影响猪胃肠道发育因素的研究进展

胃肠道是养分消化吸收的主要场所。机体所需要 的营养物质必须在消化道内经过一系列的消化过程, 才能透过消化道粘膜进入血液循环以供组织细胞利 用。胃肠道的发育和功能对养分的消化利用具有重要 影响,而影响猪胃肠道发育的因素也是多种多样的, 既有动物自身的原因,又有外部因素的影响。本文主 要对影响猪胃肠道发育的各个方面的因素进行综述。 1 影响猪胃肠道发育的内在因素 1.1 胃肠激素(GastrointestinalHormone,GIH) 消化道中存在大量多种类型的内分泌细胞,它们 分布在粘膜上皮之间,能产生多种胃肠激素。这些激 素都是氨基酸残基组成的肽类,分子量大都在5000 以内,如胃泌素、胃动素、胆囊收缩素、胰岛素、胰高血 糖素及生长抑素等,其中胃泌素和生长抑素对小肠的 生长发育有重要的调节作用。 1.1.1 胃泌素 (GAS) 由胃窦和十二指肠粘膜 G细胞分泌,GAS不仅 能促进胃酸、胃蛋白酶和胰酶分泌,还可促进胃蠕动 及胃肠粘膜生长,并刺激胃肠和胰腺的蛋白质、DNA 和 RNA合成,具有营养胃肠及胰腺等器官的作用[1]。 Ordaz等(1998)发现,新生鼠出生后 GAS的升高与喂 养引起其胃肠道营养性变化相平行,从而证明GAS能 促进未成熟鼠消化道的发育和功能成熟[2]。Toshio等 (2002)研究认为,GAS通过对隐窝前体细胞上受体的 直接诱导作用,刺激隐窝细胞的生长。蛙皮素是GAS 释放肽的类似物,能促进小鼠小肠的生长和成熟,使 肠湿重和长度增加,肠粘膜细胞蛋白质和 DNA含量 也增加。而且还能提高肠粘膜细胞蔗糖酶和麦芽糖酶 的活性,降低乳糖酶的活性,说明蛙皮素能加速肠粘 膜细胞的增殖和分化,促进其功能的成熟[3]。 1.1.2 生长抑素 (SS) SS在体内的分布十分广泛,主要集中在中枢神 经系统和消化系统,主要是由D细胞分泌的。SS具有 抑制消化道吸收及运动的功能,还可抑制几乎所有胃 肠激素的释放。已有研究证实,SS可通过旁分泌机制 释放到G细胞或壁细胞膜上,分别抑制胃泌素的释放 和盐酸的分泌。SS可以抑制小肠消化液的分泌,抑制 小肠平滑肌的收缩及绒毛的蠕动,这有助于应激或适 应小肠(如短肠综合症)的休息与恢复。此外,SS还可 通过谷胱甘肽还原酶来维持粘膜内非蛋白结合巯基 的含量,防止脂质过氧化的发生,以保护肠粘膜细胞免 受各种刺激因子的损伤。应用SS后,大鼠血浆总蛋白 和白蛋白含量有所降低,血浆羟脯氨酸含量减少。SS 也可抑制小肠粘膜细胞的增生,其作用机制可能是 SS 通过抑制一种或多种营养因子(如皮生长因子)的活 性或释放,来抑制粘膜细胞的增生。 1.2 表皮生长因子(EGF) 在众多调控肠道生长、分化和修复的生长因子 中,EGF是调控肠道内环境平衡的主要因子。成熟的 EGF是由53个氨基酸组成的多肽,链内含有3个二 硫键,由唾液腺和十二指肠分泌。Thompson(1999)和 Avissar(2005)在人和动物的研究中都发现 EGF能增 加胃肠道的重量并促进上皮细胞的增殖 [4,5]。Paul等 (2005)在肠外营养鼠上的研究发现,注射 EGF组与 对照组相比极显著地增加了胃、小肠和结肠的重量, 小肠的重量比对照组增加了43%[6]。EGF具有强有力 的致有丝分裂作用,是细胞分裂的启动因子,能促进G0 期细胞进入G1期,并与其它细胞因子一起发挥协同作 用。Wong等(1999)在全肠外营养鼠上发现高剂量的 EGF使得胃、结肠和小肠的上皮细胞分别增殖了 4、 4.5和2倍。EGF还能改变肠粘膜的转运功能,给初生 影 响猪胃肠道发育因素的研究进展 王 磊 王康宁 摘 要 胃肠道的发育和功能对养分的消化利用具有重要的影响。