1：111 ～ 116.

[15]朱孟玲，陳超，馬國輔，等.有機酸對長梅斷奶仔豬生長性能和血清生化指標的影響[J]安徽農業科學，2010，38（33）：18861 ～ 18862.

[16]張秀江，胡虹，張永戰，等.丁酸梭菌對仔豬和生長肥育豬生產性能的影響研究[J]河南科學，2015，33（10）：1745 ～ 1749.

[17]Caroprese M，Albenzio M，Marzano A，et al.Relationship between cortisol response to stress and behavior，immune profile，and production performance of dairy ewes[J].Journal of Dairy Science，2010，93（6）：2395 ～ 2403.

[18]Hayakawa T，Masuda T，Kurosawa D，et al.Dietary administration of probiotics to sows and/or their neonates improves the reproductive performance，incidenceofpost-weaning diarrheaand histopathological parameters in the intestine of weaned piglets[J].Animal Science Journal，2016，87（12）：1501 ～ 1510.

[19]Liao X D，Ma G，Cai J，et al.Effects of Clostridium butyricum on growth performance，antioxidation，and immune function of broilers[J].Poult Sci，2015，94（4）：662 ～ 667.

[20]Nakajima N，Matsuura Y.Purification and characterization of konjac glucomannan degrading enzyme from anaerobic human intestinal bacterium，Clostridium butyricum-Clostridium beijerinckii group[J].Biosci Biotechnol Biochem，1997，61（10）：1739 ～ 1742.

[21]Song K，Shan AS，LI J P.Effects of different combiantions of enzyme preparation supplemented to what based diets on growth and serum biochemical Values of broiler chickens[J].Acta Zoonutrimenta Sinica，2004，14（4）：25 ～ 29.

[22]Verbrugghe E，Boyen F，Gaastra W，et al.The complex interplay between stress and bacterial infections in animals[J].VetMicrobiol，2012，155：115 ～ 127.

[23]Xu X F，Xu P P，Ma C，et al.Gut microbiota，host health，and polysaccharides[J].Biotechnology Advances，2013，31（2）：318 ～ 337.