影响猪胃肠道发育的因素是 多种多样的,比如胃肠激素等生物活性物质、断奶应激、采食量以及日粮组成等。本文结合近年来国内 外的研究对影响猪胃肠道发育的内、外两方面的因素作了综述。 关键词 胃肠道发育;胃肠激素;断奶 中图分类号 S828 王磊,四川农业大学动物营养研究所,625014,四川雅安 市雨城区新康路36号。 王康宁,单位及通讯地址同第一作者。 收稿日期:2005-12-28 《 饲料工业》·2006年第27卷第5期 营 养 研 究 13 苍南县金坝包装工艺品厂 产品：菌种包装袋 苍南县金坝包装工艺品厂专业生产菌种包装袋，菌种包装袋专门 应用于微生物、菌种产品的包装，本包装袋与传统包装袋相比具有以 下优点： 1. 完美解决微生物包装中菌种排气导致的包装袋涨袋、进而导致包 装破裂的问题。应用本包装袋可以解决发酵生产、菌种包装过程 中气体控制的难题，同时也保证了微生态产品包装的长期储运。 2. 通过包装袋中单向排气装置确保微生物的生命活动中产生的气体 不断排出袋外，保持袋内气体压强的相对稳定，同时不让外界气 体进入，保持袋内的无氧状态，保证了微生物的活性。 3. 本包装袋综合厌氧发酵和好氧发酵的优点用于解决一些菌群难以 共处的难题（例如微生物组合发酵），包装袋独有厌氧控制很好的 应用于固态厌氧等发酵方式。 4. 通过本包装袋可以解决发酵散热、杂菌污染等普通包装袋难以解 决的难题，广泛应用于无抗发酵饲料、生物发酵饲料、生物饲料 添加剂、em菌发酵的包装。 苍南县金坝包装工艺品厂专业致力于印刷、包装、复合材料 于一体的生产设计企业，为客户提供各种软包装及复合包装袋的 印刷及制袋，为降低客户印刷包装品的成本而努力，欢迎新老客 户前来联系。 公司网站：http://wyjxtx.cn.alibaba.com 王磊等:影响猪胃肠道发育因素的研究进展 兔腹腔注射或通过口-胃管使用 EGF能增加每厘米 肠道对水、钠离子和葡萄糖的吸收。吮乳鼠口服或注 射EGF均能增加葡萄糖的转运,Chung等(2002)研究 认为,EGF增加肠道葡萄糖的吸收作用主要是通过使 Na+-葡萄糖共转运载体从内池转移到刷状缘顶端,增 加了刷状缘上Na+-葡萄糖共转运载体的浓度,并由刷 状缘吸收表面积的增加来实现的[7]。 EGF对肠消化酶的活性也有影响,能显著增加吮 乳大鼠乳糖酶活性,使新生小鼠蔗糖酶活性提前升 高,增加海藻糖酶、葡萄糖淀粉酶、乳糖酶、碱性磷酸的 酶活性。Charlotte(1993)报道,对 5日龄前大鼠使用 EGF可增加空肠蔗糖酶和氨基肽酶的活性;对3日龄 仔猪使用 EGF可使乳糖酶和麦芽糖酶的活性升高。 仔猪断奶后,乳中 EGF的撤除可能是导致消化酶活 性下降和小肠绒毛变短的一个重要因素。 1.3 生长激素(GH)及类胰岛素生长因子-1(IGF-1) GH和IGF-1对许多组织和细胞的生长和分化具 有较强的调节作用。在胃肠道中GH和IGF-1的受体 都存在,这显示两种生长因子在肠道中都能单独发挥 作用。GH是调节动物生长的最主要激素,一般认为, GH通过两种方式发挥促生长作用:一是通过肝脏产 生的IGF-1刺激细胞生长;二是直接影响组织中营养 物质的新陈代谢,从而调节组织器官的生长。Elizabeth 等(2004)对肠外营养(PN)鼠使用 GH,发现空肠湿重 增加了 20%,但粘膜重量没有显著变化,主要是肠壁 肌层重量增加,厚度增加了20%[8]。单纯给予PN时,短 肠大鼠残留小肠呈明显萎缩,但当同时给予 GH时,粘 膜萎缩状况显著改善。这表明单纯PN对小肠代偿具 有抑制作用,而GH可显著促进肠粘膜上皮细胞增生, 通过促进细胞增殖来改善小肠粘膜的萎缩,达到促进 小肠代偿的作用。 IGF-1是一种较强的肠道生长因子,Peterson (2000)报道,IGF-1可以刺激肠道萎缩鼠粘膜生长, 提高蔗糖酶活性,并使肠上皮细胞的功能向正常状态 转变。Hartke等(2005)研究发现,给仔猪口服 IGF-1 可以使乳糖酶—根皮苷水解酶活性增加 18%,蔗糖 酶—异麦芽糖酶活性增加 45%[9]。Burrin等(1996)在 配方乳中添加 IGF-1(每千克体重 3.5mg)饲喂新生仔 猪,4d后发现,与仅饲喂配方乳的仔猪相比,IGF-1能 显著增加仔猪小肠重量、小肠绒毛高度和小肠蛋白质 及DNA含量。因此给新生仔猪口服重组人类胰岛素 生长因子可作为促进新生仔猪肠道发育的有效。 2 影响猪胃肠道发育的外在因素 2.1 胎儿宫内发育迟缓 宫内发育迟缓(IUGR)通常被定义为出生重低于 相同孕龄正常体重的10%。这主要是由病理因素造成 的,几乎75%的IUGR发生在妊娠晚期。IUGR会对新 生动物肠道的长度、重量和组织学形态等产生影响。 Wang等(2005)报道,出生2～4h的IUGR仔猪胃小凹 比正常猪要深,且可以看到胃小凹周围有明显的超常 增生,显示胃壁的防护功能受到损伤。IUGR仔猪小肠 微绒毛数少于正常仔猪,肠壁吸收面积减少。IUGR仔 猪小肠粘膜IGF-1的mRNA水平明显下降,生长激素 和胰岛素受体的表达与正常仔猪相比也呈下降的趋 势[10]。 IUGR对消化酶活性也有影响。周根来(2003)报 道,IUGR新生仔猪肠道乳糖酶和氨基肽酶的发育受 到抑制,小肠氨基肽酶比活性平均值只有正常仔猪的 68%,而其总活性也极显著地低于正常仔猪。Terry等 (2001)以兔子为模型研究了 IUGR对于二糖酶活性 的影响,发现整个妊娠期间 IUGR胎儿乳糖酶和麦芽 糖酶的活性都要低于正常发育的胎儿,胎儿出生后经 过 10d补偿生长才达到正常水平,但 IUGR对蔗糖酶 的活性没有表现出明显的抑制作用[11]。 2.2 断奶应激的影响 仔猪断奶后遭遇到很多应激,比如与母猪分离, 从吮乳到吃固态饲料的转变等都使仔猪生长减缓。断 奶后绒毛萎缩,可由绒毛顶部细胞脱落增加或细胞更 新速度减缓引起。与此同时,随着采食的刺激与恢复, 腺窝细胞增长加快,导致腺窝深度增加。但在饥饿、采 食量低的情况下,绒毛萎缩则是由腺窝细胞增生速度 减慢而造成的。这两种情形在断奶仔猪都可产生,在 刚断奶的几天内,后一种情形表现得多一些。随着仔 猪采食量增加和肠道适应能力增强,前一种情形就表 现得多一些。Tang等(1999)报道,12日龄超早期断奶 仔猪断奶3d与断奶前相比,十二指肠、空肠和回肠绒 毛高度分别降低 47%、45.7%和36.3%,腺窝深度分别 增加36.3%、20.4%和27.8%;十二指肠、回肠乳糖酶显 著下降,小肠全段蔗糖酶活性下降。15日龄时,断奶仔 猪十二指肠、空肠粘膜蛋白质与 DNA比值与未断奶 仔猪相比分别低了20%和25.5%。34日龄时,比值却 分别高了 43.5%和 24.3%,并且绒毛显著增高,腺窝 变浅,乳糖酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性都升高[12]。 Boudry等(2004)报道,仔猪断奶后第 2～8d空肠上段 绒毛高度下降40%,到第15d时绒毛高度仍只有断奶 前的77%,而空肠下段绒毛高度没有变化。回肠下段 营 养 研 究 14 腺窝深度在断奶15d时比断奶时增加了53%,空肠下 段腺窝深度在断奶5d时达到最大。断奶0～5d乳糖酶 的活性降低了几乎90%,而麦芽糖酶没有因为断奶而 受影响[13]。 2.3 采食量 断奶后一段时间内采食量影响仔猪肠道的结构 和功能。Hetty等(1998)研究吮乳、断奶饲喂日粮及断 奶饲喂不同水平母猪奶的仔猪后,发现未断奶仔猪小 肠绒毛最高,饲喂高水平母猪奶的断奶仔猪小肠绒毛 比饲喂低水平的和饲喂日粮的高。因此,他们认为采 食量的多少比日粮组成对绒毛高度的影响更大。Kelly 等(1991)用胃管法连续定量喂饲14d断奶仔猪 5d,高 饲喂组仔猪肠绒毛高度及腺窝深度均显著大于低饲 喂组仔猪,而且麦芽糖酶、葡萄糖淀粉酶活性也有上 升趋势,但刷状缘酶活性两组间差异不明显。Pluske 等(1996)报道,断奶后立即喂给仔猪新鲜牛奶,能量摄 入分维持、2.5倍维持以及自由采食3个水平,每 2h1 次,连续喂5d。结果发现,采食饲料量多的仔猪绒毛更 高。Spreeuwenberg等(2001)使26日龄断奶仔猪连续 4d摄入低能量,断奶4d时绒毛高度下降了14.1%;每 千克代谢体重小肠重量也显著降低,断奶第2d最低, 下降22.4%。而且还发现日粮组成对于肠道结构的影 响不如能量水平的影响明显[14]。 2.4 日粮形态及粒度 Deprez(1987)分别喂给断奶仔猪固体和流体饲 料,发现采食流体饲料在断奶后 8d和 11d绒毛更 高。Partridge等(1992)试验表明,饲喂流体饲料与固体 料饲料相比,断奶仔猪采食量提高 13%,增重提高 11%。流体饲料在消化过程中对消化道的摩擦作用比 固体饲料小的多,由于摩擦增加了上皮细胞的脱落而 降低绒毛高度,所以饲喂流体饲料有利于维持绒毛的 高度。饲喂流体饲料的仔猪有较高的绒毛也可能是摄 入较高能量所引起的。 饲料粒度与加工过程也影响猪胃肠道的发育和 功能。Canibe(2005)报道,饲喂粒度大的粗料使猪胃 内容物理化性质和微生物特性发生改变,胃的重量明 显增加,乳酸浓度及厌氧菌数目明显增加 [15]。 Mikkelsen等(2004)报道,饲喂粗料与细料相比,胃中 厌氧菌总数增加了12.4%;乙酸和乳酸浓度分别增加 了 3.2和 11.7倍;远端小肠、盲肠和结肠中大肠杆菌 数也明显减少,其中结肠中大肠杆菌数减少 18.3%。 饲料粒度及加工对小肠绒毛高度和隐窝深度没有影 响,但对大肠隐窝及粘蛋白的分泌有影响。Hedemann 等(2005)发现,饲喂粗料使猪结肠隐窝深度增加了 6.9%,结肠的长度增加,远端小肠绒毛粘蛋白分泌减 少,并使回肠沙门氏菌的粘附力下降60%[16]。因此,从 健康的角度来看,饲喂粗料更有利于动物胃肠道的健 康发育。 2.5 日粮组成 2.5.1 日粮中的纤维 许多研究都发现,随着饲喂纤维水平的升高胃肠 道容积和重量增加。David等(1997)报道,随着日粮中 高直链淀粉含量的增加,猪结肠长度呈线性增加。当 高直链淀粉占日粮总淀粉的含量由 56%升高至 94% 时,猪结肠长度由2.92m增至3.11m。Daniel等(2003) 用生土豆淀粉(抗性淀粉含量为 637g/kg)作为抗性淀 粉的来源饲喂生长猪,与玉米淀粉(抗性淀粉含量为 187g/kg)相比,饲喂38d后结肠重量、大肠长度和盲肠 粘膜厚度分别增加21.2%、20.6%和12.7%,而结肠粘 膜的厚度下降14.2%[17]。Christelle等(2005)在日粮中 添加羧甲基纤维素饲喂21日龄断奶仔猪,试验发现, 回肠粘蛋白分泌量增加了56%,回肠杯状细胞数目增 加了30%,并使得肠道食糜粘度增加。 2.5.2 日粮蛋白质因素 日粮蛋白质水平及蛋白来源也会对猪肠道的形 态结构造成影响。顾宪红(2000)研究发现,日粮蛋白 质水平对仔猪十二指肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛宽 度及肠壁厚度均有显著影响(P<0.05)。随日粮蛋白水 平由低到高,十二指肠绒毛高度以及绒毛高度与隐窝 深度比值均呈先升后降趋势。当蛋白水平为15.1%时 绒毛最高、隐窝最浅、绒毛高度与隐窝深度比值最大、 绒毛宽度最窄、肠壁最薄;而当蛋白水平为 6.3%时, 绒毛高度最低。 日粮中添加血浆蛋白粉可以通过维持肠道粘膜 的完整性和调节免疫反应促进动物生长,防止大肠杆 菌感染。Yi等(2005)给断奶仔猪口服大肠杆菌后,喂 给血浆蛋白粉含量为7%的日粮,结果发现由大肠杆 菌感染引起的小肠绒毛萎缩和肠道损伤的症状得到 缓解。Torrallardona等(2003)在24日龄断奶的仔猪日 粮中添加7%血浆蛋白粉,发现回肠和盲肠乳酸杆菌 数量增加,小肠重量增加了 61g,绒毛高度增加了 74μm。因此,血浆蛋白粉可维持较高的绒毛高度和小 肠重量,从而有利于保障肠粘膜的完整性[18]。 2.5.3 日粮中的抗营养因子 日粮中的抗营养因子有植物凝集素、大豆抗原及 单宁等。大豆球蛋白(Glycinin)和伴大豆球蛋白(β- 王磊等:影响猪胃肠道发育因素的研究进展 营 养 研 究 15 conglycinin)是大豆中引起断奶仔猪过敏反应的两种 主要球蛋白。Glycinin和β-conglycinin所造成的免疫 损害主要在肠道,包括上皮淋巴细胞、隐窝细胞有丝 分裂速度大大加快,血浆蛋白质漏入肠腔、杯状细胞 粘液渗出、粘膜二糖酶数量和活性下降以及肠绒毛结 构变化。Li等(1991)报道,断奶后喂大豆饼日粮的仔猪 与饲喂脱脂奶粉日粮的仔猪比,绒毛高度、木糖吸收 率降低,腺窝深度、血清抗大豆 IgG滴度、皮褶厚度升 高。他们比较了加工过程不同的大豆产品之间的差 异,结果表明,经醇浸提的大豆浓缩蛋白抗原性较低, 对断奶后仔猪消化道形态、功能以及生产性能影响较 小。 Radberg等(2001)采用管饲法喂给吮乳的 10日 龄仔猪肾豆凝集素(100mg/kgBW),发现哺乳仔猪胃 重、胃粘膜厚度分别增加23.9%、18.9%;胃内pH值由 4.1下降至 3.9;小肠绒毛高度下降 25%;上段空肠隐 窝深度增加 18.8%;小肠麦芽糖酶、蔗糖酶活性升高; 肠道渗透压下降[19]。Radberg等认为,肾豆凝集素有利 于肠道结构和功能的成熟,从而增强仔猪对断奶应激 的适应性。 3 小结 通过对影响猪胃肠道发育因素的研究,可以使人 们更合理的供给饲料,使猪胃肠道保持正常的结构和 功能,从而提高饲料利用效率,降低生产成本,并有利 于动物的健康。 参考文献 1 WangHY,KinoshitaY,HassanMS,etal.Developmentalgeneexpres- sionofgastrinreceptorinratstomach[J].RegulPepl,1997,70:183～ 188 2 OrdazJMR,etal.Gastrointestinalhormonesduingminimalfeedingof sickprematureinfants[J].RevinvestClin,1998,50(1):37～43 3 ToshioNakajima,YoshitakaKonda,etal.Gastrinstimulatesthe growthofgastricpitcellprecursorsbyinducingitsownreceptors[J]. 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